中國電信廣東無線網(wǎng)絡(luò)中心 高俊敏 冼 健 陸偉雄

一、引言

隨著新增資源的入網(wǎng)、基礎(chǔ)維護的夯實、精細化運營的深化，現(xiàn)階段CDMA網(wǎng)絡(luò)的容量及覆蓋已日益完善，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、用戶滿意度也得到了明顯的提高。然而，在移動通信市場競爭日益激烈的背景下，如何進一步提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知，成為運營商的重要任務(wù)。

負荷分擔類業(yè)務(wù)是指系統(tǒng)中使用兩個或兩個以上的模塊并行實現(xiàn)相同的功能，各模塊分攤的業(yè)務(wù)量可以相同或不同。當某一模塊出現(xiàn)故障時，其分攤的業(yè)務(wù)量可由其他正常工作的模塊承接而不影響系統(tǒng)的正常運行。負荷分擔模型在通信系統(tǒng)中有極為普遍的應用：從網(wǎng)絡(luò)到終端、設(shè)備到傳輸、信令和業(yè)務(wù)各個維度都有負荷分擔模型的應用。

負荷分擔類主要有以下優(yōu)點：

⊙ 提高系統(tǒng)的可靠性：如果負荷分擔的某一部分出現(xiàn)故障，其他部分可以接替它的工作。

⊙ 提高資源的利用率：負荷分擔能節(jié)約部分備用的資源，減少熱備份帶來的資源浪費。

⊙ 系統(tǒng)擴容簡單方便：可以通過增加并行的功能模塊進行擴容而不影響業(yè)務(wù)的正常運營。

⊙ 提高用戶的感知度：負荷分擔類業(yè)務(wù)發(fā)生故障時通信不會完全中斷，因此用戶感知較好。

⊙ 可提供差異化服務(wù)：可以根據(jù)不同的用戶具體需求使用不同質(zhì)量的模塊提供差異化服務(wù)。

二、移動通信用戶感知

本文研究的重點側(cè)重于在移動通信網(wǎng)絡(luò)層面用戶感知的改善，因此，下文的用戶感知都在網(wǎng)絡(luò)層面上討論，而不涉及到用戶終端、費用等其他因素。

首先我們按語音和數(shù)據(jù)進行區(qū)分，并從“業(yè)務(wù)接入、業(yè)務(wù)保持和業(yè)務(wù)質(zhì)量”三個維度進行分解，然后再將以上三個維度細化成可量化的網(wǎng)絡(luò)指標。

我們將用戶感知在兩個層面上進行劃分：全網(wǎng)總體用戶感知和特定客戶群的用戶感知。前者是全局、宏觀的概念，后者是比較局部、微觀的概念，其重要性也不能忽視，尤其是重要客戶群（如黨政軍、教育、醫(yī)療等重要業(yè)務(wù)的客戶群）。

針對全網(wǎng)總體用戶感知，我們采取統(tǒng)計學的方法，通過問卷和實驗等方式進行用戶調(diào)查，確定每一個指標的權(quán)重，最終建立了簡化的用戶感知算法模型，如表1所示。

表1 全網(wǎng)總體用戶感知算法模型

由于特定客戶群的微觀屬性，某一特定客戶群對各個指標的敏感性可能不同于其他客戶群，其在指標相同的前提下對各個維度的主觀評分也有所不同。因此，在考慮特定客戶群的用戶感知時，需明確該特定客戶群的特點，然后根據(jù)其特點進行具體分析，有針對性地提高其用戶感知。比如我們可以根據(jù)用戶對指標的敏感性將客戶劃分為“速率導向型”、“業(yè)務(wù)可用率導向型”、“掉線率導向型”等類型的客戶群，根據(jù)業(yè)務(wù)重要性將客戶劃分“VIP客戶群”和“普通客戶群”，或者根據(jù)流量將客戶劃分為“高流量客戶群”、“中等流量客戶群”、“低流量客戶群”。然后根據(jù)特定客戶群確定不同網(wǎng)絡(luò)指標的主觀評分標準和權(quán)重，建立特定的用戶感知模型。

三、負荷分擔類業(yè)務(wù)中如何提高用戶感知

提高用戶感知，需要做好系統(tǒng)規(guī)劃和系統(tǒng)維護兩方面的工作。

1. 負荷分擔類系統(tǒng)設(shè)計的分析

系統(tǒng)規(guī)劃必須以用戶感知的保障為導向，具體規(guī)劃中需注意的問題如下：

⊙ 資源利用率和系統(tǒng)可靠性的綜合考慮?！?橫向和縱向的負荷平衡。

⊙ 并聯(lián)的模塊物理上相分離。

⊙ 合理進行差異化服務(wù)。

⊙ 根據(jù)模塊質(zhì)量進行動態(tài)選擇，優(yōu)先選擇質(zhì)量較好的模塊。

下面將根據(jù)以上五個要素進行闡述：

（1）資源利用率和系統(tǒng)可靠性的綜合考慮。每個模塊的利用率規(guī)劃需適當，過小則資源得不到充分利用，過大則系統(tǒng)可靠性得不到保證。

下面將用一個簡單的模型說明資源利用率與系統(tǒng)可靠性的關(guān)系，假設(shè)某負荷分擔系統(tǒng)滿足以下約束條件：

⊙ 為i個模塊并聯(lián)組成。

⊙ 各模塊的處理能力一致?！?且負荷完全均衡。

⊙ 各模塊故障率相等。

設(shè)系統(tǒng)的實時處理速率為Pt(sys)，每個模塊的最大處理能力為P(sub)，各模塊的實時數(shù)據(jù)處理速率為Pt(sub)= Pt(sys)/i，則故障率與資源利用率（負荷百分比）的關(guān)系如表2。

表2 故障率與資源利用率的關(guān)系

為了直觀看出系統(tǒng)業(yè)務(wù)量位于峰值階段時故障率與資源利用率的關(guān)系，下面套用數(shù)據(jù)進行展示（假定系統(tǒng)峰值業(yè)務(wù)量P(sys)=100，單模塊處理速率為30，單板故障率=0.5，不隨模塊負荷而變化）。

表3 峰值時故障率與資源利用率的關(guān)系

從表3中可以看出模塊的負荷減少時，即資源利用率下降時，系統(tǒng)故障率隨其成正相關(guān)下降，即系統(tǒng)通過犧牲資源利用率來換取故障率的降低。我們希望資源利用率不能太低，同時又希望系統(tǒng)故障率不能太高，這兩者是一組矛盾，在系統(tǒng)設(shè)計時要在綜合考慮兩者的平衡，以保證業(yè)務(wù)可用率達到用戶在業(yè)務(wù)保持維度上的要求。

為了進一步探究托伐普坦對心衰患者長期預后的影響，本研究對所有納入的患者進行為期24個月的隨訪，比較兩組患者的平均住院時間、心衰再住院率、非致死性心梗發(fā)生率、心血管死亡率及全因死亡率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，托伐普坦組的平均住院時間和心衰再住院率均低于標準治療組(P<0.05)，但兩組患者的非致死性心梗發(fā)生率、心血管死亡率及全因死亡率差異無統(tǒng)計學意義。Vaduganathan等[14]發(fā)現(xiàn)，托伐普坦對血清滲透壓的影響在出院后4～8周逐漸下降，52周內(nèi)完全消失，因此托伐普坦不能改善患者的長期預后可能與短期(僅在住院期間)使用有關(guān)。研究[18-19]發(fā)現(xiàn)，使用托伐普坦1年以上的心衰患者再入院率可能會下降。

需強調(diào)的是，如果模塊在超負荷工作時會引起退服的情況，那么當模塊數(shù)量等于4時，一旦有一個模塊發(fā)生故障，其負荷分攤到另外3個模塊上面，各模塊負荷變?yōu)?11.11%，即各模塊出現(xiàn)連鎖效應，依次癱瘓至整個系統(tǒng)崩潰。所以在系統(tǒng)設(shè)計時尤其要避免系統(tǒng)負荷處于連鎖反應的臨界點，以防單模塊故障引發(fā)連鎖反應。即使系統(tǒng)負荷達到一定門限值能夠停止新業(yè)務(wù)的接入，在設(shè)計時仍然需要考慮盡量規(guī)避連鎖反應，因為限制新業(yè)務(wù)接入將影響呼建成功率/連接成功率，從而影響用戶在業(yè)務(wù)接入維度上的感知。

（2）橫向和縱向的負荷平衡。橫向上，相同功能的各個模塊之間的負荷如果不平衡，可能出現(xiàn)個別模塊的負荷成為系統(tǒng)容量的瓶頸；縱向上，串聯(lián)實現(xiàn)不同功能的模塊之間的負荷如果不平衡，同樣可能出現(xiàn)個別模塊的負荷成為系統(tǒng)容量的瓶頸。一旦某個模塊出現(xiàn)擁塞，將可能影響用戶的“連接成功率/呼建成功率、業(yè)務(wù)可用率”，從而影響用戶在業(yè)務(wù)接入和業(yè)務(wù)保持維度上的感知。

（3）并聯(lián)的模塊物理上相分離。承擔相同業(yè)務(wù)的模塊盡量在物理上分離開來，如不同模塊走不同路由、掛接到不同的動力系統(tǒng)等。在相同的資源配置數(shù)量下，如果能對物理分離進行合理規(guī)劃，可以大幅度提高系統(tǒng)的業(yè)務(wù)可用率，從而提高用戶在業(yè)務(wù)保持維度上的感知。

（4）合理進行差異化服務(wù)。由于不同用戶對系統(tǒng)可靠性要求不同，部分重要業(yè)務(wù)（如金融系統(tǒng)業(yè)務(wù)、醫(yī)療業(yè)務(wù)等）明顯高于其他一般的業(yè)務(wù)；另一方面，負荷分擔的并行模塊之間，穩(wěn)定性和質(zhì)量也可能存在差異。因此，可以將VIP客戶的業(yè)務(wù)承載在質(zhì)量好、穩(wěn)定性高的模塊上；同時，當資源不足時，可優(yōu)先為VIP客戶分配資源。在相同的資源和系統(tǒng)故障率下，如果能適當考慮不同客戶群對網(wǎng)絡(luò)要求的差異性，對業(yè)務(wù)的承載進行合理規(guī)劃，可以提高總體的用戶感知。

（5）根據(jù)模塊質(zhì)量進行動態(tài)選擇，優(yōu)先選擇質(zhì)量較好的模塊。由于不同模塊可能存在質(zhì)量的差異，如時延、穩(wěn)定性、丟包率、誤碼率等差異。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，如能加入質(zhì)量實時監(jiān)測反饋機制并實現(xiàn)業(yè)務(wù)在不同質(zhì)量模塊之間的動態(tài)指配，優(yōu)先將業(yè)務(wù)指配到質(zhì)量較好的模塊上，可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)接入、業(yè)務(wù)保持和業(yè)務(wù)質(zhì)量三個維度上的指標，從而提高總體的用戶感知。

2. 負荷分擔類業(yè)務(wù)故障處理的分析

在負荷分擔類業(yè)務(wù)故障的處理中，要時刻以用戶感知的保障為導向。具體需注意的問題如下：

（1）調(diào)整資源，提高資源利用率。故障出現(xiàn)后，部分模塊不能正常服務(wù)，如果不能快速修復，應考慮將故障模塊所占用的資源釋放出來，避免系統(tǒng)擁塞引起“連接成功率/呼建成功率”、“業(yè)務(wù)可用率”、“丟包率”等指標惡化，從而對用戶感知產(chǎn)生影響。

（3）優(yōu)先處理承載VIP業(yè)務(wù)的模塊。由于不同用戶對系統(tǒng)可靠性要求不同，在故障處理中要盡量優(yōu)先處理承載VIP業(yè)務(wù)的模塊；緊急情況下，需考慮是否將運行正常的模塊的資源調(diào)配給VIP業(yè)務(wù)使用。

3. 負荷分擔類業(yè)務(wù)中提高用戶感知的案例

【案例1】 Abis接口物理上分離的設(shè)計案例

中興CDMA的Abis接口大部分采用E1連接方式，早期基站的8條E1電路都由單塊SDTB板、ABPM板承載，并且同單一的匯聚光端機對接。因此，某一SDTB，ABPM或匯聚光端機出現(xiàn)故障時，可能導致該SDTB下掛的十幾個基站同時掉站。為了規(guī)避這種風險，后期在Abis接口的設(shè)計上做出改進，將基站的8路E1電路從物理上分離：由不同的匯聚光端機、SDTB板、ABPM承載，如圖1所示。改進后的系統(tǒng)規(guī)避了單一SDTB，ABPM或匯聚光端機故障導致大規(guī)模掉站的風險，系統(tǒng)安全性得到大幅度提高，掉站率明顯降低，業(yè)務(wù)可用率得到提升。

圖1 改進前后的連接示意圖

該案例是通過將并聯(lián)的模塊物理上相分離，避免由于某個模塊故障導致業(yè)務(wù)中斷，從而保證業(yè)務(wù)可用率，提高了用戶在“業(yè)務(wù)保持”維度上的感知。

【案例2】 中斷故障模塊的業(yè)務(wù)指配，優(yōu)化連接成功率和掉線率

目前，中興ZXSDR系列設(shè)備的E1電路指配機制存在一定缺陷，在檢測到某路E1誤碼時仍然會指配該電路，導致的結(jié)果是掉線率和連接成功率的惡化，進而影響用戶感知。2012年7月18日，古巷長美基站出現(xiàn)“誤碼高”（第7路2m電路）告警。后臺觀察發(fā)現(xiàn)指標明顯惡化。具體影響請見表4。

表4 電路故障前后指標對比

對比發(fā)現(xiàn)，E1故障不僅對連接成功率和掉線率影響明顯，還對DO流量的吸收產(chǎn)生較大影響。

由于該站物業(yè)問題未能及時上站修復電路，為了避免故障電路對業(yè)務(wù)產(chǎn)生的影響，只能先在后臺刪除故障電路。刪除該電路后，網(wǎng)絡(luò)指標恢復正常。指標請見表5。

表5 電路刪除前后指標對比

該案例是通過調(diào)整業(yè)務(wù)分配策略，中斷質(zhì)量較低的模塊的服務(wù)，從而改善了“掉線率/掉話率”和“連接成功率/呼建成功率”等指標，提升了用戶在業(yè)務(wù)接入、業(yè)務(wù)保持維度上的感知。

【案例3】 調(diào)整業(yè)務(wù)分配策略，保證各模塊的負荷平衡

目前，廣東CDMA的中興區(qū)BSC的部分DO協(xié)議處理板SDU板沒有采用主備，潮州市每個DO信令處理模塊DOCMP都下掛2塊DOSDU板（見圖2）。

2012年8月27日，潮州BSC0的某一DOSDU出現(xiàn)故障（圖2右），由于數(shù)據(jù)選擇表中每個DOCMP模塊的輪詢頻率一致，和故障DOSDU同屬一個DOCMP模塊的另一個DOSDU板（圖2左）的SE利用率升高了一倍，立即出現(xiàn)SE擁塞并且DO的連接成功率明顯下降，導致用戶感知受到影響。

圖2

通過后臺調(diào)整數(shù)據(jù)選擇表，將故障DOSDU所屬的DOCMP模塊的輪詢頻率降低到一半后，擁塞解除，用戶感知得到恢復。

該案例是故障引起某一模塊的處理能力降低而引起各模塊之間的負荷失衡，進而引起擁塞，通過調(diào)整業(yè)務(wù)分配策略保持各模塊的負荷均衡，解除擁塞、提高“連接成功率”，進而提升用戶在業(yè)務(wù)接入維度上的感知。

【案例4】利用負荷分擔提供差異化服務(wù)的案例

目前，廣東電信存在大量基站為實現(xiàn)物理成環(huán)，而成環(huán)改造需要較大的資金投入。在資金有限的前提下，我們優(yōu)先推動A級基站（覆蓋黨政軍、金融、醫(yī)療等重要業(yè)務(wù)的基站）的物理成環(huán)率改造，目前全省A級基站的物理成環(huán)率明顯高于低級別基站的物理成環(huán)率。這主要是考慮到不同用戶對“業(yè)務(wù)可用率”的要求不同而提供差異化服務(wù)。

該案例體現(xiàn)了利用負荷分擔提供差異化服務(wù)的思路。在相同的資源配置數(shù)量和系統(tǒng)故障率下，如果能適當考慮不同客戶群對“業(yè)務(wù)可用率”的不同要求，對業(yè)務(wù)的承載進行合理規(guī)劃，可以提高總體的用戶感知。

四、結(jié)束語

本文通過對負荷分擔的原理和移動通信中的用戶感知進行研究，建立移動通信用戶感知模型，并結(jié)合CDMA中負荷分擔類業(yè)務(wù)的應用，總結(jié)出負荷分擔類業(yè)務(wù)在系統(tǒng)設(shè)計和維護中應該注意的問題。系統(tǒng)設(shè)計中需重點考慮的問題包括資源利用率和系統(tǒng)可靠性的綜合考慮、橫向和縱向的負荷平衡；系統(tǒng)維護中需重點考慮的問題包括資源調(diào)整和業(yè)務(wù)分配策略調(diào)整。

本文中提出的資源利用率和系統(tǒng)可靠性的平衡、動態(tài)調(diào)整業(yè)務(wù)分配策略的理念，以及負荷分擔中的連鎖效應、差異化服務(wù)，可以作為系統(tǒng)設(shè)計和維護的參考，有利于提高網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和健壯性，進而提高用戶感知。

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