智能拥塞控制系统智能拥塞控制系统在深圳网络中的应用在深圳网络中的应用熊五广 瞿水华摘要：摘要：如何有效地对半速率的使用进行精细化控制，以解决网络容量与质量的矛盾是当前半速率使用上的一个重要课题。本文对目前深圳现网中用于进行半速率控制的智能拥塞控制系统进行了全面的介绍，对其结构框架、半速率自动调整算法及使用效果等进行了详细分析。通过分析可以看出，智能拥塞控制系统可以依据小区的话务及拥塞状况对小区的半速率使用比例进行动态调整，从而实现了对小区半速率使用的精细化控制。关键词：关键词：半速率 智能拥塞控制系统 CELLOAD一一 前言前言半速率的使用能有效地解决突发话务吸收和拥塞问题，但半速对话音质量又有所影响，从而影响客户感知。因此，如何有效地实现对半速率的精细化控制，而达到网络容量与质量的平衡，是研究如何使用半速率方面的一个重要课题。基于此，深圳公司于 2003 年 10 月份开始投入人力物力研发智能拥塞控制系统 ，并于 2004 年 1 月进入实际应用。目前，该系统包含了无线网络智能拥塞控制子系统 、 长途话务按品牌限呼子系统和无线接入差异化控制子系统三个模块，分别实现对小区半速率的使用、长途话务高峰时分品牌限呼以及无线接入分品牌差异化进行精细化控制。 智能拥塞控制系统是一个独立于交换机外部的的智能节点，具有很好的可扩展性，可根据需要不断开发其它新功能。限于篇幅，本文仅讨论其中的无线网络智能拥塞控制子系统 （下文简称子系统） 。子系统是根据小区前一统计周期的话务及拥塞状况来对下一周期的话务进行预测，并由此计算出所需的半速率开启门限值 CELLOAD，由此实现对半速率的动态调整，系统具有如下特点：1 实现了半速率启用门限值 CELLOAD 根据话务和拥塞情况的自适应调整。在真正需要半速率来吸收话务的小区，动态设置合理的启用门限，实现了小区参数及性能的精细化控制。2 克服了大网络基于话务统计立即输出的调整模式的不可靠性，降低了参数调整周期，提高了调整效能。3 通过对半速率功能的精细使用，确保了网络容量与质量的平衡，降低了网络拥塞率，改善了客户对网络的感知。二二 智能拥塞控制系统控制算法及流程智能拥塞控制系统控制算法及流程1 1、控制算法、控制算法子系统对半速率启用门限 CELLOAD 进行自动调整的算法可概括如下：爱立信话务统计输出的粒度最小可以达到 15 分钟，调整周期达到最小，对话务变化反应最灵敏，但采用 15 分钟统计和调整网络负荷会比较大，目前采用半小时统计周期比较适中。算法中有以下几个假设：（1）根据话务理论可知：流入话务量发生话务量呼损话务量；（2）在特定区域内，高话务到达的持续时间比较长，一般长于一小时；（3）对于一个小区，忙时一小时内的话务分布比较均匀；事实证明：（2）和（3）的假设的覆盖率达到 85以上。因此，预测话务量的近似公式为：Z=AF/(1-FGT）+AH/(1-HGT） (1)其中，Z预测的下半个小时的总话务量（包括全速率话务及半速率话务）AF当前半小时的全速率话务量AH当前半小时的半速率话务量FGT当前半小时的全速率时间拥塞率HGT当前半小时的半速率时间拥塞率AF、AH、FGT 及 HGT 在当前半小时的话务统计中均可直接获取。在上述预测公式中，可将FGT 及 HGT 近似认为是呼损率。通过对爱尔兰 B 表的修正得出 TCH 信道承载话务量的经验公式，话务量与信道的经验公式为：Y=8.36259+1.39918*Z-3.5*10-3*Z2+1.23*10-5*Z3 (2)其中，Z 是预测的话务量，Y 是所需信道数。此公式是在全网长期运行数据的基础上拟合出来的经验公式。如果假设当前实际信道数为 X，则下半个小时半速率的开启门限CELLOADInt(Y-X)/X*100) (3)其中，Int()表示取整函数。2 2、控制流程、控制流程控制系统主要的实现过程如下图：数据采集模块每 30 分钟从网络中采集统计数据，并且完成数据入库工作。智能拥塞控制软件运行在数据分析平台，对采集的数据依据上述算法进行计算得出各小区半速率的启用门限（CELLOAD） ，然后将计算结果通过网络控制模块送至交换机运行。考虑程序运行及调整时间，最终每执行一次调整所需时间为 45 分钟左右。数据入库历史数据调整网络 参数产生性能告警无线网络数据分析实时数据采集数据库OMC值班人员数据采集模 块网络自动控 制模块数据查询模 块维护人员统计报表 和操作记 录图 1 智能拥塞控制系统工作流程三三 控制效果分析控制效果分析1 1、子系统的运行效果、子系统的运行效果下面将从微观（小区级）和宏观（全网）两个角度来分析子系统的运行效果。图 2 是现网某一小区的一天 24 小时控制情况，从图中可以看出，但小区发生话务量低于设计话务量时，半速率调整曲线和半速率话务比例曲线处于“零”状态，而随着话务量的增加，半速率调整曲线、半速率话务曲线和话务曲线呈现良好的同步升降特性，由此说明，子系统控制的长期灵敏度（单点灵敏度在四小结进行分析）是令人满意的，达到预期目的。小区24小时话务、CELLOAD及H话务比变化情况02040600246810121416182022时间话务量/Erl及 CELLOAD0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%H话务比设计容量实际T话务量CELLOADH话务比图 2 小区控制效果图从全网一天 24 小时的话务看来，由于小区忙时的不一致，在话务没有达到全网设计容量时也有半速率话务，但半速率话务比例同话务总量保持良好的同步升降趋势，而没有出现在资源利用率偏低时出现高半速率话务比例的现象。全网24小时话务及H话务比变化情况0.002.505.007.5010.0012.5015.000246810121416182022 时间话务量/万Erl0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%H话务比设计容量实际T话务量H话务比图 3 全网控制效果图从上述分析可以看出，子系统能根据话务情况能自适应调整小区的半速率开启门限，从而实现在突发话务发生时有效吸收话务而缓解拥塞的目的。2 2、系统对相关性能指标的改善情况、系统对相关性能指标的改善情况表 1 是网络在启用子系统前后，晚忙时（20：00）全网相关指标的变化情况，从表中可以看出，在全网话务量递增 7的情况下，全网的拥塞率有所控制，半速率比率有明显下降，下降幅度达 20，另外，掉话率保存良好的平稳性。指标指标启用前（启用前（04044 4）启用后启用后( (近期）近期） T 话务量（万 Erl）8.28.9 半速率比例9.10%7.20%T 拥塞率3.95%3.79% T 掉话率0.72%0.70%表 1 子系统启用前后全网相关指标对比四四 存在的问题及改善存在的问题及改善尽管子系统自运行以来已取得良好效果，但在日常工作中对小区半速率话务分析发现还有许多值得改进的地方：（1 1）单点灵敏度：）单点灵敏度：所谓单点是指短时间内的变化情况。目前存在的问题是小区话务由高至低发生改变的第一个统计周期调整效果不理想，说明子系统对小区在单点时间内的调整灵敏度还不够高。例如在图 2 中，在 1 点至 2 点这一统计周期内，小区话务已经降至与小区的设计容量相当，但 CELLOAD 调整结果仍为较大值（19） ，从而造成小区依然有 15%左右的 H 话务比。到 2点至 3 点统计周期，小区的 CELLOAD 才被调至很低、H 话务比也随之降为接近于 0。（2 2） “脱靶脱靶”现象现象“脱靶”现象表现为：小区话务很低，但依然用上半速率甚至半速率话务还很高，属于“不该用而用”的情况，对客户感知造成不必要的影响，尤其是一些 VIP 小区对客户的影响可能更大一些。 “脱靶”的另外一种现象就是“该用不用” ，小区话务很高而拥塞，但没有用上半速率，这样就不能缓解小区拥塞，也会影响客户感知。第一个问题，主要是我们的算法本身局限性所造成的，下阶段我们将通过引进自适应实时话务模型和话务预测相结合的方法，来提高话务预测的精确度。另外，也可考虑缩短 APG40 网元统计周期，从半个小时缩短为 15 分钟，从缩短预测调整周期。“脱靶”问题的原因是多方面的，大多数是系统不稳定或统计不稳定造成。目前我们制定了相应的监控保障机制，在容量充裕的条件下，对 VIP 基站和普通基站进行差异化控制，例如预先关闭 VIP 小区半速率功能而对其不作任何调整，从而减少出错率。五五 结束语结束语智能拥塞控制系统自投入现网运行以来，有效得解决了网络突发话务吸收问题，实现了对半速率使用的精细化控制，通过对半速率功能的精细使用，确保了网络容量与质量的平衡，降低了网络拥塞率，改善了客户对网络的感知。目前，省公司又制定了市公司每日 24 小时半速率比例的使用标准。如何依据省公司的标准并结合深圳公司自身实际情况完善优化半速率的控制使用，以达到理想的控制效果也是下一步将要研究的主要课题。参考文选：1爱立信相关资料成文背景：深圳公司在去年 10 月开始启用半速率，刚开始，我们通过人工来调节半速率的门限，手工作坊，效率非常低下，控制精度也不够，11 月底深圳公司网维中心开始组织开发智能拥塞控制子系统 ，并在实践中取得明显的效能，并且这种对半速率使用的先进思想在全省范围内得到迅速推广。鉴于知识管理的角度，写下此外，文中自有许多不足之处，敬请各位专家指正。