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本文转自《电信工程技术与标准化》2007年01期。 【作者】 郭宝； 刘均； 【机构】 中国移动通信集团山西有限公司； NOKIA公司 太原030001； 太原030001； 【摘要】 随着全球互联网用户数持续增长、移动用户数持续增长两方面的影响,无线数据业务成为全球各大通信运营商发展增值业务的重点。目前中国移动的无线数据类业务使用GPRS技术,本文讨论了缩短GPRS无线接入时间的几种方法,并针对每一种方法作出相应的测试对比。 【关键词】 GPRS； PDP激活； WAP网关； 1 缩短GPRS无线数据业务接入时间的意义 (1)改善用户满意度方面，中国移动无线数据业务用户满意度调查中，用户对于业务接入时长的关注占较大的比例，尤其是对于一些本身数据量较小的业务，如彩信、WAP浏览等，缩短GPRS接入时长后，会使整个业务的使用过程变得更加快速、迅捷，会有效的改善用户的使用感受，提高用户满意度。 (2)培养用户的使用习惯，缩短GPRS无线数据业务接入时间后，减少了用户使用业务时的等待时间，这样会增加用户对无线数据业务的熟悉程度，逐步培养用户的使用习惯，为即将到来的3G提前培养市场。参考日本NTT DoCoMo公司的I-mode业务与Vodafone公司的Vodafone Live业务都是在2G的网络推出了无线数据业务，提前培养用户的使用习惯。 (3)提高无线资源利用率，受到GPRS自身技术的制约，目前中国移动推出的无线数据业务的数据量一般都比较小，GPRS接入时间对于整段无线数据业务会占到一定的比例，缩短GPRS接入时间会使业务占用无线资源的时间变得更短，提高无线资源利用率。 (4)提高无线数据类业务收入，缩短GPRS接入时长会提高无线资源利用率，节省有限的无线资源接入更多的无线数据业务，使相同的无线信道资源可以并行接入更多的无线数据业务，从而提高中国移动无线数据业务营销收入。 2 GPRS接入过程分析 从GPRS信令流程的角度考虑，GPRS接入过程分为两个部分：Attach附着、PDP激活。首先是Attach附着，支持GPRS功能的手机一部分是开机后自动进行Attach，附着于SGSN，用户发起GPRS业务请求时，直接进行PDP激活申请；另一部分是手机在发起GPRS业务申请时才进行Attach附着，Attach附着完成后，进行PDP激活申请，PDP激活成功后，按照手机发出的GPRS业务类别，向相应的网元发出连接请求。PDP激活成功率是衡量GPRS网络性能的关键指标。 从用户使用GPRS业务的角度考虑，GPRS接入过程是手机发起GPRS业务请求之后，到用户可以正常浏览、搜索、或者选择下载铃声的过程。GPRS业务分为两个大的类别，一类是WAP业务，支持手机浏览、阅读、下载铃声、百宝箱、彩信等业务；另一类是Web业务，是指通过手机终端+笔记本、GPRS数据卡+笔记本、Blackberry终端等接入到Internet,然后进行小数据量的电子办公业务、如收取E-mail、FTP下载等业务。 因为Attach附着时间较短，而且部分手机开机时自动进行Attach附着，用户的感知度很小。而PDP激活是所有GPRS业务触发前所必需的信令流程，PDP激活时长过大，会对用户正常使用GPRS业务造成很大的影响。就GPRS业务的推广情况来看，使用WAP业务的用户占绝对多数的比例，WAP类业务种类也非常多，用户对于WAP登陆时延的感受非常直接，而且WAP类业务一般数据量较少，缩短WAP登陆时延对用户的使用感受会有明显的改善。本文中缩短GPRS无线数据业务接入时间的方法分析重点关注PDP激活时长、WAP登陆时延两方面。 3 缩短PDP激活时长的方法分析 3.1调整无线参数MFR、DRX缩短PDP激活时长 3.1.1参数定义 MFR(BS—PA—MFRMS)参数定义为：在每个小区中每个寻呼组都对应于一个寻呼子信道，移动台根据自身的IMSI计算出它所属的寻呼组，进而计算出属于该寻呼组的寻呼子信道位置，在实际网络中，移动台只“收听”它所属的寻呼子信道而忽略其它寻呼子信道的内容，甚至在其它寻呼子信道期间关闭移动台中某些硬件设备的电源以节约移动台的功率开销（即DRX的来源）。寻呼信道复帧数（MFR)是指以多少复帧数作为寻呼子信道的一个循环。 图1为MFR=5与MFR=2的区别。 在DRX模式中，MS仅收听归属寻呼组的寻呼块，而在非DRX模式下，MS将收听所有的CCCH块。当移动台从分组传输模式转入分组空闲模式时，可以在一段时间内处于非DRX传输的状态，此时下行TBF建立的立即指配消息不需要再计算寻呼组，可以直接在AGCH上发送。非DRX模式持续的时间由两个参数共同决定：NON—DRX—TIMER和DRX—TIMER—MAX，等于两者的最小值。其中NON—DRX—TIMER由MS在GPRS附着的过程中和SGSN协商，该值的大小可以在ATTACHREQUEST中看到；DRX—TIMER—MAX可以在BSC中加以设置。 该参数的取值范围为0~7，表达的取值遵循公式：2的（k-1）次方（其中k=0时，表示参数值为0），即参数取值为：0,1s、2s、4s.....64s。 3.1.2 MFR、DRX对PDP激活时长的影响 当MSGMM状态处于READY状态时，它可处在两种模式之中：DRX模式，非DRX模式。 (1) DRX模式 当移动台处在DRX模式的时候，移动台只会监听和它寻呼组相关的寻呼子信道。若PCU判断该MS正处于DRX模式时，它将计算MS属于哪个寻呼组，并向BTS发出资源分配消息，当BTS收到该消息后将在MS所侦听的CCCH信道上发出立即指配消息。
BS—PA—MFRMS定义了寻呼信道的复帧数，目前BMCC的默认设置是5，也就是说MS在收听了自己寻呼组所对应的CCCH块后，将等待4个51复帧，继续收听的将是第6个51复帧的同样位置的CCCH块。 MS如果错过了自己所侦听的寻呼子信道，它将不得不再等待，直到下一个寻呼子信道到来，如果MFR=5，那么在最坏的情况下，MS要收到立即指配的消息，就必须等待：5X235ms=1175ms。 如果立即指配消息随机出现，MS要等待的平均时间就是：235msX(5+4+3+2+1)/5=705ms； 如果MFR=3，等待的时间就减少为：235msX(3+2+1)/3=470ms，节约的时间为235ms; 如果MFR=2，等待的时间就减少为：235msX(2+1)/2=352.5ms，节约的时间为352.5ms。 (2)非DRX模式 当MS由分组传输模式返回分组空闲模式时（比如TBF释放），在DRX—TIMER—MAX与NON—DRX—TIMER的共同作用下，如果MS进入非DRX传输的状态，将如图2所示。 在非DRX模式期间内，MS将收听所有的CCCH块，同时PCU保留MS相关的上下文。此时下行TBF建立的立即指配消息不需要再计算寻呼组，可以直接在AGCH上发送。所以设置了非DRX模式后会大大缩短下行TBF的建立时间，缺点是会加快手机电池的消耗。 在PDP激活的过程中，MS需要建立一个上行TBF来传送PDP激活请求消息，当激活请求消息传送完毕时，MS由分组传输模式转到分组空闲模式。这时，如果非DRX模式启用了，那么网络就在AGCH上将建立下行TBF的立即指配消息下发，而不计算寻呼组进行寻呼程序。通过设置非DRX模式参数，可以加快PDP激活的速度。 (3)调整MFR、DRX参数后PDP激活时长的测试结果 在BS—PA—MFRMS设置为2、3、5的情况下分别将DRX—TIMER—MAX设置为3、2、1、0，在两个GPRSCQT点进行PDP激活测试，每种情况下做20次PDP激活测试，测试结果如表1、表2所示。 从测试结果来看：在DRX—TIMER—MAX=0时，参数MFR由5变为2时，PDP激活时长有明显的改善，在联洋百货的测试结果中看到：PDP激活时长由1.56s降到1.22s，缩短了0.34s。同样另一CQT点的测试结果也有相同的效果。 参数MFR=5保持不变时，参考表1的测试结果，对比DRX—TIMER—MAX=3和DRX—TIMER—MAX=0时的情况可知道：参数DRX—TIMER—MAX设置为3(PDP平均激活时长在0.90左右）比DRX—TIMER—MAX设置为0(平均PDP激活时长约为1.56)时减少0.66s。 (4)参数MFR、DRX的使用建议 参数MFR所定义的DRX周期对下行TBF建立过程也有一定的影响，但相比于参数DRX—TIMER—MAX的影响较小，而且MFR参数由5修改至2时，会大幅增加无线网络的寻呼信令负荷。建议在修改DRX参数，即打开非DRX模式时，对MFR参数不做修改。
参数DRX—TIMER—MAX的设置，将会直接影响到下行TBF的建立时间，从而影响PDP激活的时长，将参数DRX—TIMER—MAX由0修改为3，可使现网PDP激活时长减少约0.50s左右，而唯一缺点是稍稍增加了手机的耗电量即减少了手机的待机时长。建议该参数设置为3。 3.2 启用BSC参数Delayed UL TBF缩短PDP激活时长 NOKIA BSC在升级后到S11.5版本后，支持Delayed UL TBF功能，即延迟释放上行TBF，使新的TBF通过PACCH更快的建立起来。在PDP激活信令流程中只需要建立一次上行TBF，减少了DL的立即指配消息，从测试仪表的层三信令可以发现：在S10.5版本的PDP激活流程中，对于UL的Channel Request消息，系统会下发两次DL Immediate Assignment消息。图3是太原市一个GPRS CQT点在BSC版本升级前后的对比测试。 在升级后的S11.5的BSC版本上，PDP激活流程只有一次DL的Immediate Assignment消息，参见图4。 从现网测试结果来看，S11.5的BSC版本对GPRS测试的Attach时间、PDP激活时间都有明显的改善，对其他指标项也有部分改善，如WAP下载速率和FTP下载速率，参考表3。 从上述对比结果来看，Attach平均时间、PDP激活时长都有了明显的改善，WAP图铃下载速率、FTP下载速率有部分改善，尤其是PDP激活时长从原来的1.53s左右下降到0.75s左右，缩短了约50%。 4 缩短WAP登陆时延的方法分析 数据业务由于一些重发机制的保证，可以使得接通率等指标比较高而且比较稳定，但是相应的时延指标却不能得到有效的保证，主要体现在丢包重传造成的时延较长，且不稳定。以太原市所有GPRSCQT的WAP首页登陆的成功率与时延指标对比来看，WAP首页登陆成功率指标一直都保持在100%，但是WAP首页登陆时延差异较大。中国移动GPRS无线网络WAP首页登陆时延的健康值为6.5s，在太原市的实地测试中，WAP首页登陆的平均时延为7.23s，而最长时延与最短时延相差18s以上。这样对于指标考核来说，WAP首页登陆成功率基本在100%左右，是一个非常好的成绩，而对于用户来说，如果一次WAP登陆的时间超过10s，用户的使用感受会非常差，会立即停止使用GPRS业务，并且会考虑不再使用GPRS业务。所以网优工程师应该关注WAP登陆时延指标，从用户使用的角度去感知网络、优化网络。 由于WAP登陆过程涉及网元较多，下面从两个方面讨论缩短WAP登陆时延的方法。 4.1网元负荷检查 由于WAP登陆涉及网元较多，包括SGSN、GGSN、Firewall、WAP网关、梦网服务器等，网元的工作负荷过高会导致WAP业务出现瓶颈。移动某省公司在做WAP端到端优化时，调整了防火墙路由迂回路由设置，降低了系统负荷，由原先的70%降低到了65%，提高了业务访问速度；通过WTP分包机制、梦网首页内容的压缩、网关回传格式的调整等措施优化WAP首页登陆时延，由优化前的6.5s降低到了4.5s。 4.2合理配置GPRS无线信道 太原市的WAP登陆时延优化中发现了由于GPRS无线信道资源不足导致的WAP登陆时延较长的问题。在10月17日的WAP登录测试中，一次WAP首页登录时间为25.73s，在测试仪表的GPRS时间图上明显的出现了GPRS无线信道资源不足的现象，只占用了一个GPRS信道，而且不稳定，正常WAP首页登录测试都要占用三个GPRS信道。在Gb接口挂表的抓包中可以发现WAP网关发送packet后，手机迟迟不能回复ACK消息，导致WAP reply时延变大。 从图5中可以看出在11:23:11.395.173，WAP网关已经发送完N-PDU为5，packet sequence number为3的包，由源IP地址：10.0.0.172发至目的地址：10.39.50.134，过了8s的时间，即在11:23:19.561.413，手机才回复了ACK消息。手机的回复慢导致了WAP Reply的时延变大。 5 结论 GPRS技术由于本身技术的特点，在用户使用过程中会有较慢的感觉，这样的情况下，缩短GPRS业务接入时间就显得非常重要，尤其是用户在使用WAP等本身数据量较少的业务时，较快的链接到梦网首页或其他WAP网站，会改善用户使用满意度。缩短GPRS业务接入时间可以协助市场部门有效的宣传无线数据业务，会增加使用无线数据业务的用户，提高营销收入，更重要的是缩短GPRS业务接入时间会培养用户的使用习惯，使用户逐渐去使用无线数据业务，为今后的3G运营提前培育市场。 参考文献 [1]韩斌杰.GPRS原理及其网络优化.北京：机械工业出版社，2003 [2]杨兆安.GPRS网络优化探讨.电信技术，2003, 12 [3]詹义.CS3、CS4对无线信道要求与现网性能改善.电信工程与技术标准化，2004,12 | 
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