GPRS信道承载效率影响因素分析

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近年来GSM网络承载了越来越多的数据业务，数据流量增长快速，同时数据业务占用的无线信道资源也日益增多。数据业务信道的承载效率直接影响数据业务对信道资源的占用，承载效率越高，相同流量的数据业务占用的信道资源越少；反之，则会占用更多的信道资源。笔者通过对某省近年GPRS信道承载效率的分析，发现GPRS信道承载效率波动起伏较大，进而导致数据业务对信道资源的占用变化较大。所以影响GPRS信道承载效率的主要因素成为本文研究的重点。
1 GPRS 承载效率分析
图1给出了某省GSM网络承载的数据流量情况，可以看出在2010年下半年GSM忙时数据流量基本维持在1200GB以上，最高接近1400GB；随后在2011年1月剧烈下降，之后一直维持在较低水平，平均900GB，在2011年6月后有所提升。

图1 某省GPRS忙时数据流量情况（单位：GB）

同时该省GPRS信道的占用情况如图2所示。可以看出，GPRS信道的占用数量保持小幅波动同时稳步上升。在2010年11月至2011年1月，该省GPRS忙时数据流量剧烈下降，GPRS信道的占用数量保持平稳波动；随后在2011年上半年，GPRS信道占用数量呈现快速增长趋势。

图2某省GPR S信道占用情况（单位：个）

根据统计的忙时数据流量和GPRS信道占用情况，通过式1，可以计算出GPRS信道承载效率：

从图3可以看出 ，GPRS信道承载效率波动明显，最高可达3.5kbit/s，最低仅为1.5kbit/s。对于相同流量的数据业务而言，由于承载效率不同，占用的GPRS信道相差1.33倍。可以看出2011年上半年 ，数据流量无明显变化时，由于GPRS信道数量快速增长 ，信道承载效率下降明显。

图3 某省近期GPR S承载效率分析

通过对该省近一年GPRS流量和信道占用情况的统计分析，可以发现，GPRS信道的使用并没有随着数据流量的波动而随之变化，信道的承载效率波动明显。该省现网2G 数据业务主要由GPRS 和EGPRS网络承载，表1给出理论上信道承 载效率的 数值， 单信道理论承载效率最高可达59.2kbit/s。 在GPRS/EGPRS系统中，手机在进行上下行数据传输时可以占用空中接口的 1～8个时隙（即信道），这主要由手机的硬件能力决定 。 现网多数手机支持4时隙捆绑使用，这样用户访问数据业务的最大速率可以达到单信道速率的4倍，即最高可达到236.8kbit/s。通过 对GPRS 理论承载效率的分析 ，可以看出现网GPRS信道承载效率还有较大的提升空间。

2 数据信道承载效率影响因素分析
2.1编码方式、GPRS/EGPRS信道资源配比和终端支持能力影响信道承载效率
根据表1数据可以看出 ，不同的编码方式直接影响信道的理论承载效率，因此实际网络使用的编码方式最大程度上影响单信道的承载效率。另外GPRS、EGPRS和终端的支持能力也直接影响信道的承载效率。
2.2 用户业务类型的变化导致数据信道运行效率的改变
数据业务用户上网行为的改变是导致PDCH信道吞吐率下降的直接原因。通过对现网数据进行分业务的统计分析，将QQ等即时通信业务和网页浏览业务进行对比，发现在24小时的统计中，QQ业务的信道占用时长与网页浏览业务差别不大，但QQ业务的数据流量却远远小于网页浏 览业务产生的流量，如图4所示。这说明，在相同的信道占用时间内，网页浏览业务会传输更多的数据流量，即信道的承载效率更高。图5更直观地给出了两种业务的流量时长分布图，可以看出，网页浏览业务的流量时间分布趋势线的斜率更大，说明其在更短的时间内传输更多的数据流量。而QQ业务则相反，传输的数据量更少，信道承载效率更低。
因此，当用户在进行下载电影等高数据流量的行为时，信道的运行效率较高；相反，当用户进行QQ聊天、浏览网页等小流量行为时，PDCH吞吐率会有所下降。 用户使用业务类型的变化也会导致GPRS信道承载效率的变化。

图4 24小时典型业务流量及时长情况对比

图5 网页浏览、QQ业务流量－时间分布图

2.3 终端类型的不同影响数据信道的承载效率
数据卡终端用户更容易产生较大的数据流量；手机终端用户基本局限于QQ、浏览网页、实时性要求不高的小游戏等业务，单用户的数据流量较低 。通过统计网络的实际情况，当网络承载较大比例的上网卡流量时 ，PDCH吞吐率较高。如某省2010年GSM网 络 承载的数据流量主要由数据卡用户构成，数据卡流量占总流量的比重超过70%，同时PDCH吞吐率也保持在较高的水平，平均为5kbit/s。而在2011年该省GSM网络承载较高的手机终端流量，PDCH吞吐率下降很快 ，截至2011年8月该省平均PDCH吞吐率下降至3kbit/s以下 。图6给出了某省2010年、2011年1～6月GSM网络承载的数据卡流量比例，图7给出了2010年6月至2011年8月全省PDCH吞吐率的变化趋势。由此可见，当终端类型发生较大变化时，GPRS信道承载效率也会随之波动。

图6 GSM网络承载的流量构成

图7 全省平均PDCH吞吐率

2.4 数据业务可占用的信道数量较多也会导致PDCH信道运行效率下降
图8给出了最近一年某省GSM网络动态PDCH信道的占用情况。可以看出，动态PDCH信道呈快速上升的趋势， 这说明相对于数据业务的缓慢增长甚至下降的趋势而言，可用的信道数量是充足的。当数据业务占用较多的信道资源时，相应的信道承载效率就会降低。 由此可见，应提升数据业务占用动态PDCH信道资源的门限，降低数据业务对业务信道的占用，提升已占用信道的承载效率。

图8 最近一年动态PDCH信道设置情况

3 结束语
本文通过对某省GSM网络承载的数据业务流量、信道占用等情况的分析，给出了影响GPRS信道承载效率的影响因素，建议通过合理的数据业务信道的配置、加强数据业务的优化来提升GPRS信道的承载效率。