速率预估下的GPRS信道配置算法研究
刘薇薇
中国移动通信集团吉林有限公司网络管理中心 长春 130033
【摘要】：
本文针对GPRS口空资源分配方式，提出基于资源共享的新型系统模型，在此基础上通过数学推导与实验修正，提出了基于速率期望的新型GPRS资源配置算法。在满足用户需求量的前提下，平衡考虑数据业务的服务质量与资源分配。在保证资源配置合理性的同时，极大的提高了GPRS网络资源的优化质量与工作效率。
【关键词】：
移动通信 GPRS 网络资源配置
引言
随着移动通信业务量和网络规模的迅猛发展，为了匹配网络的高速发展，适应大量的新增业务量需求，需要技术人员能够对网络变化做出迅速反应，并对资源进行快速、合理的调整。因此如何在兼顾资源利用效率和客户感知的前提下，最大限度地合理调配网络资源已成为无线网络运营商解决网络容量与资源矛盾的重要课题。
在实际网络优化中，网络资源配置是影响GPRS服务质量的最主要因素之一，配置的好坏在很大程度上就决定了GPRS平均吞吐速率的大小。因此，本文从特定环境下的数据业务速率需求入手，建立起了其与数据业务流量及空口信道资源三者之间的相互推导关系，从而得到了速率预估下的GPRS信道配置算法。并以此为基础,在结合科学理论与实践经验的基础上，建立了一整套资源配置算法及其相应流程，在省级支撑平台上实现了“一键式”的快捷配置需求输出，大大提高了无线数据资源的配置质量及工作效率。
现状分析
目前对于GPRS数据业务最常用的理论方法是根据爱尔兰C表求空口信道配置数。现有PDCH调整方法，即爱尔兰C算法的缺点主要体现在：
（1）核心算法依据的模型特征与GPRS/EDGE系统模型存在明显差异：即爱尔兰C算法基于“排队等待”，而GPRS/EDGE系统基于“信道共享”。
（2）偏重经验化的调整方法，理论依据不足，对优化人员水平要求很高。由于核心算法本身的缺陷，导致其它综合考虑因素的影响加大，因此优化人员需要有丰富的现场经验，才能得出较为合理的配置结果，即调整结果主观因素影响较大，可靠性无法保证。
（3）不适于大规模的规划调整，效率下降，数据量越大准确性越难保证。调整区域越大复杂程度越高，综合考虑因素也越多，因此优化人员人为调整的数量与难度都会加大，会直接导致工作效率和质量的下降。
综上所述，现行爱尔兰C算法的根本缺陷来源于核心算法的模型差异。即爱尔兰C表针对的模型特征,虽然在“信道占满后呼叫不会被拒绝”这一点上符合数据业务的特征，但基于“排队服务系统”的特征则明显有悖于GPRS 的“信道共享”系统特征，即“同时占用信道而不是排队等待”。因此，如何为GPRS/EDGE业务提供一个符合其系统本质特征的模型计算方法，就成为计算结果可靠性的关键。
因此，本文提出了“基于速率期望（速率预估）的PDCH配置方法”，针对GPRS/EDGE系统模型特征提出一种新的核心算法，基于GPRS/EDGE系统的“信道共享”机制，以实际每用户平均速率的期望值作为质量要求的限制条件，得到一定业务量需求下所需的PDCH信道配置数量。在本专利算法中输入变量分别为“数据业务等效话务量”、“每用户速率期望比例”以及“PDCH配置数”，三者可以互为求解，是一种专门针对GPRS/EDGE系统信道合理配置的科学方法，可以从根本上解决现有爱尔兰C算法的理论缺陷，提高PDCH配置的准确性及有效性。
算法提出
针对GPRS网络“带宽共享”这一特点，本文根据用户数量及状态转化的概率分布，建立了一个近似GPRS系统特点的数学模型，如图所示：
图1 GPRS用户状态转换系统模型图
根据以上GPRS用户状态转换系统模型，推导出了“数据量”、“业务质量”及“信道资源”三者的数学关系公式，对应到统计变量即为：“数据等效话务量”、“每用户速率期望”及“GPRS信道配置数”，从而得到基于速率期望（速率预估）GPRS空口信道配置算法，公式如下：
其中，数据等效话务量可由数据业务流量得到；每用户速率期望可由每信道速率V 与每用户平均速率n计算得到；n为手机终端支持的最大下行接收时隙个数，可根据地区实际情况在现网中统计得到。
在实际应用中，一般以“每用户速率期望（速率预估）”作为质量要求的限制条件，从而可以得到一定信道配置情况下可以支持的最大数据业务量或者一定业务量需求下所需的信道配置数量。
目前，本算法已申请专利保护，相关技术细节可参考专利公开内容。
实践应用
中国移动吉林有限公司基于本文算法开发了《数据资源管理一键式服务》研发项目，通过现网实验结果进行修正完善，结合长期实践经验，总结出了从空口到Gb口一系列相关资源的标准化调整方法与流程。
图2 GPRS相关接口及网元资源分布图
吉林移动为满足实际网络维护工作的需要，进一步在省内网管支撑平台实现了“一键式”的快捷IT支撑，并在全省范围内进行了推广，取得了良好的经济、社会效益。根据近年现网配置水平估算，由创新成果应用所带来的人工、建网成本降低以及资源利用效率提高，折算成经济效益平均20万元/月。在实际工作应用中，按照本项目支撑平台自动生成的配置需求，可以对网络资源进行高效、合理的批量调整，为扩/减容规划、日常网络优化等工作提供重要参考，在满足业务发展前提下，显著降低扩容速度，有效控制网内干扰，保证高速率业务占比稳中有升，在降低建网成本同时保证客户感知。
结语
速率预估下的GPRS信道配置算法，是在创新系统模型架构前提下，通过科学的理论推导与实验修正，结合长期实践经验，总结出的可靠性高、可用性强的新型GPRS资源配置算法。通过现网实践应用证明，通过速率期望、数据流量与资源配置三者的科学计算，可以有效地平衡GPRS业务的服务质量与资源成本，为企业与客户创造价值。
速率预估下的GPRS信道配置算法研究
刘薇薇
中国移动通信集团吉林有限公司网络管理中心长春 130033
【摘要】：
本文针对GPRS口空资源分配方式，提出基于资源共享的新型系统模型，在此基础上通过数学推导与实验修正，提出了基于速率期望的新型GPRS资源配置算法。在满足用户需求量的前提下，平衡考虑数据业务的服务质量与资源分配。在保证资源配置合理性的同时，极大的提高了GPRS网络资源的优化质量与工作效率。
【关键词】：
移动通信 GPRS 网络资源配置
引言
随着移动通信业务量和网络规模的迅猛发展，为了匹配网络的高速发展，适应大量的新增业务量需求，需要技术人员能够对网络变化做出迅速反应，并对资源进行快速、合理的调整。因此如何在兼顾资源利用效率和客户感知的前提下，最大限度地合理调配网络资源已成为无线网络运营商解决网络容量与资源矛盾的重要课题。
在实际网络优化中，网络资源配置是影响GPRS服务质量的最主要因素之一，配置的好坏在很大程度上就决定了GPRS平均吞吐速率的大小。因此，本文从特定环境下的数据业务速率需求入手，建立起了其与数据业务流量及空口信道资源三者之间的相互推导关系，从而得到了速率预估下的GPRS信道配置算法。并以此为基础,在结合科学理论与实践经验的基础上，建立了一整套资源配置算法及其相应流程，在省级支撑平台上实现了“一键式”的快捷配置需求输出，大大提高了无线数据资源的配置质量及工作效率。
1 现状分析
目前对于GPRS数据业务最常用的理论方法是根据爱尔兰C表求空口信道配置数。现有PDCH调整方法，即爱尔兰C算法的缺点主要体现在：
（1）核心算法依据的模型特征与GPRS/EDGE系统模型存在明显差异：即爱尔兰C算法基于“排队等待”，而GPRS/EDGE系统基于“信道共享”。
（2）偏重经验化的调整方法，理论依据不足，对优化人员水平要求很高。由于核心算法本身的缺陷，导致其它综合考虑因素的影响加大，因此优化人员需要有丰富的现场经验，才能得出较为合理的配置结果，即调整结果主观因素影响较大，可靠性无法保证。
（3）不适于大规模的规划调整，效率下降，数据量越大准确性越难保证。调整区域越大复杂程度越高，综合考虑因素也越多，因此优化人员人为调整的数量与难度都会加大，会直接导致工作效率和质量的下降。
综上所述，现行爱尔兰C算法的根本缺陷来源于核心算法的模型差异。即爱尔兰C表针对的模型特征,虽然在“信道占满后呼叫不会被拒绝”这一点上符合数据业务的特征，但基于“排队服务系统”的特征则明显有悖于GPRS 的“信道共享”系统特征，即“同时占用信道而不是排队等待”。因此，如何为GPRS/EDGE业务提供一个符合其系统本质特征的模型计算方法，就成为计算结果可靠性的关键。
因此，本文提出了“基于速率期望（速率预估）的PDCH配置方法”，针对GPRS/EDGE系统模型特征提出一种新的核心算法，基于GPRS/EDGE系统的“信道共享”机制，以实际每用户平均速率的期望值作为质量要求的限制条件，得到一定业务量需求下所需的PDCH信道配置数量。在本专利算法中输入变量分别为“数据业务等效话务量”、“每用户速率期望比例”以及“PDCH配置数”，三者可以互为求解，是一种专门针对GPRS/EDGE系统信道合理配置的科学方法，可以从根本上解决现有爱尔兰C算法的理论缺陷，提高PDCH配置的准确性及有效性。
2 算法提出
针对GPRS网络“带宽共享”这一特点，本文根据用户数量及状态转化的概率分布，建立了一个近似GPRS系统特点的数学模型，如图所示：
图1 GPRS用户状态转换系统模型图
根据以上GPRS用户状态转换系统模型，推导出了“数据量”、“业务质量”及“信道资源”三者的数学关系公式，对应到统计变量即为：“数据等效话务量”、“每用户速率期望”及“GPRS信道配置数”，从而得到基于速率期望（速率预估）GPRS空口信道配置算法，公式如下：
其中，数据等效话务量可由数据业务流量得到；每用户速率期望可由每信道速率V 与每用户平均速率n计算得到；n为手机终端支持的最大下行接收时隙个数，可根据地区实际情况在现网中统计得到。
在实际应用中，一般以“每用户速率期望（速率预估）”作为质量要求的限制条件，从而可以得到一定信道配置情况下可以支持的最大数据业务量或者一定业务量需求下所需的信道配置数量。
目前，本算法已申请专利保护，相关技术细节可参考专利公开内容。
3 实践应用
中国移动吉林有限公司基于本文算法开发了《数据资源管理一键式服务》研发项目，通过现网实验结果进行修正完善，结合长期实践经验，总结出了从空口到Gb口一系列相关资源的标准化调整方法与流程。
图2 GPRS相关接口及网元资源分布图
吉林移动为满足实际网络维护工作的需要，进一步在省内网管支撑平台实现了“一键式”的快捷IT支撑，并在全省范围内进行了推广，取得了良好的经济、社会效益。根据近年现网配置水平估算，由创新成果应用所带来的人工、建网成本降低以及资源利用效率提高，折算成经济效益平均20万元/月。在实际工作应用中，按照本项目支撑平台自动生成的配置需求，可以对网络资源进行高效、合理的批量调整，为扩/减容规划、日常网络优化等工作提供重要参考，在满足业务发展前提下，显著降低扩容速度，有效控制网内干扰，保证高速率业务占比稳中有升，在降低建网成本同时保证客户感知。
结语
速率预估下的GPRS信道配置算法，是在创新系统模型架构前提下，通过科学的理论推导与实验修正，结合长期实践经验，总结出的可靠性高、可用性强的新型GPRS资源配置算法。通过现网实践应用证明，通过速率期望、数据流量与资源配置三者的科学计算，可以有效地平衡GPRS业务的服务质量与资源成本，为企业与客户创造价值。