翼机通校园拥塞优化案例.docx
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翼机通校园拥塞优化案例
“翼机通”校园拥塞优化案例
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目录
1案例摘要1
2基础分析2
2.1地理位置2
2.2网络配置2
2.3性能指标状况3
3解决方案和实施效果6
3.1参数介绍6
3.2Walsh码不足及其解决方案9
3.3CE不足及其解决方案12
3.4进一步改善用户感受14
3.5进一步提高资源的利用率16
4几个重要问题的思考18
4.1当前网络配置够用吗?
18
4.2前向功率够用吗?
21
4.3传输还够用吗?
22
5案例总结23
一案例摘要
龙江二中采用“翼机通”作为学生的饭卡和电话卡,学生每人一号,大部分人都会登陆QQ等聊天工具,此类通讯工具消息量不大,但却导致校园内数据话务量暴增,系统出现了大量的资源拥塞,投诉也随之而来。
为解决这种小范围内话务量暴增的资源不足的情况,我们采用了组合方案进行专项优化,从多个角度来解决系统的大拥塞问题。
本次案例中涉及到的优化措施包括:
1、新建基站并扩充扇区:
新加龙江二中基站,并由传统的3扇区配置扩展到4扇区;
2、强化集中覆盖:
采用内置下倾6°的天线,并调整扇区朝向,集中覆盖热点服务区;
3、扩充载频,龙江二中配置到了5个载频以上,其中第4扇区增加到6个载频,龙江二中共配置了21个载扇,龙江体育场站则配置了12个载扇;
4、采用动态软切换:
由静态切换参数更改为语音和数据动态软切换(13/4/0),减少切换比例提高资源利用率;
5、扩充Walsh码资源:
BSS级别修改前向基本信道RC3->RC4,提高基本信道的Walsh码资源;
6、稳定速率,改善用户感受:
前向、反向补充信道最高限速16X->4X,改善在有限资源状况下的数据速率,限制高速率对资源的占用;
7、二次动态软切换调整,改善资源利用率:
第一次动态软切换参数过于温和(13/4/0),进行数据门限再次调整(12/5/1)和(10,5,1),提高切换门限。
上述涉及的解决方案中,1-3项是采用直接扩充硬件资源的办法,是网络深度优化的基础条件。
4-7项采用了参数设置的软措施,提高硬件资源的利用效率。
由于加站、加扇、加载的硬件资源的扩容方法较为简单也很基础,对于天馈类型的更换,调整方位角和下倾角以加强热点覆盖的知识也很普及,故本案例对此不做详细论述。
硬件的优化手段方面,对CE扩容、E1扩容进行了相关阐述。
本案例对于各种“软措施”进行了描述,并对潜在问题进行了深入讨论,为今后的类似场景提供解决方案。
二基础分析
二.1地理位置
二中用户高度集中在300×180m的范围内,话务量分时段集中在:
教学楼(上课和自习时间)、食堂和宿舍(吃饭和睡觉时间)。
校园内主要由480号站龙江二中的4个扇区覆盖,PN分别为:
3,171,339,6。
0/1扇区覆盖宿舍和食堂,2/3扇区覆盖教室。
环校园测试,上述四个小区作为参考PN占全部覆盖的比例分别为:
9%,7.18%,18.85%,44.11%,其余参考PN则为龙江体育场站2/3扇区。
二.2网络配置
1、载频配置
二中站现网共配置21个载扇,其中17个数据载扇。
覆盖宿舍的0、1小区拥有8个载扇,覆盖教室的2、3小区拥有9个扇区。
表格1龙江二中网络基础配置情况
扇区
载频0-283
载频1-242
载频2-37
载频3-201
载频4-160
载频5-119
载频6-78
1
语音
数据
DO预留
数据
数据
数据
-
2
语音
数据
DO预留
数据
数据
数据
-
3
语音
数据
DO预留
数据
数据
数据
-
4
语音
数据
DO预留
数据
数据
数据
数据
2、传输配置:
6根2ME1传输。
3、CE配置:
CE板件4块,2块CHV0,2块CHV2。
每块CHV0板有2个CSM6700芯片槽位,但只插有一块6700芯片;每块CHV2板插有1个CSM6700芯片。
每块6700芯片前向CE为285个,反向CE为256个。
二.3性能指标状况
龙江二中从11月19日开始放号,当前放号约3400个。
在刚放号时,龙江二中拉远站并不存在,当时承载话务量的基站为龙江体育场站(298号站),但很快我们就意识到:
这个站容量不够了,因为龙江体育场2/3小区出现了大量的拥塞!
当时根据预计的放号数,我们增加了一个龙江二中拉远站(480号站),加站之后体育场站话务很快降低,最忙的第3小区忙时基本在20Erl左右,拥塞也大幅降低,直到12月6日之后就消失了。
如下图:
在采用了加站的手段之后,298号龙江体育场站在加站之后拥塞基本就消失了。
我们的注意力转移到480号龙江二中拉远站上。
以12月3日为例,480号龙江二中拉远站的性能状况如下。
1、KPI指标
从早上8:
00开始一直到晚上24:
00,二中拉远站数据呼叫成功率大幅波动,最低的时候呼叫成功率只有25%,而与此同时,语音业务也受到波及。
随着数据话务量的波动而波动,最低的时候语音呼叫成功率也不足40%。
用户感受极度不良。
2、话务量状况
从下图的话务状况我们看出:
1)2/3小区各个数据载频忙时的数据话务量基本稳定在60Erl,0/1小区各个数据载频的话务量在晚上22:
00时在50-60Erl之间。
根据64阶Walsh码的资源限制,我们知道这些扇区在忙时已经达到了话务量的极限。
2)该校存在“候鸟现象”。
0/1扇区覆盖宿舍,在晚上22:
00-24:
00为极忙时,而此时2/3扇区话务则降到了极低点;2/3扇区覆盖教室,在早上9:
00-11:
00,下午14:
00-16:
00,傍晚18:
00-20:
00为极忙时,而0/1扇区则相应为低点。
0/1/2/3四个扇区总的话务量基本能维持不变。
这说明用户走到哪,数据业务就开到哪,基本不关闭。
三解决方案和实施效果
三.1参数介绍
参数:
BSFchForRC
参数描述:
数据业务前向基本信道RC值
取值范围:
3-5,作用范围是本BSC
前反向FCH/DCCH的RC值遵循的对应关系如下表所示。
表格2前反向RC遵循的对应关系
F-FCH/DCCH
R-FCH/DCCH
5
4
4
3
3
3
●即前向信道RC值为5时,对应的反向信道RC值必须为4;
●即前向信道RC值为4时,对应的反向信道RC值必须为3;
●即前向信道RC值为3时,对应的反向信道RC值必须为3。
参数:
FwdSchRCPref/RevSchRCPref
参数描述:
前向补充信道优选RC/反向补充信道优选RC
取值范围:
3-5,作用范围本载频
参数:
FwdSchMaxRate/RevSchMaxRate
参数描述:
前向补充信道最高速率/反向补充信道最高速率
取值范围:
0-5,作用范围本载频
前反向补充信道的速率对照如下表所示:
表格3补充信道速率对照表
FwdSchMaxRate
RevSchMaxRate
SCH速率
0
1X
1
2X
2
4X
3
8X
4
16X
5
32X
参数:
动态软切换相关值
SOFT_SLOPE_VOICE/DATA:
语音/数据业务软切换斜率
ADD_INTERCEPT_VOICE/DATA:
语音/数据业务软切换加截距
DROP_INTERCEPT_VOICE/DATA:
语音/数据业务软切换去截距
取值范围:
见下表,作用范围为本小区
表格4动态软切换参数取值范围表
参数
取值范围
单位
默认值
优化参考值
SOFT_SLOPE_VOICE
0~63
1/8
0
13
SOFT_SLOPE_DATA
0~63
1/8
0
13
ADD_INTERCEPT_VOICE
0~63
0.5dB
26
4
ADD_INTERCEPT_DATA
0~63
0.5dB
26
4
DROP_INTERCEPT_VOICE
0~63
0.5dB
30
0
DROP_INTERCEPT_DATA
0~63
0.5dB
30
0
动态软切换加和动态软切换去门限的计算方法:
DYNAMICT_ADD_DATA=CombinedEc/Io*SOFT_SLPOE_DATA/8+ADD_INTERCEPT_DATA/2
DYNAMICT_DROP_DATA=CombinedEc/Io*SOFT_SLPOE_DATA/8+DROP_INTERCEPT_DATA/2
表格5动态切换参数的计算与静态切换参数的对比
CombinedEc/IoofExistingActivePilots(dB)
SOFT_SLOPE_DATA
ADD_INTERCEPT_DATA
DROP_INTERCEPT_DATA
DYNAMICT_ADD
DYNAMICT_DROP_DATA
-2
13
4
0
-1.25
-3.25
-3
13
4
0
-2.875
-4.875
-4
13
4
0
-4.5
-6.5
-5
13
4
0
-6.125
-8.125
-6
13
4
0
-7.75
-9.75
-7
13
4
0
-9.375
-11.375
-8
13
4
0
-11
-13
-9
13
4
0
-12.625
-14.625
-10
13
4
0
-14.25
-16.25
-11
13
4
0
-15.875
-17.875
-12
13
4
0
-17.5
-19.5
-13
13
4
0
-19.125
-21.125
在OMC的切换参数中,T_ADD和T_DROP门限分别设为26和30,即-13dB和-15dB。
根据上面算式可知,当激活集中导频的合并强度大于等于-9dB时,动态软切换的门限是大于固定的软切换门限的。
也就是说切换门限是动态调整的,当信号比较好的时候,T_ADD相应较高,增加了软切换分支增加的难度,减少了软切换比例。
信号较差的时候,T_ADD相应较低,增加软切换比例,使用户获得软切换增益,减少掉话。
如果采用参数配置[Soft_Slope,Add_Intercept,Drop_Intercept]=[12,5,1],则对应的动态切换加和去门限为:
表格6改进的动态参数计算
CombinedEc/IoofExistingActivePilots(dB)
SOFT_SLOPE_DATA
ADD_INTERCEPT_DATA
DROP_INTERCEPT_DATA
DYNAMICT_ADD
DYNAMICT_DROP_DATA
-2
12
5
1
-0.5
-2.5
-3
12
5
1
-2
-4
-4
12
5
1
-3.5
-5.5
-5
12
5
1
-5
-7
-6
12
5
1
-6.5
-8.5
-7
12
5
1
-8
-10
-8
12
5
1
-9.5
-11.5
-9
12
5
1
-11
-13
-10
12
5
1
-12.5
-14.5
-11
12
5
1
-14
-16
-12
12
5
1
-15.5
-17.5
-13
12
5
1
-17
-19
相比[13,4,0]而言,参数组合[12,5,1]把EcIo强度总和为-9dB条件下的动态切换加和去门限提高了1.625dB,从而可以进一步减少软切换的比例。
三.2Walsh码不足及其解决方案
下面是龙江二中站的呼叫失败情况,大量的失败导致大量拥塞,从而导致了数据呼叫成功率低下,用户感受肯定极度不好。
统计呼叫失败原因,因为缺乏Walsh码导致的失败占到了62.69%,首先我们要解决Walsh码不足的问题。
表格7BSS前向基本信道RC修改前的失败分类统计(12月3日)
失败原因
总次数
比例
DBS_STAT_WALSHCODE_LACK
219600
62.69%
DBS_STAT_CE_LICENSE_LACK
62928
17.96%
HO_STAT_CARRIER_NO_CE_LICENSE
61017
17.42%
SDM_Activate_Fail_AcquirePreambleFail_Normal
3491
1.00%
为此,我们优化了BSC级别的BSFchForRC参数,该参数后台默认设置为3,即数据业务基本信道采用RC3,Walsh码为64阶。
我们将该参数调整为4,RC4提供128阶Walsh码。
修改完该参数后,Walsh码不足导致的拥塞情况大幅下降,呼叫成功率则大幅上升,而与此同时,一些因为呼叫不成功的用户因为能够正常接入系统后,话务量也得到了较大的提升,单载扇的呼叫话务量和软切换话务量总和已经突破了61Erl(RC3的理论最高话务量),达到了97Erl以上,如下图。
值得关注的是,网络刚开始出现拥塞时,我们发现龙江二中、龙江体育场站RSSI短时间内异常升高,原因就是大量用户接入失败,于是大量用户竞相提高反向接入探针的功率,产生“恶性竞争”,导致了RSSI异常升高。
反过来,RSSI的恶化进一步加剧了用户接入困难。
在改善了用户呼叫失败之后,RSSI也逐步恢复了正常。
这里要注意的是:
将Walsh码从64阶提高到128阶,会导致信道编码的复杂度增加,系统解调信道的功率会相应增加,这在大话务的情况下就可能会导致系统功率过载,这是在修改BSFchForRC参数值得关注的地方。
对于覆盖较远的基站此参数可能会产生负面影响,开启此参数后要求关注整个网络的过载状况。
目前齐市其他基站基本上没有功率过载现象。
三.3CE不足及其解决方案
在提高了Walsh码容量之后,仍然还有CE不足的情况,不同的CE不足导致的失败解决方案也不相同。
表格8BSS前向基本信道RC修改后的失败分类统计(12月7日)
失败原因
次数
比例
DBS_STAT_CSM67REVHP_LACK
8115
60.03%
SDM_Activate_Fail_AcquirePreambleFail_Normal
1777
13.14%
DBS_STAT_CE_LICENSE_LACK
1020
7.54%
HO_STAT_CARRIER_NO_CE_LICENSE
886
6.55%
ERR_SPS_RLSA_DSPM_CLH_TimerExpired_Twaitorder
370
2.74%
SDM_Find_Fail_WaitConfigRLPTimeout
356
2.63%
HO_STAT_RFPOWER_ZERO
271
2.00%
DBS_STAT_WALSHCODE_LACK
240
1.78%
HO_STAT_CARRIER_NO_CE
228
1.69%
SDM_Activate_Fail_AcquirePreambleFail_NoRevFrm
208
1.54%
关于CE的相关失败,主要有DBS_STAT_CSM67REVHP_LACK,DBS_STAT_CE_LICENSE_LACK,HO_STAT_CARRIER_NO_CE_LICENSE,其中:
1)DBS_STAT_CSM67REVHP_LACK表示6700板件反向CE的驱动马力不足,要解决这个问题只能依靠增加板件。
2)DBS_STAT_CE_LICENSE_LACK表示芯片CE授权不足,要解决这个问题,需要扩充载扇的CE授权数。
3)HO_STAT_CARRIER_NO_CE_LICENSE表示在指派进入软切换状态下,并非由CE不足导致的CE分配失败,这种分配失败的原因较为复杂,CSM芯片过于繁忙是原因之一。
需要改善CE的工作状况。
对于CE不足,首先我们提高了CE的授权数量,后来因为还不够用,我们有进行了增加了一块CHV0板件。
从参数角度来看,CE授权数量修改了三次:
576->768->1056。
每一次修改,都让拥塞得到缓解。
最后CE授权数达到1056后,关于CE的拥塞就消失了,该站失败原因恢复了正常分布,见下表失败原因统计。
表格9CE_License优化后的失败分类统计
失败原因
次数
比例
SDM_Activate_Fail_AcquirePreambleFail_Normal
528
61.40%
SDM_Activate_Fail_AcquirePreambleFail_NoRevFrm
138
16.05%
SDM_Find_Fail_WaitConfigRLPTimeout
91
10.58%
ERR_SPS_RLSA_DSPM_CLH_TimerExpired_Twaitorder
89
10.35%
三.4进一步改善用户感受
如果能够高速率上网,用户体验肯定会更好。
但我们前面分析也看出来,忙时话务量达到单载扇97个以上,对于128阶的Walsh码来讲,剩下的资源也不多了。
用户起高速的可能性比较小,而且一旦用户起高速,也意味着对其他用户的不公平。
另外,系统频繁调度也造成额外的开销。
鉴于资源的有限性,为保障用户的公平性和速率的合理性,我们采用了补充信道限速的方法,包括前向和反向补充信道,均进行限速。
限速后我们发现4X以上速率(8X和16X)占用时长明显降低,而4X以下速率(含4X和2X,不含1X)占用时长明显提升,总体的2X以上服务时间得到明显增加,这意味着网络公平性得到更多的保证。
前向比反向更为明显,因为前向Walsh码资源不足的问题更突出。
表格10限速前后服务时长的变化
比较
4X以上日平均占用时长(秒)
4X以下日平均占用时长(秒)
总服务时长
前向
限速4X前
2852
560.5
3412.5
限速4X后
96.6
9043.6
9140.2
反向
限速4X前
3210
774.5
3984.5
限速4X后
1532.7
3951.0
5483.7
从上表可以看出:
1、从实践来看,前反向补充信道限制最高速率却并不完全限制高速,而是限制高速的转移概率。
此算法应该是比完全限死速率更为有利,因为用户仍有机会体验高速。
2、前反向进行4X限速后,用户享用的补充信道2X以上速率平均时长却大幅上升,说明网络公平性得到了更好的保障,用户群体感受将得到改善。
修改最高限速门限后,从路测的情况来看,龙江二中话务密集区忙时:
教学楼应用层下载速率为32.4kbps,食堂31.66kbps,下载时速率均能够稳定在4X。
对于龙江二中的学生用户来说速率是完全够的,对于教职工用户来说,4X的稳定速率也能满足一般的业务需求。
系统较为空闲的时候,用户也仍然有机会体验16X速率。
三.5进一步提高资源的利用率
这里的资源主要是指CE资源和Walsh码资源,以容纳更多的用户,进一步改善用户的网络体验。
我们采用的方案是开启和优化动态软切换门限,减少切换和更软切换对资源的占用。
动态软切换的主要参数有三个:
1)SOFT_SLOPE_VOICE/DATA:
语音/数据业务软切换斜率
2)ADD_INTERCEPT_VOICE/DATA:
语音/数据业务软切换加截距
3)DROP_INTERCEPT_VOICE/DATA:
语音/数据业务软切换去截距
关于动态软切换参数的详细解释见前面参数介绍章节。
下面我们重点分析一下我们的优化过程和效果。
动态软切换参数我们调整了三次,三次调整后,网络的切换比例(含更软切换和软切换)变化情况如下图:
根据分析,我们得出两个结论:
1)忙时主覆盖扇区的切换比例是比较低的。
2)在两次提升动态软切换门限后,剔除周六和周日(学校放假,话务量非常少),切换比例(含软切换和更软切换)呈下降趋势,并且变化较为明显。
。
上面两图再次展示了“候鸟现象”。
一旦小区进入忙时,切换比例(含切换和更软切换)就会变低,其主要原因是因为用户基本不移动和扇区良好的方向性导致的。
覆盖宿舍的0/1扇区在深夜时,更软切换比例占主导,总体的切换比例在19%~35%之间波动,均值不过是28%;覆盖教室的2/3扇区在上课时,也是更软切换站主导,总体的切换比例在15%~48%之间波动,均值不超过31%。
很明显,因为用户的不移动性,以及校园基站各扇区的覆盖方向性较好,导致校园内切换比例偏低。
两次提升动态软切换门限效果较为明显,最低切换比例(含软切换和更软切换)已经低于20%。
根据校园路测结果,各PNTotalEcIo>-8的比例达到98.66%,MaxEcIo>-9的比例达到98%,ReferenceEcIo>-9的比例稍低,但也有78%。
采用[10,5,1]的动态软切换方案,相应的门限计算为:
表格11第三次提高动态软切换门限的计算
CombinedEc/IoofExistingActivePilots(dB)
SOFT_SLOPE_DATA
ADD_INTERCEPT_DATA
DROP_INTERCEPT_DATA
DYNAMICT_ADD
DYNAMICT_DROP_DATA
-2
10
5
1
0
-2
-3
10
5
1
-1.25
-3.25
-4
10
5
1
-2.5
-4.5
-5
10
5
1
-3.75
-5.75
-6
10
5
1
-5
-7
-7
10
5
1
-6.25
-8.25
-8
10
5
1
-7.5
-9.5
-9
10
5
1
-8.75
-10.75
-10
10
5
1
-10
-12
-11
10
5
1
-11.25
-13.25
-12
10
5
1
-12.5
-14.5
-13
10
5
1
-13.75
-15.75
那么要想进一步降低切换比例,就要再次提高动态切换门限,不过鉴于ReferenceEcIo>-9的比例并不高,以及现网的切换比例已经是处在比较低的水平,不建议再次提高门限,过高的门限可能会导致切换失败以及掉线等问题。
四几个重要问题的思考
四.1当前网络配置够用吗?
要了解这个问题,首先我们要对当前的话务模型进行分析和校正,然后逐步深入分析。
中兴采用的分组数据业务话务模型如下:
表格12中兴数据业务模型
分组数据业务
参数
取值
平均会话数据量(Kbyte)
300
忙时每用户会话次数
0.3
平均会话时长(s)
300
激活链接比例
40%
上行与下行数据流量比例
25%
激活数据链路前向平均吞吐量(kbps)
16
激活数据链路反向平均吞吐量(kbps)
4
用户平均数据话务量(Erl)
0.01
总用户数
50000
数据业务用户数比例
20%
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