数据业务资源优化与分流策略

【摘要】近年来，随着智能手机与移动互联网业务的普及，数据业务呈现爆发式增长趋势，如何优化资源配置实现数据业务分流成为中国移动网络建设与运营亟待解决的难题。本文首先对数据业务发展及承载现状问题进行介绍，结合GSM、TD、WLAN、LTE四网协同与定位，对GSM系统的数据业务资源优化技术方法进行具体分析，并对TD、WLAN、LTE的手机数据业务分流技术和策略进行探讨。

【关键词】数据业务资源优化数据分流四网协同

一、引言

近年来，随着智能手机的迅速普及，中国移动的数据业务呈现爆发式增长的趋势。智能手机集成了手机、电脑和互联网的综合特性，具有强大数据和网络功能，大大促进了移动互联网业务的发展。2012年，全国有31%的手机用户使用智能手机，87%的智能手机用户至少每周使用数据业务[1]。智能手机应用已延伸到社交、游戏、教育、医疗和办公等各个领域，以微博、微信为代表的众多应用，带来了数据流量的激增，网络资源消耗不断提升。

然而，统计显示，由于TD-SCDMA与WLAN网络的分流比例仍处于较低水平，高速增长的数据业务大部分仍承载在2G网络上。在2G网络所承载的数据业务中，85%由浏览类业务和即时通信类业务构成。由于2G网络本身的信道配置机制与即时通信类业务的短包特性不匹配，导致大量的控制信道和业务信道被占用，对2G网络质量及网络扩容带来很大的压力，网络面临的主要问题包括：

（1）数据业务对2G网络质量产生负面影响

一方面，由于数据信道没有下行功控，导致在热点区域的底噪抬升，增加了网络干扰，造成C/I下降，导致同等质量要求的电平越来越高，影响了网络质量。另一方面，网络的半速率业务比例高，语音业务质量下滑。广东某城市G，2013年1月忙时数据业务信道占总业务信道比例达到40%，半速率语音业务高达20%。与全速率信道比较，半速率信道抗干扰能力弱，在网络干扰严重时半速率语音质量下降。统计显示，当C/I在15以下时，语音MOS值即无法保证在3.0以上。部分热点区域，载波达到满配置，频率复用度高，半速率信道语音质量下降明显，影响用户感知。

（2）PDCH承载速率有待提升

2013年1月城市G全网每PDCH平均承载速率约为4.5kbps，仍有较大的提升空间。2G网络的资源配置策略与其承载的业务本身的特性不一致是PDCH承载速率不高的主要原因。

一方面，数据业务的不连续性使PDCH信道无法达到每时每刻都在发送数据，PDCH的实际使用无法达到理论状态。终端和网络频繁交互会导致大量业务信道和控制信道资源被占用。PDCH信道被占用期间，存在大量的动态PDCH信道建立、延时释放等待等没有数据流量的“虚占用”情况，占用业务信道的时间远大于实际传输数据的时间，很大程度上影响了PDCH的资源承载速率。

另一方面，现网中不同数据业务类型对信道承载速率影响很大。其中，FTP、彩信、HTTP等大流量业务承载速率较高，微信、QQ等小流量业务承载速率较低。过多的小流量业务产生大量的数据业务请求，造成控制信道资源不足，导致寻呼丢失。

（3）TD-SCDMA和WLAN网络分流比例偏低

TD-SCDMA网络的利用率仍处于较低的水平，城市G 2013年1月的TD网络利用率为45%，部分区域仍存在网络深度覆盖不足、质量差等情况，很多数据业务仍承载着2G网络上，TD网络的数据业务分流比例偏低。

而WLAN网络由于受到认证、用户习惯及热点覆盖分布等因素影响，其承载的流量主要来自数据卡、笔记本电脑，对手机终端数据业务的分流比例也处于较低的水平。

由于大量的数据业务需求仍承载的2G网络上，2G网络利用率和资源需求比例过高，TD和WLAN网络利用率和资源需求比例偏低的矛盾比较突出，如何优化资源配置实现数据业务分流成为中国移动网络建设与运营亟待解决的难题

二、四网协同定位介绍

中国移动对于GSM/TD-SCDMA/LTE/WLAN四网协同的总体定位[2]如下：（1）GSM网络是中国移动语音业务的主要承载网络。GSM网络优先疏通语音业务量，在保证语音质量的前提下，可适度承载手机终端的移动数据业务量。（2）TD-SCDMA网络主要承载手机终端的移动数据业务，在GSM网络资源紧张的区域也要能够有效起到替代GSM网络来疏通语音业务量的作用。（3）TD-LTE是中国移动无线蜂窝网络发展的未来，是中国移动高带宽、高质量无线宽带业务的主要承载网络。（4）WLAN是中国移动无线宽带网络的重要组成部分，是无线蜂窝网络承载移动数据业务的重要补充。WLAN网络主要承载笔记本电脑、手机及第三方WiFi终端的互联网数据业务。

本文将结合GSM、TD-SCDMA、LTE、WLAN四网协同总体定位，重点对数据业务资源优化方法和分流技术及策略进行详细分析和探讨。

三、GSM系统的数据业务资源优化方法

3.1优化业务信道配置机制

在话务忙时压缩数据业务信道资源消耗，在话务闲时改善数据业务感知，通过数据和话音资源错峰使用，能有效提升网络质量。

（1）控制动态PDCH配置数量。通过调整ODPDCHLIMIT参数，合理控制动态PDCH在信道中的比例，减少数据业务可用的信道数，在半速率高的情况下为CS业务提供尽可能多的信道数，有利于保障语音业务质量。

（2）提高TBF复用度。对业务热点地区，现网较多信道资源被QQ、微信等低价值业务占用，每个PDCH吞吐量较小，TBF复用度偏低。针对业务需求，通过调整TBFLIMIT提高TBF的复用度，可相应提高PDCH承载速率，提高资源利用率。但提高TBF复用度，减少PDCH激活数量，可能会降低部分用户下载的最大峰值速率。

城市G采用爱立信无线设备，其数据业务参数配置策略如下：

PDCH承载效率=下行TBF平均业务传输时长/（下行TBF延迟释放时间+下行TBF业务传输传输时长）

如现网数据业务传输时长约为0.55秒，如果将下行TBF延迟释放时间由2.4秒缩短到0.5秒，理论上PDCH承载效率可以由原来的20%提升到约50%，单PDCH的吞吐量可以得到明显提升。

但下行TBF延迟释放时间如果设置太短，可能会引起过多的TBF必须在CCCH上建立，导致CCCH信道出现拥塞，在参数设置时需要综合平衡。增加上、下行TBF延迟释放参数值，可减少PS立即指配消息的发送次数，可降低CCCH资源消耗。TBF释放时延过长会降低单PDCH的承载速率，资源的使用效率会降低，应根据现网业务情况进行优化。

不同场景下的数据业务构成不同，延长PDCH释放时延所带来的影响是不同的。实测显示，在QQ、微信等数据业务流量高的工厂区域，寻呼拥次数降幅明显，而商业区和住宅区效果不明显。应针对不同区域的数据业务使用特点对PDCH延时释放时长进行优化。

3.2开启MCCCH功能

随着业务量高速增长，用户数量的不断增加，CS业务和PS业务的大幅提升，造成用于传送寻呼消息、立即指配消息和随机接入消息的公共控制信道（CCCH）资源严重不足；致使大量的业务信令被丢弃，严重影响网络性能和用户感受。

MCCCH（Multiple CCCH，多CCCH）是GSM PHASE 2标准中基于3GPP标准的一项新的功能，需要PHASE 2以上版本手机支持。它的目的在于缓解由于大量寻呼和立即指派消息而引起的公共控制信道资源不足的情况。

MCCCH允许最多配置4个CCCH信道。除了原有的配置于第0个时隙的CCCH信道外，新的CCCH信道位于BCCH载频的第2、4、6个时隙。每个时隙包含9个CCCH块。如果某一时隙没有任何信令需要传输，则发送空闲脉冲。

MCCCH一般适用于业务信道请求和立即指派消息远远超过CS业务的高校、商业区、大型体育场馆、机场、车站等PS业务量较大的场景，适用于中秋国庆等重大节假日、赛事演出、寒暑假话务波动引起的高峰负荷等时段。应用时，应根据实际话统情况对存在较多寻呼超时的小区开启MCCCH功能，增加CCCH，做好话务高峰时段的信道配置。

3.3CS寻呼优先

用户频繁使用PS业务时会产生大量PS业务的信令，如PS的立即指派消息。在一般网络模式下，CS业务（话音、短信）与PS业务都使用相同的公共控制信道来发送寻呼和信道的立即指派消息。系统默认的优先级顺序为优先发送立即指派消息，再发送寻呼消息。当PS业务量较大时，将产生大量的立即指配消息，导致CS寻呼拥塞，覆盖区域电话接通困难，短信发送延迟大，用户感知差。

增加CCCH信道数量可以一定程度缓解了CCCH拥塞的问题，但随着数据业务的进一步发展，仅仅依靠增加CCCH不一定能完全解决数据业务热点的寻呼拥塞问题。在高用户密度区域，仍有很多小区存在寻呼拥塞，而过多的逻辑划分会增加优化工作的难度。

由于终端用户对于CS业务（话音、短信）的敏感度很高，对于PS业务的敏感度相对低一些，在CCCH资源拥塞的情况下，可考虑引入CS寻呼优先功能，延迟或拒绝一些PS业务的接入请求而优先发送CS寻呼消息从而提升终端客户的满意度。设置时不能简单地将CS寻呼的优先级提高，应采用实时监测、灵活调度的方式来处理CCCH拥塞情况下的CS寻呼的发送，以减少对PS业务的影响，

3.4建立基于业务及用户优先等级的数据资源分配机制

为提升资源利用效率，可针对不同业务、不同优先级用户实习差异化服务策略，建立基于业务及用户优先等级的数据资源分配机制。

）

四、数据业务分流技术与策略

4.1TD网络对手机数据业务的分流

加强TD网络的覆盖优化与TD-2G互操作优化，加快GSM用户及业务向TD网络迁移，实现TD网络对终端和业务的有效承载，是分流手机数据业务的重要技术手段。

4.1.1完善TD网络连续深度覆盖

（1）加强TD基站覆盖建设。通过提高TD网络站点密度，完善TD连续覆盖和深度覆盖能力，提高TD在数据业务的分流比例。重点解决现网中的覆盖盲区和弱覆盖区，对现有TD网络已覆盖区进行精细化优化补点，数据热点区域通过宏蜂窝、街道站、分布系统、Femto基站多种形式实现连续深度覆盖，进一步提升TD-SCDMA网络质量和性能。TD网络覆盖以城市数据业务热点区域及GSM网络频率紧张区域为重点，同时根据数据业务发展需求，加强TD网络在人口密集、经济发达城镇的广度覆盖范围。（2）通过TD网络新技术应用部署提升网络覆盖能力与网络质量，见表2。

4.1.22G/TD互操作参数设置

通过优化2G/TD重选、切换等互操作参数设置，实现数据业务的有效分流。2G/TD互操作遵循影响最小原则，尽量减少对目前已经成熟、稳定的2G系统的冲击，避免对2G网络进行大量的升级工作；同时遵循切换最少原则，尽可能减少切换次数，保持业务的稳定性；体验最优原则，尽可能保证用户享受到高质量的服务。

在互操作参数设置上，一般采取以下策略：

（1）小区驻留策略

为了减少GSM网络压力，并提高TD-SCDMA网络的利用率，尽量将TD用户的所有业务尽量承载在TD-SCDMA网络上。

·TD-SCDMA用户优先选择接入TD-SCDMA网络；

·设置切换参数，尽量减少TD-SCDMA与GSM的系统间切换；

·TD-SCDMA用户离开TD-SCDMA网络覆盖范围时，进行UTRAN空闲状态到GSM空闲状态的小区重选；

·TD用户在GSM网络下发起的PS业务，通过2/3G重选到TD网络，通过参数配置实现在用户在发起PS业务时，容易重选到TD网络。

（2）小区切换策略

在TD-SCDMA与GSM网络间进行切换时，需要考虑切换最小原则，并减少切换算法的复杂性。

·基于拥塞的业务切换：在TD网络空闲时避免大量的2/3G切换和重选互操作；

·FAST RETURN技术：语音业务挂机后快速重选回到TD网络；

·CS域业务单向切换：在CS域业务进行时，只考虑从TD-SCDMA系统向GSM系统的切换，如果切换时目标小区接入失败，UE返回TD-SCDMA小区；

·PS域业务双向切换：PS域业务进行时，可以进行TD-SCDMA系统与GSM系统之间的双向切换；

·TD-SCDMA系统只设置与900频点的异系统小区。

4.2WLAN网络对手机数据业务的分流

WLAN网络承载适用于在高速业务需求的热点区域，提供高接入速率、低QoS的互联接入服务，用于分流2G/3G网络高带宽数据业务，低成本承载不断增长的移动互联网流量。但目前WLAN的认证方式复杂，终端接入不便利，导致手机WLAN客户体验较差。WLAN目前承载的数据业务以数据卡、笔记本电脑为主，对手机数据业务的承载比例较低，应通过多种措施加快数据业务向WLAN网络分流。

（1）简化WLAN认证方式

根据WLAN的演进与部署路线，未来将可能首先采用PEAP认证方式，第一阶段基于证书认证网络侧身份，建立TSL隧道，第二阶段基于用户名和密码认证用户身份。远期则采用（U）SIM认证，即基于用户（U）SIM卡进行WLAN认证和密钥协商，实现自动认证；借助（U）SIM卡，WLAN网络可以自动识别进入覆盖区域的手机用户，为相关业务提供服务。

（2）完善WLAN网络的热点精确覆盖

WLAN建在热点区域才能对GSM/TD进行有效分流。因此，应综合分析GSM/TD数据业务分布、终端类型、应用类别、用户习惯等，通过数据业务地图精确定位GSM/TD数据业务热点，实现WLAN的精确建网，从而达到有效分流GSM/TD数据业务流量的目标。

4.3LTE网络是未来数据业务分流主力

LTE（Long Term Evolution，长期演进）技术具有更高的数据传输速率、更低的传输时延，其下行峰值速率为100Mbps，上行峰值速率为50Mbps，用户面时延（单向）小于5ms，控制面时延小于100ms，其采用1.25MHz～20MHz灵活的可变带宽，以OFDMA多址接入和MIMO多天线为基础，是一个以优化分组数据域业务传输为最终目标的新一代移动通信标准。

TD-LTE网络是中国移动未来高带宽、高质量无线宽带业务的主要承载网络，目前该网络正在加快建设与完善当中，预计将成为中国移动未来数据业务分流的主力网络。为实现高速数据业务承载，TD-LTE系统采用了OFDM、MIMO、链路自适应、HARQ、快速MAC调度、小区间干扰消除等关键技术[3]。

（1）OFDM技术。OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）是一种特殊的多载波传输方案。OFDM结合了多载波调制（MCM）和频移键控（FSK），把高速的数据流分成多个平行的低速数据流，把每个低速的数据流分到每个单子载波上，在每个子载波上进行FSK。LTE系统下行多址方式为正交频分多址（OFDMA），上行则采用单载波频分多址（SC-FDMA）技术。OFDM与传统的多载波调制（MCM）相比，OFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且能够保持各个子载波之间的正交性。选择OFDM的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落或窄带干扰。（2）MIMO多天线技术。下行利用公共天线端口，LTE系统可以支持单天线发送（1x），双天线发送（2x）以及4天线发送（4x），从而提供不同级别的传输分集和空间复用增益。利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，LTE系统可以支持更多发送天线，比如8天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时，提供波束赋形增益。（3）链路自适应技术。链路自适应技术可以通过两种方法实现：功率控制和速率控制。一般意义上的链路自适应都指速率控制，LTE采用AMC（Adaptive Modulation and Coding，自适应编码调制）技术，eNode B能够根据UE反馈的信道状况及时调整不同的调制方式（QPSK、16QAM、64QAM）和编码速率，使数据传输及时跟上信道的变化状况。对于长时延的分组数据，AMC可以在提高系统容量的同时不增加对邻区的干扰。（4）HARQ技术。HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自动重传）是一种前向纠错FEC和重传ARQ相结合的技术。HARQ与AMC配合使用，为LTE的HARQ进程提供精细的弹性速率调整。LTE技术中的HARQ技术采用了增量冗余HARQ，方法是通过第一次传输发送信息bit和一部分冗余bit，进而通过重传发送额外的冗余bit，如果在第一次传输完成后没有成功解码，则可以通过重传更多的冗余bit去降低信道编码率，从而能够实现更高的解码成功率。（5）快速MAC调度技术。MAC调度不仅控制复用、优先级处理和HARQ，也控制资源分配、天线映射和调制编码方式。LTE调度周期为1ms，通过快速调度技术，实现上下行数据传送的资源优化，最大化系统吞吐量。LTE系统支持频域的信道调度和速率控制。分组调度算法主要采用最大C/I算法、轮询算法、正比公平算法3种，其中正比公平算法最为常用。（6）小区间干扰消除。小区间干扰消除技术方法包括：a）加扰：LTE系统充分使用序列的随机化避免小区间干扰；b）跳频传输：目前LTE上下行都可以支持跳频传输，通过进行跳频传输可以随机化小区间的干扰；c）发射端波束赋形以及IRC：通过此技术可提高期望用户的信号强度，降低信号对其他用户的干扰；d）小区间干扰协调：主要是以小区间协调的方式对资源的使用进行限制，包括限制哪些时频资源可以使用，或者在一定的时频资源上限制它的发射功率；e）功率控制：包括小区间功率控制和小区内功率控制。

五、结束语

数据业务高速增长下的资源配置优化与数据业务分流是中国移动面临的一个重大难题。本文首先对数据业务发展及承载现状问题进行介绍，结合GSM、TD、WLAN、LTE四网协同与定位，对GSM系统的数据业务资源优化技术方法进行具体分析，并对TD、WLAN、LTE的手机数据业务分流的技术手段和策略进行深入探讨。数据业务资源优化和数据业务分流需要多种手段综合解决，相信随着相关网络、终端的不断发展与完善，数据业务将由2G网络更大规模地向TD、WLAN和LTE分流，数据业务的承载与资源配置将更趋合理。

参考文献

[1]爱立信. 2012中国城市通信行为研究报告[R]. 2013年3月.

[2]广东移动.中国移动广东公司2013-2015年滚动规划无线网规划指导意见和配置原则[R]. 2012年6月.

[3]王映民，孙韶辉等. TD-LTE技术原理与系统设计[M].人民邮电出版社. 2010年6月.