QC成果研究解决高半速率话务高拥塞率的新方法.docx
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QC成果研究解决高半速率话务高拥塞率的新方法
研究解决高半速率话务、高拥塞率的新方法
中国移动通信集团分公司
网络优化研究QC小组
一、小组简介
移动网络优化研究QC小组的主要任务是承担网络优化创新项目，以提高无线网络质量。
QC小组通过大量的研究、实验、测试，在现有资源条件下，以全新的思路和技术手段解决了高半速率话务和高拥塞的问题，且本次活动的研究成果已经推广到移动其他地市公司使用，取得了良好的经济、社会效益。
小组概况和成员分工如下：
表1-1小组概况
小组名称
网络优化研究QC小组
课题名称
研发解决高半速率话务、高拥塞率的新方法
注册登记号
HZ20070076
课题类型
创新型
小组人数
9人
活动时间
2007年1-9月
小组口号
勇往直前，不怕失败
序号
照片
性别
年龄
文化程度
职称
组分工
行政职务
1
庄仁峰
男
39
硕士
高级工程师
技术顾问
公司副总经理
2
古小璐
男
34
本科
高级工程师
技术顾问
网优中心部门总经理
3
磊
男
28
本科
中级工程师
实验方案的制定
网络优化室室经理
4
玲玲
女
29
硕士
中级工程师
算法设计及实施
5
雪蓉
女
29
硕士
中级工程师
算法设计及实施
6
黎兆瑜
男
27
本科
助理工程师
模拟试验
方案实施
7
胡雅春
男
26
本科
助理工程师
模拟试验
方案实施
8
曾云凌
男
26
硕士
助理工程师
数据收集
资料整理
9
易斯
男
24
本科
助理工程师
数据收集
资料整理
制表：
雪蓉时间：
2007年1月4日
二、选择课题
1、问题提出
近两年移动话务增长迅猛，话务05年全年增长35％，06年全年增长超过39％，到2006年12月，话务量达到2.3万爱尔兰/小时。
话务量迅速增长导致网络容量不足的问题进一步凸显，其中两个重要的指标持续恶化：
半速率话务比例和拥塞率居高不下，并且呈逐月上升的趋势。
其中2006年8-12月的半速率话务比例和拥塞率如图2-1：
图2-1全网半速率话务比例和拥塞率变化图（制图：
玲玲时间：
2007年1月5日）
半速率话务的过多使用严重降低了用户语音通话质量；网络拥塞直接导致部分用户无法接通。
高半速率话务、高拥塞的现状导致用户投诉迅速增加，数据统计如下：
图2-2用户投诉统计图（制图：
玲玲时间：
2007年1月6日）
由图2-2看出：
关于语音通话质量差和无法接通的投诉呈加速增长的趋势，到06年12月关于这两项的投诉高达127宗，已经占所有网络类投诉的71%。
可见：
解决高半速率话务、高拥塞的问题刻不容缓！
解决高半速率话务、高拥塞问题的传统的方法是硬件扩容，用增加资源的方式来增加网络容量，而硬件扩容易受省公司扩容计划的限制，以为例，在07年9月份才有扩容计划，此外还存在工程周期长、投资成本高等问题。
结合上述情况，为了解决上述问题，小组最后确定本次QC活动的课题为：
研发解决高半速率话务、高拥塞率的新方法。
图2-3课题的引出（制图：
玲玲时间：
2007年1月11日）
2、名词解释
✧话务量：
单位时间发生的呼叫次数与每次呼叫的平均占用时长和计算话务量的时间围之乘积，通常用“小时呼”或“爱尔兰（Erl）”来表示；
✧拥塞率：
用户在通话发起过程中由于资源不足，呼叫建立失败次数与呼叫总次数的比值，拥塞通常表现为用户无法接通。
✧半速率：
一种语音编码方式，相对于全速率业务承载方式而言，通俗的解释是指：
将一条信道同时提供给两个用户，理论上可以将无线容量提高一倍，故使用半速率是增加网络弹性容量的有效手段，但使用半速率会降低语音通话质量，影响用户感知；控制半速率话务的参数：
DTHNAMR/DTHAMR，一般情况下，参数值设置越大，半速率话务越高；
单个小区的半速率话务比例和拥塞率的定性关系呈如下特性：
图2-4半速率话务比例和拥塞率的相互关系图（制图：
玲玲时间：
2007年1月12日）
✧语音通话质量（％）：
此项指标说明通话效果的优劣，在通话过程中是否感受到断续，杂音等。
该值取值围为0%-100%，越高表示客户对通话的感受越好，影响语音质量的通常有跳频、半速率、切换等因素决定；
✧话务“忙”小区：
在一定硬件配置下，话务量大的小区。
是一个相对概念，例如我们通常认为载波数是4、话务量为16的小区要比载波数为10、话务量为25的小区“忙”；
✧话务“闲”小区：
在一定硬件配置下，话务量小的小区；
✧可用信道数：
这里是指一个小区资源的多少，一块载波在通话过程中，逻辑上可以分为8个时隙，同时提供给8个用户使用，我们就说一块载波有8个可用信道；
✧OSS：
（Operationsupportsystem，简写OSS）运营支撑系统；
3、活动计划
表2-1QC小组活动计划表
制表：
曾云凌时间：
2007年1月14日
三、设定目标
1、目标描述
为使半速率话务比例和拥塞率均低于全省平均值，本次活动目标设定为：
将爱立信全网的半速率话务比例由40.6%降低到15%、拥塞率由5.1％降低到2.0％！
图3-1活动目标图（制图：
磊时间：
2007年1月20日）
2、目标可行性分析
（1）理论计算表明：
现有资源可用TCH信道78017条，根据爱尔兰B表，以呼损（拥塞）率2%计算，现网容量为34112爱尔兰，按照半速率话务比例为15％计算，现网容量为=34112/0.925=36887爱尔兰。
目前全速率话务只有1.38万爱尔兰，故在呼损（拥塞）率2%的情况下，可以大幅增加全速率话务、减少半速率话务；
（2）数据统计表明：
高半速率话务、高拥塞的现象集中在大约30%的小区中，所占全网半速率话务、拥塞的85%和75%，这些小区中的80%都存在高半速率话务但低拥塞或者低半速率话务但高拥塞的现象，表明这些小区的部分参数设置或控制不合理，解决这些小区存在的问题就可以实现活动目标；
（3）我们有实力雄厚的顾问团，小组技术成员都有丰富的项目开发经验。
四、提出各种方案并确定最佳方案
1、提出可能的方案
小组全体成员通过研究无线网络和话务特点，结合自身知识和多年优化经验，集思广益，通过“头脑风暴”法，提出了一系列解决意见,经过整理得到图4-1：
图4-1三种方案的亲和图（制图：
曾云凌时间：
2007年1月28日）
整理亲和图，得到三种可行的方案，转换成树图：
图4-2三种方案树图（制图：
曾云凌时间：
2007年1月28日）
2、选择最优大方案
方案一：
调整现有载波法
调整现有载波法是指：
拆卸话务“闲”小区的载波加载到话务“忙”小区达到话务均衡，从而减少“忙”小区的拥塞和半速率话务。
QC小组成员充分考虑可能发生的各种问题，根据多年的网络优化经验，制定调整策略：
图4-3调整现有载波法示意图（制图：
曾云凌时间：
2007年2月5日）
现网有2643个小区，按照图4-3的策略，最终统计为：
图4-4现网载波统计图（制图：
曾云凌时间：
2007年2月5日）
由图4-4可以看出：
可供调整的载波数只有需增加的载波数的10%左右，载波缺口巨大。
此外，省公司数据统计表明：
信道利用率高达83%，全省排名前5，调整空间十分狭小，在这种情况下，调整效果不能达到预期目标。
Ø结论：
载波资源紧，调整空间狭小。
方案二：
小区参数优化法
QC小组对小区参数做出全面的调整优化前，绘制了“小区参数优化法”过程决策程序（PDPC）如图4-5：
图4-5小区参数优化法PDPC图（制图：
磊时间：
2007年2月6日）
2007年2月6-9日，小组成员对全网进行参数优化，按照过程决策程序图调整小区相关参数达500多次。
（1）试验效果
2月10-13日8:
00-22:
00全网话务数据统计如图4-6所示：
图4-6全网话务数据分析对比图（制图：
磊时间：
2007年2月14日）
由图4-6可以看出：
小区参数优化法效果较为明显，但QC成员观察到，在全网半速率话务比例和拥塞率降低的同时，参数调整力度过大已经开始影响网络其它方面的性能，掉话次数从3050次大幅上升至6470次。
（2）试验总结
Ø小区参数优化法能改善高半数率话务、高网络拥塞的现状，但有应用局限性，此方案未能达到原定目标。
方案三：
实时调整半速率参数法
（1）主要创新点：
现网控制半速率话务和拥塞采用“设定固定的半速率参数”策略，部分小区半速率参数设置和控制都不合理，导致小区在话务增长时会出现大量拥塞，在话务“闲”时仍有大量半速率话务。
如果能做到话务量增加时，半速率话务迅速增加以吸收话务减少拥塞；话务量下降时，半速率话务能迅速下降，那么高拥塞和高半速率话务问题都能得到较好的解决。
图4-7实时调整半速率参数法理论图（制图：
雪蓉时间：
2007年2月18日）
图4-7模拟出在话务增长情况下话务量、拥塞和半速率随时间的变化曲线，可以发现话务增长幅度较快时（红色线条）出现拥塞（蓝色线条），半速率话务（绿色线条）的迅速增加吸收了新增的话务，有效地减少了拥塞的出现；话务量降低后半速率话务迅速减少避免了过多使用半速率。
（2）方案评估
Ø优点：
计算表明，能消除84%的因为话务增长带来的半速率话务和拥塞；
Ø缺点：
技术要求比较高
3、确定最优大方案
根据上述的分析和试验结果，对比分析各种方案如表4-1所示：
表4-1三种大方案的对比表
方案
描述
特点
结论
调整现有载波法
拆卸话务“闲”小区的载波加载到话务“忙”小区达到话务均衡，从而减少“忙”小区的拥塞和半速率话务
◆优点：
简单、易实施
◆缺点：
现网几乎无调整空间
不可行
小区参数优化法
分析历史话务，优化小区负荷分担、手机接入、小区覆盖等参数，使小区参数设置更符合实际话务
◆优点：
调整效果较明显，易实施
◆缺点：
有应用局限性，易影响到其它指标，未达到预定目标
不可行
实时调整半速率参数法
做到话务量增加时，半速率话务迅速增加以吸收话务减少拥塞；话务量下降时，半速率话务能迅速下降
◆优点：
可消除大部分因为话务增长导致的半速率和拥塞
◆缺点：
技术要求较高
可行
制表：
曾云凌时间：
2007年2月16日
确定最优方案为：
方案三“实时调整半速率参数法”。
4、最优方案细化分析
为了实现根据话务变化而实时调整半速率参数，小组成员设计出基本流程图：
图4-8实时调整半速率参数法流程图（制图：
雪蓉时间：
2007年2月18日）
为实现数据采集周期短和调整精确度高的目标，小组成员充分讨论后在四方面做了具体细化，如图4-9所示：
图4-9最优大方案细化图（制图：
雪蓉时间：
2007年2月14日）
（1）实时数据的采集
话务统计数据的采集时间间隔决定了能否达到“实时控制”的效果，通过广泛的调研，总结出数据采集方法有以下三种：
表4-2三种数据采集方法对比表
网络结构
方案
OSS中采集
IOG中采集
采集点前移到BSC
优点
技术实现难度最小
技术实现难度次之
采集时间间隔为6秒，
达到爱立信数据统计极限
缺点
采集时间间隔为1小时，
容易受到话务统计的影响
采集时间间隔为5分钟，
容易与其它指令冲突
技术要求高
对比结果
不采用
不采用
采用
制表：
曾云凌时间：
2007年2月16日
（2）小区分类；
移动全网有2634个小区，各小区有不同的话务波动模型，所以有必要对全网小区进行分类，对不同类的小区采用不同的调整策略。
QC小组成员经过仔细研究和讨论，对同一可用信道数的小区进行分类，确定那些小区是普通小区，那些是高话务小区。
小区分类有两种方法：
图4-10两种小区分类方法（制图：
雪蓉时间：
2007年2月17日）
试验结果表明话务量分布曲线法可以很好地表示小区话务的幅度、持续时间等信息，准确率高达97%；而话务量状态转换法却不够直观，且准确率只有82%。
（3）普通小区的参数确定；
数据统计表明：
全网中普通小区数占全网的95%以上，对小区的半速率控制参数的确定也有两种，经过试验表明：
表4-3两种半速率参数确定方法对比表
方案
描述
特点
对比结果
按拥塞率设定参数值
对全网所有小区，按拥塞率的高低设定半速率参数
◆优点：
易实施
◆缺点：
拥塞率随时间变化快，需频繁修改参数值，精确度：
73%
不选择
按可用信道数设定参数值
按可用信道数区分小区，对同一可用信道数的小区设置相同的半速率参数
◆优点：
调整精度高，精确度：
93%
◆缺点：
数据统计复杂
选择
制表：
黎兆瑜时间：
2007年2月16日
按可用信道数区分参数值采用了拥塞和临界话务两种门限对半速率话务进行控制。
重要的是，由于之前没有实施过该方案的经验，小组决定通过正交试验，找出每个可用信道数的小区半速率最优参数组合，将实时调整半速率参数法改善拥塞和半速率话务效果发挥到最好。
下文举例说明可用信道数为28的小区其半速率参数组合的确定过程。
正交试验目的：
通过正交试验，找出话务开启参数的最优组合。
确定考察指标：
同等话务量下拥塞率和半速率话务比例（％）。
试验因素：
经研究，有三个因素需要确定最佳条件：
A．开启话务门限；
B．开启拥塞门限；
C．半速率参数值。
小组成员根据具体情况选出参加正交试验各项因素的水平位级。
其中开启话务门限指相同可用信道数下的小区话务量在多大时候开启半速率；开启拥塞门限指相同可用信道数的小区在一分钟拥塞多少次数时开启半速率；开启参数值是指半速率控制参数是多少。
表4-4可用信道数为28时话务开启参数位级表
因素
开启话务门限A（爱尔兰）
开启拥塞门限B（次/分钟）
开启参数值C（%）
位级1
统计数*0.70=16.6
6
10
位级2
统计数*0.75=17.8
8
15
位级3
统计数*0.80=19.0
10
20
制表：
黎兆瑜时间：
2007年2月16日
实施实验方案:
根据标准正交表L9（34）能安排3个3位级因素可以用该表安排试验，列得L9（34）正交试验表如下：
QC小组于进行了的水平正交试验，9次的试验结果如下表4-5所示：
表4-5可用信道数为28的水平正交试验结果
试验计划
试验结果
试验号
因素
开启话务门限A
开启拥塞门限B
半速率参数值C
半速率话务比例%
拥塞率%
列号
1
1
3
1
1
1
3
25.8
1.57
2
2
1
1
18.8
2.06
3
3
1
2
18.6
2.04
4
1
2
2
21.1
2.24
5
2
2
3
20.3
2.07
6
3
2
1
15.1
1.98
7
1
3
1
21.6
2.39
8
2
3
2
15.8
2.06
9
3
3
3
18.7
2.16
位级1半速率之和
68.5
63.2
55.5
位级1、2、3之和=175.8
位级2半速率之和
54.9
56.4
55.5
位级3半速率之和
52.4
56.2
64.8
极差R=最大值-最小值
16.1
7.0
9.3
位级1拥塞率之和
6.20
5.67
6.43
位级1、2、3之和=18.57
位级2拥塞率之和
6.19
6.29
6.34
位级3拥塞率之和
6.18
6.61
5.80
极差R=最大值-最小值
0.01
0.94
0.63
制表：
黎兆瑜时间：
2007年2月19日
结果分析:
小组分5种方式比较试验结果
（1）各因素对结果的重要程度：
按极差R排序（从大到小），半速率次序是A-C-B；拥塞率次序是B-C-A。
（2）直接看：
第6个试验的效果最好（黄颜色行），各因素的位级为A3B2C1；
（3）算一算：
从位级之和（越小越好），可以看出半速率话务最优组合条件是A3B3C1；拥塞率最优组合条件是A3B1C3。
（4）综合评定：
“直接看”与“算一算”结果除了A因素吻合外，B和C因素有差异，且半速率话务最优组合条件和拥塞率最优组合条件也不完全一致，由于半速率话务和拥塞之间有类似反比一样的关系，故只有在满足目标条件下寻找一个最优的平衡，经过讨论，最佳组合有望是A3B2C2。
（5）跟踪试验：
为了判断“直接看”中的A3B2C1和有望最佳组合A3B2C2的效果那个更优，小组做了为期6天的跟踪试验：
表4-6组合A3B2C1跟踪试验
日期
半速率话务比例（%）
拥塞率（%）
是否符合目标值
2月21日
16.9
1.69
否
2月22日
14.7
2.98
否
2月23日
14.5
1.85
是
制表：
黎兆瑜时间：
2007年2月27日
表4-7组合A3B2C2跟踪试验
日期
半速率话务比例（%）
拥塞率（%）
是否符合目标值
2月24日
14.9
1.89
是
2月25日
13.7
1.98
是
2月26日
14.8
1.74
是
制表：
黎兆瑜时间：
2007年2月27日
最终确定的3个主要参数的最佳组合值如表4-8所示：
表4-8可用信道数为28的小区最佳开启参数组合
参数
开启话务门限A
开启拥塞门限B
半速率参数值C
最佳值
A3
B2
C2
对应的设置
19.0
8
15
制表：
黎兆瑜时间：
2007年2月27日
对应的话务关闭门限：
关闭话务门限=开启话务门限*0.8;关闭拥塞门限=开启门限*0.6；为了避免立即关闭所有半速率，设置关闭参数值=5，得到可用信道数为28的小区最佳参数组合如表4-9：
表4-9可用信道数为28的小区最佳参数组合
可用信道数
开启话务门限
关闭话务门限
开启拥塞门限
关闭拥塞门限
开启参数值
关闭参数值
28
19.0
15.2
8
4
15
5
制表：
黎兆瑜时间：
2007年2月27日
可以看出，可用信道数为28的小区当话务量达到19.0爱尔兰或一分钟拥塞了8次，将半速率参数修改成15；当话务量降低到15.2爱尔兰并且一分钟拥塞少于4次，将半速率减少到5。
同理，对每个可用信道数的小区采用同样的步骤可以得到所有的最佳参数组合。
（4）高话务小区的调整策略；
最佳参数组合是针对某一可用信道数下全网平均效果而言，小区分类得到的高话务小区，资源尤其紧，为避免频繁地修改这些小区的半速率控制参数。
小组成员也提出两种针对高话务小区的调整策略，试验结果表明：
表4-10两种高话务小区调整策略对比表
方案
描述
特点
对比结果
开启固定参数值
对所有高话务小区，开启固定的参数值
◆优点：
实施容易
◆缺点：
精确度不高，为47%
不选择
“自学习”策略
设定高话务小区的调整目标值，目标小区不再执行简单的开启关闭功能，而是逐步修改半速率门限值使小区的拥塞率控制在设定目标值附近。
◆优点：
目标可以自己设定，修改频率较低，精确度高，为92%
◆缺点：
结构较为复杂
选择
制表：
胡雅春时间：
2007年2月28日
5、确定最佳实现方案
根据最优方案细化分析的结果，得出最佳实现方案如图4-11所示：
图4-11最终解决方案树图（制图：
磊时间：
2007年2月29日）
五、制定对策
QC小组针对以上主要技术创新点，根据实时调整半速率参数法的研发顺序，制定了相应的步骤：
图5-1实施步骤（制图：
磊时间：
2007年3月2日）
为方便下一步的实施，按照5W1H法制定了实施对策表，如下表5-1所示：
表5-15W1H对策实施计划表
方案
序号
对策
目标
措施
地点
责任人
完成时间
实时调整半速率参数法
1
采集点前移至BSC
1.正确获取实时数据
2.时间间隔为1分钟左右
1.研究爱立信BSC话务数据统计规
2.编写并调试程序，控制采集时间间隔为1分钟
全球通大厦
黎兆瑜
雪蓉
4月10日
2
采用话务量分布曲线法分类
1.将小区分成：
普通小区和高话务小区
2.分类符合实际情况
1.确定话务量分布曲线算法
2.编写并调试话务量分布曲线法程序
全球通大厦
雪蓉
曾云凌
4月15日
3
按可用信道数设定参数值
1.获得所有可用信道数的参数组合
1.逐个正交试验所有可用信道数的参数组合
全球通大厦
磊
易斯
4月25日
4
“自学习”策略
1.高话务小区拥塞率控制在10%附近
1.确定半速率门限改变策略和步长
2.编写并调试程序
全球通大厦
胡雅春
玲玲
4月28日
（制表：
曾云凌时间：
2007年3月10日）
六、对策实施
【实施一】采集点前移至BSC
对爱立信设备而言，话务数据的产生，是依靠很多计数器对各类事件信令累计得到的。
系统提供实时打印基站控制器（BSC）下所有小区当前计数器值，根据我们调整的需要，将获取实时话务的间隔控制在一分钟左右，得到2007年3月15日20点的数据如表6-1所示：
表6-1小区D61BZH1的实时话务数据
（制表：
黎兆瑜时间：
2007年3月17日）
【效果一】
Ø采集数据正确，时间间隔为57-63秒之间，为1分钟左右，做到了实时采集；
【实施二】话务量分布曲线
根据话务量的波动幅度、频度、持续时间等特性分类，利用时间序列分割技术，将其分割为一系列话务片段，以设定参考曲线对小区分类。
按照话务量分布曲线的小区分类方法，编写程序，将每个可用信道数下的小区分为两类，计算得出：
◆普通小区：
2505个
◆高话务小区：
138个
【效果二】
Ø小区实现了分类，分类结果符合实际网络运行情况；
【实施三】按可用信道数设定参数值
QC小组成员根据上文所描述的参数组合确定方案，对每一个可用信道的小区逐个进行正交试验，确定现网所有可用信道数的参数组合如表6-2所示：
表6-2所有可用信道数的半速率参数组合
（制表：
磊时间：
2007年4月9日）
【效果三】
Ø确定了所有可用信道数的参数组合；
【实施四】“自学习”策略
小区分类得到的高话务小区，在现有载波资源下，是不可能将半速率话务降低至15%且拥塞率低至2%。
“自学习”策略中高话务小区不再执行简单的开启关闭功能，而是逐步修改半速率参数值使小区达到调整目标值，小组成员经过讨论，确定半速率参数改变步长，半速率控制参数值自动调整的规则为：
◆当设定目标值小于当前值的0.8倍时，增大半速率控制参数，每次增加值为5；
◆当设定目标值大于当前值的1.2倍时，减少半速率控制参数，每次减少值为5；
◆当设定目标值介于当前值的0.8-1.2倍时，当前半速率控制参数合理，不做调整。
07年4月6-11日全网的138个高话务小区半速率话务平均为60.8%、拥塞率为18.2%。
设定这些小区的目标拥塞率是10%，实施自学习调整后，这
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