基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配研究

劉 潔 葛 俊

(1．湖南工程學院設計藝術學院，湖南 湘潭 411104；2．中國移動通信集團湖南有限公司湘潭分公司，湖南 湘潭 411100）

基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配研究

劉 潔1葛 俊2

(1．湖南工程學院設計藝術學院，湖南 湘潭 411104；2．中國移動通信集團湖南有限公司湘潭分公司，湖南 湘潭 411100）

傳統的GSM信道分配是基于語音信道優先且固定不變的，無法滿足業務的動態變化，會造成信道資源的浪費。如何在堅持語音優先的前提下,考慮語音和數據信道資源的合理使用成為GSM網絡必須解決的問題，基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配能很好地解決這一問題，實現信道資源利用率最優化。

GSM；雙門限；信道分配

1．當前業務信道分類和計算方法

GSM業務信道是用于傳送用戶的話音和數據業務的信道。根據交換方式的不同業務信道可分為電路交換信道和數據交換信道[1]。不管是語音業務信道還是數據業務信道，都要占用時隙資源，在資源有限的條件下，必須合理分配好兩種業務信道的配置，充分利用好無線資源，使信道利用率達到最優。

在GSM系統中，造成呼叫失敗的概率稱為呼叫損失概率，簡稱為呼損率，也稱為服務等級（GOS（Grade of Service））。呼損率的物理意義是損失話務量與呼叫話務量之比。可見，呼損率值越低，呼叫成功的可能性越大，客戶滿意度越高；但是呼損率過低，也說明信道的利用率不足。所以客戶滿意度和信道利用率是一個矛盾體。一般可根據服務區域的特征設定GOS=2%（重點區域）和GOS=5%（非重點區域）。根據服務等級（GOS）的要求，再利用Erland-B公式，可計算出呼損率。計算公式如下：

B=P(N，A，N)=A**N/N!(1+A+A**2/2!+A**3/3!+…+ A**N/N!)

其中B：呼損率，N：信道數，A：話務量Erl

根據愛爾蘭呼損表就可算出N個信道在其能力范圍內能提供的業務量大小，也可以根據小區忙時話務量和呼損率要求，通過Erl-B表查詢所需語音業務的信道數。

當前業務信道的計算就是基于語音優先的原則來進行計算的，在配置時通常是先計算并配置足夠多的語音信道來滿足語音業務的需求，剩余的信道才配置為數據業務信道，這樣在小區數據業務忙時，信道配置并不一定能滿足業務的需求，可能當前語音業務相比語音忙時少很多，造成當前語音信道空閑，但是數據業務信道擁塞，需要不斷轉換語音信道為數據信道防止數據業務擁塞。

2．當前信道分配機制分析

通過對現網的分析，目前普遍的話務特點是語音業務和數據業務錯峰出現，即語音業務的最忙時段和數據業務的最忙時段并不在同一時間。當前的信道分配算法一般是根據語音業務或者數據業務的業務量情況進行信道計算，并設置一個信道忙門限進行信道的分配調整，而且這個門限是根據業務最忙時的情況進行設置的，這樣配置存在的問題是：單一的門限無法根據業務情況動態地進行信道調整，即當語音閑時靜態數據信道無法得到及時擴張，語音業務信道對數據業務信道搶占過多，導致數據業務經常掉線，用戶感知差，無線資源利用率低[2]。語音忙時又因為數據業務信道無法動態收縮，導致半速率比例過高，語音通話質量降低。

為解決業務信道間的頻繁轉變，充分利用無線資源，本文提出了基于空閑信道雙門限算法的信道分配方法。

3．基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配方案

3．1 方案思路

對現網小區進行分類，區分出語音和數據雙忙小區及非雙忙小區。對于語音、數據雙忙小區，需要進行擴容，無法通過優化配置解決問題；對于非雙忙小區，根據各小區語音和數據業務量配比，對于數據忙小區，計算出小區所需語音信道的最小值，將剩余信道轉換為數據信道，減少語音業務對數據信道的強占，提升數據業務用戶感知。對于語音忙小區，基于語音優先的原則，計算出語音信道所需值，將數據信道轉換為語音信道，保障語音業務的正常接入[3]。

3．2 空閑信道雙門限算法

空閑信道雙門限算法是一種語音信道和數據信道資源平衡算法。其目前分為兩面：一方面，在小區語音業務閑時，不受PD CH信道復用度的限制，只要滿足空閑信道條件，PD CH上的復用度沒達到動態信道復用轉換門限，也可以轉出更多的PD CH信道，為數據業務提供更多的信道，從而使RL C層平均吞吐速率更高。另一方面，如果小區語音業務繁忙，轉出過多的PD CH信道，會影響語音接入，半速率占比過高，此時應及時回退PD CH信道給語音使用，保證語音業務的接通率。

數據雙門限特性的核心是對小區空閑信道數配置兩個門限值：

小區語音信道空閑數上門限( Cidle_H_Thd)=根據語音業務量在設計呼損下愛爾蘭B表查詢信道數。

小區語音信道空閑數下門限( Cidle_L_Thd)=根據語音業務量在設計呼損下愛爾蘭B表查詢信道數/1.5。

當小區語音信道配置數大于上門限時，表示目前小區語音業務空閑，系統將直接將小區T CH配置數-小區語音信道空閑數上門限后的語音信道轉化為數據業務信道，從而降低PD CH復用度，提高用戶速率，當小區語音信道配置數等于上門限時啟動語音半速率轉換。

當小區語音信道配置數低于該門限時，表示該小區語音業務非常繁忙，將會回退部分PD CH為T CH信道，回退的PD CH數目=小區語音信道空閑數下門限-小區T CH配置數。保證忙時語言業務正常接入，同時觸發PD CH復用度調整。

當小區語音信道配置數在兩個門限值之間時，信道調整不受雙門限的限制，小區信道配置保持不變。

雙門限算法根據小區實際業務情況進行動態信道轉換，可以有效提高信道利用率，可以有效減少語音信道搶占數據信道的次數。

圖1 雙門限算法示意圖

4．應用效果

算法關閉時指標提取時間為2014年8月24日至8月29日共6天數據，在信道配置優化和算法開啟后指標提取為2014年8月30日至9月1日共3天數據。

信道配置優化和開啟雙門限算法后，全體整體的可用PD CH平均個數增加28.2%，占用PD CH平均個數增加22.8%；PD CH平均復用度降低11%。

表1 信道配置優化和算法開啟前后數據KPI分析

表2 信道配置優化和算法開啟前后語音指標分析

開啟算法前后，話務量提升3.34%。信道配置優化和開啟雙門限算法后，T CH擁塞率、T CH掉話率以及整體切換成功率均沒有明顯的變化趨勢；半速率比例明顯改善，由之前的0.58%降低至0.28，改善幅度達51.34%。

5．雙門限算法對網絡的評估

5．1 數據業務影響評估

由于雙門限算法在各時間段隨話務量的大小，其作用和效果有區別，因此需要分閑時和忙時評估算法的影響：

(1)閑時（1點～7點）：可用和占用PD CH數目基本相當，PD CH復用度也基本相當；

(2)忙時（其他時段）：可用PD CH數目增加30%左右，占用PD CH數目增加30%，PD CH復用度降低11%；

(3)綜合全天算法的影響，打開算法后：上下行TBF建立成功率略有提升、上下行TBF擁塞率和掉話率略有降低，用戶下行LL C層速率也有提高；

(4)其它KPI指標沒有明顯的變化趨勢。

5．2 語音業務影響評估

打開雙門限算法對語音業務性能主要有如下影響：

(1)語音主要KPI指標沒有明顯的變化趨勢；

(2)半速率比例改善明顯，降低51.34%。

6．結束語

該方法與傳統的方法相比，優勢明顯：它基于語音業務優先策略，提高了語音業務的服務質量；同時調整了優化信道資源配置結構，改善了用戶體驗；而且充分利用現有網絡資源，提高了無線資源利用率，具有很大的現實意義。

[1]李晰，王世順．試談信道及GSM的信道[J]．電力系統通信，1999，03：19-21．

[2]馬天翼，蔣玲鴿，周天翔．GPRS/GSM網絡中的無線信道分配算法研究[J]．計算機工程與應用，2003，03：165-168．

[3]施倩．蜂窩移動通信系統中的信道分配算法研究[D]．西安電子科技大學，2010．

Research on the ChannelAllocation Based on Phonic Idle Channel Double-thresholdAlgorithm

Liu Jie1Ge Jun2
(1.School of DesignArt,Hunan Institute of Engineering,Xiangtan 411104,Hunan; 2. China Mobile Communications Group Hunan Company Limited Xiangtan Branch,Xiangtan 411100,Hunan)

In the Traditional GSM channel allocation,we employ voice channel first of all.And the traditional GSM channel allocation is changeless;it can’t satisfy the dynamic transformation of business.Thus,it will waste channel resource.How to use voice and data channel resource legitimately under the premise of voice preference is an important issue of GSM net.The channel allocation based on phonic idle channel double-threshold algorithm can solve this problem commendably,optimizing the utilization of channel resource.

GSM;double-threshold;channel allocation

劉潔，女，湖南湘潭人，碩士，講師，研究方向：無線網絡優化、神經網絡等。