CN1219406C - Gsm网络话务均衡方法 - Google Patents

Abstract

一种GSM网络话务均衡优化方法，先计算出各小区的初始资源利用率，挑选资源利用率最高的小区列入种子小区；将种子小区的CRO下调：若相邻小区的资源利用率提高，并不超过调整前的最大资源利用率，更新种子小区的CRO及各小区的话务负荷数据；若相邻小区的资源利用率提高，但出现超过本轮调整前的最大资源利用率小区，将这种小区加入种子小区列表，并对其CRO下调；如果相邻小区的资源利用率不变，则加大对种子小区的CRO下调幅度进行调整。

Description

GSM网络话务均衡方法

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及GSM移动通信领域中的网络规划和优化的话务均衡方法。

目前移动通信业务发展迅速，尤其是GSM网络在全世界得到了广泛的应用。随着对GSM网络业务需求的增多，用户容量的不断扩大，GSM网络的复杂度也变得越来越高。因此，网络优化的重要性也日渐体现，并且要求也越来越高，另外，由于运营商之间竞争的加剧，使得他们需要不断地提升网络服务质量，降低呼损率、掉话率，提高接通率、切换成功率等等。而话务均衡是网络优化的高级目标，均衡的话务可以有效提高设备的使用效率，延长设备的寿命，提高接通率，降低呼损率和掉话率。系统参数如重选参数、切换参数的合理设置是解决话务均衡的有效手段，但如何设置一组较理想的重选参数和切换参数来实现话务均衡一直是网络优化的难题。目前一般的做法有：网络优化工程师是通过网络测试，对性能统计数据和路测数据的分析，根据其对系统的理解和经验，确定个别系统参数包括小区重选参数的调整方案，然后再行事后检验。然而这种方法对网络优化工程师的依赖性太强，效果好坏，完全取决于工程师对GSM系统的了解，以及其对GSM规范的理解以及网络优化经验，缺乏普遍意义上的指导性，另外不断的尝试——事后验证——再尝试的模式，会带来一定的风险。

本发明的目的是提供一种新的GSM网络话务均衡方法，以克服现有技术中的难以应用、需要大量手工操作或经验指导、以及风险不可控制的缺点。

为了实现上述目的，本发明的方法为：先计算出各小区的初始资源利用率和话务分布，记录资源利用率最高的小区的资源利用率，并将其列入种子小区；将种子小区的CRO下调，计算出各小区的话务增减及相应的资源利用率，根据下述情况进行处理：(1)若至少有一个相邻小区的资源利用率提高，但没有超过本轮调整前的最大资源利用率，本轮调整有效，更新种子小区的CRO，以及各小区的话务负荷数据，结束本轮调整；(2)若相邻小区的资源利用率提高，但存在一个或多个超过本轮调整前的最大资源利用率地小区，将这种小区加入种子小区列表，对其CRO都下调，且当种子小区列表出现重复小区时，说明产生死循环，本轮调整无效；(3)如果没有一个小区的资源利用率有变化，则加大对种子小区列表的所有小区的CRO下调幅度进行调整，直到有小区的资源利用率发生变化。

在上述方法中，也可以将资源利用率最小的小区列为种子小区，对种子小区的CRO上调，再根据出现的情况进行处理。

下面结合附图对本发明作详细的说明。

图1是本发明的流程图。

话务均衡的手段有多种：可以从射频(Radio Frequency，简称RF)参数入手，也可以从无线资源参数(小区选择、小区重选、小区切换等相关参数)入手。本方法是在RF参数给定的情况下，通过调整C2参数中的小区重选偏置CRO(CellReselection Offset)来实现话务均衡。

在GSM规范中，C2参数的值为：

$C2\left\{\begin{array}{cc}C1+\mathrm{CRO}-\mathrm{TO}*H(\mathrm{PT}-T)& \mathrm{PT}\≠31\\ C1-\mathrm{CRO}& \mathrm{PT}\≠31\end{array}\right.$

其中：

C1为小区选择参数值；

CRO小区重选参数的偏移量，用来人为地修正小区重选参数C2；

TO的作用是：从计数器T开始记数到计数器T的值达到PT规定的时间期间，给C2一个负的修正；

函数H(X)为：

$H\left(X\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& X<0\\ 1& X\&GreaterEqual;0\end{array}\right.$

PT为惩罚时间，是TO作用于参数C2的时间。但PT的全1编码即31，用于改变CRO对C2作用的符号；

由于TO的作用是防止频繁重选，可以假定时间充分长，则TO的作用予以忽略，于是：

$C2=\left\{\begin{array}{cc}C1+\mathrm{CRO}& \mathrm{PT}\&NotEqual;31\\ C1-\mathrm{CRO}& \mathrm{PT}\&NotEqual;31\end{array}\right.$

C1算法的公式：

C1＝RXLEV-RXLEV_ACCESS_MIN-Max((MS_TXPWR_MAX_CCH-P)，0)

其中：

RXLEV为移动台的接收功率；

RX_ACCESS_MIN是移动台允许接入的最小接收电平；

MS_TXPWR_MAX_CCH是控制信道最大功率电平；

P为移动台的最大输出电平(一般为1W或2W)。

调整C2参数可以实现话务均衡是基于如下假设：由C2参数决定小区的主服务小区(Best Service)，在主服务小区中的话务量由该小区负担。虽然主服务小区只能用来计算初始呼叫的话务量，MS可能会切换到其它小区，但其它小区也会切换到该小区，且认为切入的话务量与切出的话务量大致相当。在大多数情况下，这是一个合理的假设。另外，切换门限(Handover Margin)的设置可以参照均衡后的CRO值，与之相一致，因此，C2参数的调整，能提供相当程度的话务均衡。

在某一位置点，对某个小区来说，只要满足C1＞0，通过调整C2算法中的相关参数，其就有成为主服务小区的可能性。而C2算法中的相关参数的调整，不会影响C1的值，因此不会改变整个网络的服务区域以及信号电平的分布。

对每一个小区，其有一个场强覆盖数据，场强覆盖数据体现了小区周围各接收点的信号中值分布，最好利用修改后的电波传播模型进行预测，并通过路测数据进行修正，以反映小区的实际场强覆盖情况。

另外，对每个小区来说，其提供了一定数量的载频(TRX)数，利用爱尔兰B(Erlang-B)呼损公式，可以计算出其可以提供的容量，即系统容量。另外，小区的话务负荷可以从话务性能统计中得到，为避免偶然原因影响统计数据的普遍性，最好是一段时期的忙时话务量的平均值。

小区的资源利用率定义为：小区的话务负荷/小区的系统容量*100％。

资源利用率也就是业务信道(TCH)利用率，它体现了小区业务信道的繁忙程度。本方法实现的话务均衡就是资源利用率的均衡。资源利用率均衡，意味着各小区的TCH接通率、TCH掉话率等达到大致相同的水平，避免某些小区过分繁忙，导致服务质量低下，而另外一些小区过分空闲，资源利用率不高的情况。

对于某一个区域，如果有N个小区的C1＞0且允许接入，则这N个小区在此都有可能提供服务，即这N个小区具有重叠的服务区域，通过调整这N个小区的C2参数，总是可以使得其中某一个小区在此区域中成为主服务小区。定义这N个小区为相邻关系。在重叠区域中，主服务小区的范围此消彼长。

初始的话务分布信息是利用各小区的场强覆盖数据以及初始的C2参数，计算出主服务小区的分布，然后对每一个小区的主服务小区服务区域，计算该区域的面积，使用该小区的初始的话务负荷，按下式得到各点(计算精度允许的最小接收区域)的话务密度：

话务密度＝小区的初始话务负荷/小区面积

如果某一区域，话务密度为d，面积为S，原来属于小区A的主服务区域，通过C2参数的调整，现在属于小区B的主服务区域，则小区A的话务负荷减少d*S，小区B的话务负荷增加d*S。

如果小区A和B都启用C2算法(即重选指示PI为1)，则可以通过调整A和B的重选偏置的相对值，改变A和B的主服务范围，即将原来信道利用率高的小区的话务被另一个小区吸收，如此改变了小区A和B的话务负荷，从而使两个小区的话务负荷尽量接近。

下面用3个简单的模型说明本话务均衡方法的要点：

模型1：孤立小区模型

一个小区与其它小区无任何共同的服务区域，即无相邻关系的小区，也就是说，在所有该小区满足C1＞0的区域中，其它小区的C1＜＝0或无其它小区存在。此时，话务不能被分流，因此，该小区话务无法被均衡。

模型2：2个相邻小区模型

对于两个相邻的小区A和B，都启用C2算法，假设两小区资源利用率不相等，不妨设小区A的资源利用率较高，设为MaxUse。不考虑PT的影响(如果PT＝31，则令CRO取负数)，此时，如果将小区A的CRO下调，A的话务量可能会降低，如果将小区B的CRO下调，B的话务量也可能会降低；如果同时将小区A和B的CRO下调某个值，则两者在重叠区域的力量对比没有变化，A和B的话务可能不变化。在这种情况下，为了实现话务均衡，需要将小区A的CRO下调，设CRO下调值为Delta，则有以下几种可能性：

(1)、小区A和B的话务量没有变化。如果原小区A的CRO比小区B的CRO大很多，满足在小区A和B的重叠区域中的任一点，C2(A)-C2(B)＞Delta。此时可以继续下调小区A的CRO。

(2)、小区A的部分话务流向小区B，但小区B的资源利用率小于MaxUse，则说明均衡有效果，因为小区B的资源利用率提高，小区A的资源利用率降低，于是两者更接近，且降低了最大的资源利用率。此时，还可以找出新的资源利用率最大者，继续调整。

(3)、小区A的部分话务流向小区B，但小区B的资源利用率大于等于MaxUse，则需要下调小区B的CRO(也可以上调小区A的CRO，效果一样)。如果Delta为最小步长，则方法最简单，不需要来回调整，因此本方法取Delta为2dB。

根据模型2，本方法采用每次下调2dB的调整手段。

模型3：3个相邻小区模型：

对于3个相邻的小区A、B、C，不妨设小区A的资源利用率最高，设为MaxUse。将小区A的CRO下调2dB，则有以下几种可能性：

(1)、小区A的话务量没有变化，则B、C的话务量也不会变化。此时可以继续下调小区A的CRO。

(2)、小区A的话务量减少，小区B、C至少有一个小区话务量增加，如果资源利用率都小于MaxUse，则说明均衡有效果。此时，还可以找出新的资源利用率最大者，继续调整。

(3)、小区A的话务量减少，小区B、C至少有一个小区话务量增加，如果有一个小区不妨设小区B的资源利用率大于等于MaxUse，此时也将小区B的CRO下调，这时小区C的话务量必然升高。如果小区C的资源利用率小于MaxUse，则容易证明小区A、B、C的资源利用率都小于MaxUse，找出新的资源利用率最大者，继续调整；如果小区C的资源利用率大于等于MaxUse，也将小区C的CRO下调。

根据模型3可知，对于一个具有相邻关系(或者说具有连通的服务区域)的N个小区，可以通过调整CRO实现话务均衡，并且均衡的力度与重叠区域的话务量大小很大关系。另外，如果两个服务区域不相连，则只能实现局部区域各自单独均衡。

根据上面的原理，本发明所采用的方案如图1所示。

1.计算出各小区的初始资源利用率和话务分布

根据当前各小区的参数设置情况，结合各小区的场强覆盖数据，以及参数调整的限制条件，计算出各小区的资源利用率。各小区的初始负荷可以从操作维护中心(OMC)的话务统计中得到，可以取一段时期的忙时话务统计的平均值。对小区的与C2有关的参数中，如果PI＝0，表示使用C1算法，此时将PI值设置为1，强制使用C2算法，以便CRO的调整能起作用。如果PT＝31，表示原来的CRO值需要取相反数，将PT设为1，以便可以单调的调整CRO。

2.记录资源利用率最高的小区的资源利用率，并将其列入种子小区

挑选资源利用率最高的一个小区作为种子小区。如果不存在，调整结束；如果存在，以种子小区为起点，先将种子小区加入“种子小区列表”中，同时记下本轮调整前的最高资源利用率，记为MaxRate。

3.将种子小区的CRO下调，计算出各小区的话务增减及相应的资源利用率，根据出现的不同情况进行处理。

CRO的取值范围为0～63，步长为2dB，即CRO的最小调整幅度为2dB。为简单起见，同时为了使调整保持单调性，在具体实施中，可以每次取调整幅度相同，每次调整的幅度取为2dB。即每次作最小的调整。当然也可以考虑一次调一个合适的较大的值，如果调过头，在反向微调，未调过头，则再正向微调，即非单调调整。非单向调整稍复杂一些。

调整后，若出现至少一个相邻小区的资源利用率提高，但没有超过本轮调整前的最大资源利用率，本轮调整有效，更新种子小区的CRO，以及各小区的话务负荷数据，结束本轮调整。

若周围小区的资源利用率提高，但存在一个或多个超过本轮调整前的最大资源利用率地小区，将这种小区的加入种子小区列表，对其CRO下调，当种子小区列表出现重复小区时，说明产生死循环，本轮调整无效；如果没有一个小区的资源利用率有变化，则加大对种子小区列表的所有小区的CRO下调幅度，如将CRO的下调值设置为一个最大值或一个足够大的值，进行调整，如果此时有小区的话务量发生变化，则将种子小区的CRO下调值重新设置为2dB，继续进行调整，直到调整结束。

上述方案是将资源利用率最大的小区列入种子小区，对其CRO进行下调，使其资源利用率降低并使相邻小区的资源利用率提高以达到话务均衡的目的。也可以将资源利用率最低的小区列入种子小区，对其CRO进行上调，使其资源利用率提高并使相邻小区的资源利用率降低以达到话务均衡的目的。具体实施方案为：

计算出各小区的初始资源利用率和话务分布后，记录资源利用率最低的小区的资源利用率，并将其列入种子小区，将种子小区的CRO上调，计算出各小区的话务增减及相应的资源利用率，根据出现的不同情况进行处理：调整后，若出现至少一个相邻小区的资源利用率降低，但没有超过本轮调整前的最小资源利用率，本轮调整有效，更新种子小区的CRO，以及各小区的话务负荷数据，结束本轮调整。若周围小区的资源利用率降低，但存在一个或多个超过本轮调整前的最小资源利用率地小区，将这种小区加入种子小区列表，对其CRO上调，当种子小区列表出现重复小区时，说明产生死循环，本轮调整无效；如果没有一个小区的话务有变化，则加大对种子小区列表的所有小区的CRO上调幅度，如将CRO的上调值设置为一个最大值或一个足够大的值，进行调整，如果此时有小区的话务量发生变化，则将种子小区的CRO上调值重新设置为2dB，继续进行调整，直到调整结束。

采用了上述智能化的话务均衡方法以后，实现了在不改变RF参数以及网络整体服务区域的前提下，利用实际的话务负荷，通过自动改变各小区的小区重选的重选偏置CRO参数，从而实现话务负荷的重新分配，使得各小区的信道利用率能够尽可能的均衡，从而实现话务均衡的目的，并取得较好的均衡效果。

Claims (6)

1.一种GSM网络话务均衡方法，先计算出各小区的初始资源利用率和话务分布，记录资源利用率最高的小区的资源利用率，并将其列入种子小区；将种子小区的小区重选偏置下调，计算出各小区的话务增减及相应的资源利用率，根据下述情况进行处理：(1)若至少有一个相邻小区的资源利用率提高，但没有超过本轮调整前的最大资源利用率，本轮调整有效，更新种子小区的小区重选偏置，以及各小区的话务负荷数据，结束本轮调整；(2)若相邻小区的资源利用率提高，但存在一个或多个超过本轮调整前的最大资源利用率地小区，将这种小区的小区重选偏置都下调，且加入种子小区列表，当种子小区列表出现重复小区时，说明产生死循环，本轮调整无效；(3)如果没有一个小区的话务有变化，则加大对种子小区列表的所有小区的小区重选偏置下调幅度进行调整，直到有小区的资源利用率发生变化。

2.权利要求1所述的GSM网络话务均衡方法，其特征在于：每次将小区重选偏置下调的幅度相同。

3.权利要求2所述的GSM网络话务均衡方法，其特征在于：每次将小区重选偏置下调的幅度为2dB。

4.一种GSM网络话务均衡方法，先计算出各小区的初始资源利用率和话务分布，记录资源利用率最低的小区的资源利用率，并将其列入种子小区；将种子小区的小区重选偏置上调，计算出各小区的话务增减及相应的资源利用率，根据下述情况进行处理：(1)若至少有一个相邻小区的资源利用率降低，但没有超过本轮调整前的最小资源利用率，本轮调整有效，更新种子小区的小区重选偏置，以及各小区的话务负荷数据，结束本轮调整；(2)若相邻小区的资源利用率降低，但存在一个或多个超过本轮调整前的最小资源利用率地小区，将这种小区的小区重选偏置都上调，且加入种子小区列表，当种子小区列表出现重复小区时，说明产生死循环，本轮调整无效；(3)如果没有一个小区的话务有变化，则加大对种子小区列表的所有小区的小区重选偏置上调幅度进行调整，直到有小区的资源利用率发生变化。

5.权利要求4所述的GSM网络话务均衡方法，其特征在于：每次将小区重选偏置上调的幅度相同。

6.权利要求5所述的GSM网络话务均衡方法，其特征在于：每次将小区重选偏置上调的幅度为2dB。