移动通信网络优化分析体会论文

移动通信网络优化分析体会论文（通用9篇）

篇1：移动通信网络优化分析体会论文

移动通信网络优化分析体会论文

摘要:在现有移动网络软件中，在地形地貌信息提供方面还存在着一定的不足，在实际应用中在实际地理信息同网络路测数据间存在信息脱节情况，为了能够对该问题进行有效的解决，在本文中，将就基于信息融合的移动通信网络优化分析系统进行一定的研究。

关键词：信息融合;移动通信;网络优化分析

1、引言

在移动通信网络工作中，路测是优化过程中非常重要的日常工作，即通过路测以及分析方式的应用对网络当中存在的问题进行发现，并在分析结果的基础上对网络质量优化的方案与方式进行制定与改进。而就现有系统而言，其在应用中仅仅能够提供二维地图信息，因网络地理环境信息方面支持的缺乏，使其在分析结果方面存在较大的误差，并因此对优化方案的成效产生影响。为了能够实现该问题的解决，GoogleEarth可以说是一个较好的切入点，该软件能够以迅速、便利的方式实现地球上任一点的定位，并在定位后实现目标地理环境信息的返回，其提供的全球地貌影像能够在生成三维视图的`情况下根据实际需求进行旋转，以此实现不同视角的提供。有效分辨率为30m左右，而对于著名风景区以及大城市，还将提供更高精度的影像，为1m左右，而对于我国地级城市以及县级市，精度则在5m左右。正是考虑到其所具有的开放性以及高精度特征，在本文中，将在同GoogleEarth进行结合的基础上实现系统设计，并对通信质量数据以及网络质量分析进行集成，以此形成具有集成特征的可视化网络优化系统。

2、系统结构与实现

在GoogleEarth中，具有特定的嵌入式工件，该工件能够实现地理环境信息浏览功能同系统的集成，并通过Hook以及API方式的应用同现有路测软件实现交互，进而实现两者间的信息融合。在该系统中，其主要包括有强大部分：第一部分即以KML为模型的无线网络以及基站环境查询表示模块，不仅在其中具有不同三维地貌图以及影像要素，且能够实现相关数据的实时更新。第二部分即COMPI接口为基础上对地理环境信息浏览操作以及在三维环境中回放功能的提供，且在回放过程中提供视距、缩放以视角等方面的调整。

2.1无线网络地理信息定义

在客观世界当中，不同复杂的地理对象都能够将其抽闲为点线面等几何类型，在GoogleEarth当中，即通过抽象元素的方式对集中最为基本的几何元素进行了定义，包括有点、线、多边形以及三位模型等，同时也能够对不同形态的几何图形进行聚合，以此实现更为复杂几何实体的定义。在该系统中，其应用到的KML模型定义元素有：第一，placemar元素，对单个的地理对象进行定义;第二，Point定义点对象，在不同元素中，都具有单独Coordinates元素的包括;第三，Polygon对多边形对象进行定义，主要是对连接的平面表示。根据面域间包含关系的不同，可以将其分为有岛以及无岛面域，且不同多边形对象具有特定元素定义;第四，LinearRing能够对环对象进行定义，即是对线性闭合环的表示，其由一序列坐标组成直线段进行连接而形成;第五，Coordinates是对坐标序列对的定义，在一个地理坐标中，包括有高度以及经纬度这三个值。

2.2信息融合过程

在信息融合过程中，主要以GPS数据值的方式关联GoogleEarth所提供的地理数据以及网络路测数据，在地理环境中，其中存在的GPS数据值为自定义、预先计算生成的，而路测数据当中的数据值则为动态提取，并根据软件定义数据格式实现GPS数据经纬度至的计算。具体机制方面，为了能够对用户在现有系统操作习惯进行遵循，在信息融合实现过程中，即对Hook以及API技术进行了应用，在此过程中，并不需要对现有的路测软件进行更改，也不需要对额外的操作流程以及步骤进行增加。API注入方面，即通过系统动态链接库函数调用实现拦截，以此对软件目前即将加载分析的数据文件名进行获取。在完成文件名获取后，即对其数据内容进行读取，根据NMEA协议对其中对应的GPS值进行提取，包括有经纬度以及高度等，在形成KML文件后将其倒入系统初始化，对其卫星影像资料以及位置进行缓存处理。Hook技术方面，其功能即是对现有路测软件当中的鼠标操作事件进行记录，以此对用户对路测软件的操作进行获取，并形成对GoogleEarth的操作控制，进而完成地理环境信息以及地理位置变化的显示。具体流程方面，当将路测数据导入到路测软件后，系统将在获得数据文件名后将其导入到其中，从中对相应的GPS数据值进行提取，且同系统预先以KML为定义的环境信息相结合，并形成网络地理信息文件，通过该文件的应用，即能够对GoogleEarth形成驱动，做好相应地理环境信息的读取并在窗口当中显示。而当用户对路测软件实际操纵时，也将根据截取到的事件对系统形成驱动，即对信息的更新进行完成。

3、系统应用

3.1网络通信质量可视化

在该系统中，不仅能够对存在的实时路测数据值进行查看，且能够从窗口当中了解到以三维图形所展示的地理环境信息，即在实现实际地理地貌观察的同时做好路测轨迹信息的掌握，这部分信息在三维图当中以红色线形表示，而线上的方块即表示目前所处的测量位置。

3.2基站可视化管理

在GoogleEarth为基础的标签功能中对所辖境内基站数据的显示、分析以及修改等功能提供支持。在实际应用中，系统将能够对用户投诉数据实现实时的可视化管理，并在显示信息后将其集成到网络分析系统当中。在具体分析中，即能够做好目前基站所辖网络相关信息的随时查看，在对相关数据自动接收的情况下实现更新操作的接收与更新。

4、结束语

在上文中，我们对基于信息融合的移动通信网络优化分析系统进行了一定的研究，在将地理环境浏览以及路测回放功能集成到其中的基础上对系统同路测软件的交互进行实现，通过该系统的建立，则能够为工作开展提供了可视化的质量分析以及数据的可视化管理，具有较好的应用价值。

参考文献

[1]通信网络优化及其安全分析[J].徐大平.信息安全与技术.(01)

[2]浅析通信网络优化与安全[J].王旭东,陈璐.网络安全技术与应用.(06)

[3]4G通信网络的结构与关键技术研究[J].冯志永.烟台职业学院学报.(03)

[4]通信网络优化与提升探讨[J].龚才语.信息通信.2013(03)

篇2：移动通信网络优化分析体会论文

关键词：云计算模型;移动通信网络;网络优化;技术通信;数据存储

从3G网络应用到4G网络普及的现代社会，移动通信网络正处于飞速发展的阶段。移动通信网络技术应用规模越来越大，其网络优化所要面临问题也越来越多。移动通信网络优化中网络数据的解析、网络信息的采集、网络优化策略的决定都是比较困难的事情，云计算的模型的应用，为移动通信网络的优化问题提供了一个极佳的解决方案，为移动通信网络的优化提供了一种全新的的概念。

1云计算技术及其特征

1.1云计算技术分析

云计算是一种基于网络的计算机和资源服务模式，是一种以计算机基础应用为手段的网络新技术，或者说是一种新型的商业概念。[3]不同概念下对于云计算模型的理解也是大不相同的。李开复先生曾经提出：所谓“云计算”，就是以互联网为中心、公开的服务标准作为基础，向服务范围内的用户提供安全、高效、便捷的数据存储服务，让移动通信网络真正成为每一个用户的数据存储和计算中心，目前我国比较的主流的一个定义是由刘鹏教授所提出的：“云计算所用有伸缩性质的链接分布式计算功能是通过网络获取的”。

1.2云计算的特征

篇3：移动通信网络优化分析体会论文

当前,我国移动通信发展势头良好,相对于固定网络,其技术路线相对清晰,已经形成良好的商业模式。我国的3G技术试验进展顺利,为运营企业积累经验、加快推动商用网络建设起到了良好作用。在3G移动通信网络中,网络优化是一项至关重要的工作,也是运营商最关心的工作。网络优化有两个目的:从运营商效益方面考虑,在现有网络资源下,合理配置资源,提高设备利用率以及优化网络运行质量;从用户满意度方面考虑,满足用户对于服务质量的要求,通过优化改善接通率、掉话率等直接影响用户主观感受的关键指标,为用户提供更加可靠、稳定、优质的网络服务。由于3G网络的复杂性,如何以最有效的方法进行总体项目管理将是运营商面临的重要问题。

2. MAOS系统的设计原理

MAOS智能优化分析系统(简称"MAOS")是一种网络优化智能辅助系统,通过自动采集多种网络数据导入数据库,依据全面的优化分析流程,自动生成分析结果。

MAOS采用开放式的数据库设计,可不断增加新的数据源,MAOS分析数据种类如下图所示:

3. MAOS系统功能

MAOS系统的各项功能进行了模块化设计,系统包括数据处理模块(见表1)和智能优化系统模块(见表2)。

3.1 处理模块

3.2 智能优化系统模块

4. MAOS系统评估

MAOS系统功能模块较多,我们重点对最常用和最复杂的“TCH高掉话管理”模块进行了评估分析。

4.1 MAOS优化效率分析

相对人工分析方式,MAOS系统明显缩短了问题小区的优化分析时间,从而提高优化分析的处理效率。

以50个最差小区优化目标为例(见表3):

对于50个小区的优化分析任务,应用MAOS系统需要约54分钟,我们日常处理需要约220分钟,使用MAOS后的分析效率提升了4倍多。此外,由于人工分析常用批量处理或基于经验的选择性分析,容易产生疏漏,基于MAOS的分析检查要更全面。如对全网进行日常健康检查或一致性检查来说,使用MAOS能获得更高的效率提升。

4.2 MAOS优化全面性分析

由于MAOS分析数据库的数据较为全面,其分析报告比较完整。整体报告如表4所示:

4.3 MAOS系统分析与人工分析对比

在2009年1月9日20点全网44个TCH高掉话率最高的质差小区的MAOS和人工优化分析的对比结果(值得注意的是,由于日常持续的优化,网络高掉话的小区并不会太多,44个分析小区中掉话率超过2%的小区仅有10个)显示,在44个小区中,人工未能定位的有5个,MAOS系统未能定位的有2个,在双方均能定位的37个小区中,MAOS系统分析结果包含了人工定位的结果。

4.4 MAOS系统准确性分析

根据MAOS系统分析的结果,我们按照其提供的优化建议对故障进行处理,并提取同时段的指标进行分析对比。

通过对MAOS优化分析建议的实施,TCH高掉话问题小区的性能整体上有一定提升:33个最差小区优化方案实施后,总掉话次数从1229次下降到815次;TCH掉话率从2.08%下降到1.29%。

如图2所示,具备快速实施条件的33个小区当中,性能明显改善的有18个,占54.5%;指标基本持平的有10个,占30.3%;性能变差的有5个,占15.2%。

5. MAOS系统的应用价值

5.1 功能模块方面

MAOS系统是一套集成度很高的综合网优系统,在日常网优数据的分析处理操作方面带来很多的帮助,具体如下:

基础数据采集:MAOS系统实现从数据采集、自动入库、网络评估、性能展示、优化任务制定、智能分析及报告管理的自动化运行,通过对较多网络数据的自动处理,日常优化分析的速度明显提高;

全网CDD查询:提供全网各小区的常用无线参数的查询,网优人员可以利用该项功能快速发现参数设置异常的小区,减少因参数设置异常影响网络指标的情况;

基站告警数据查询:提供全网基站多时段的基站告警查询,该功能可以辅助日常基站故障监控,缩短基站故障的发现时间;

STS查询:提供较为全面的日常话统指标查询,网优人员可以利用该功能查询小区的话务量、接入性能、保持性能、移动性能、数据业务性能、话音质量等;

地图功能:提供各小区的地图信息,网优人员利用该功能可以快速找到特定小区(如问题小区)到地理位置;

网络功能(NCS、MRR、FAS、CTR等)数据处理及图表分析:提供多种网络功能的数据处理及图表展示,网优人员可以利用该功能辅助日常网络优化工作,如NCS功能可以辅助进行邻区优化、越区覆盖分析,MRR功能可以辅助分析越区覆盖、弱信号问题、上下行不平衡小区及话音质差小区,FAS功能可以辅助定位问题频点及进行频率优化,CTR可以辅助定位掉话、弱信号、干扰等问题小区;

目标管理:提供对问题小区的管理,网优人员可以利用该功能辅助定位、处理及跟踪问题小区(包括高掉话小区、拥塞小区、质差小区等)。

5.2 应用性能方面

从日常网优中最常用、处理难度也最复杂的高掉话分析功能的应用实施情况来看,在全网最差的33个小区中,根据MAOS系统建议调整后,性能明显改善的有18个(占54.5%),说明MAOS对高掉话小区的优化分析相当全面和准确,能够取代大量的基础分析优化工作,高效处理最差小区,有效改善用户感知。

由于时间关系,本次试用对其它功能模块尚未实施应用,并且一个完整的质量提升过程需经过2-3个阶段的反复滚动优化才能完全最终达成,因此MAOS系统对整网平均质量的提升程度需要进一步试用才能得到最终结论,目前该项工作仍在进行中。

5.3 日常管理应用方面

工作效率提升:随着网络规模的扩大,网络基础分析和优化工作量大幅增加,MAOS系统能够取代大量人工完成的分析和优化工作,提高网络优化工作的效率。结合我们日常工作量分析,如在一个中等城市(16个BSC的网络规模)应用该系统,相当于减少1.5个BSC分析人员和1个BSC数据操作人员的工作量,网优人员从烦琐重复的工作脱离出来可更专注于需要人工分析的现场优化工作。

工作标准化:MAOS系统的分析整合了从话务统计、性能测量到无线侧设备告警一个完整的日常网优分析流程,并涵盖了日常网优中常用的最坏小区、高掉话小区、亚健康小区、拥塞小区、语音质差小区5项专题分析功能。通过应用该系统可使日常网优分析工作标准化,并保证了基本工作质量的持续稳定。

质量控制:MAOS系统对最差问题小区故障准确有效的定位,能迅速消除、均衡质差小区,通过该系统可使网络质量在应用初期迅速排查质差黑点,提升质量,并结合在日常优化中的持续监控、分析和滚动优化,可使网络质量稳定在较好的水平。

闭环管理:MAOS系统可持续跟踪小区性能的变化和持续提出优化建议,应用该系统可减少目前人工网优分析、调整的不确切性和随意性,实现日常BSC优化工作的闭环管理。

篇4：移动通信网络优化分析体会论文

关键词：网络优化；单站验证；覆盖；干扰

中图分类号：TN929.5

1 2G网络优化日常工作

2G网络优化的日常工作内容包括：

（1）设备故障排查。

（2）提高如切换成功率、掉话率等网络运行指标。

（3）提高语音服务质量。

（4）G网各小区间、D网各小区间、G网与D网实现话务均衡。

（5）网络（信令、设备、链路）负荷均衡。

（6）疏通网络瓶颈，提升网络容量，能够应对突发性大话务量的需求。

（7）减少线路投资，合理安排有线链路和路由调整等。

（8）提高设备利用率：提高频谱利用率和每信道话务量等。

（9）建立长效的网络优化数据平台，组建与维护网络优化档案和日志。

2 2G网络的硬件与软件优化

硬件优化一般由设备排障与天线与天馈系统优化组成，一个优良的硬件环境是实现网络优化的前提。一个移动网络的好坏，常常和初期规划和中期建设有密切关系。现将硬件优化的常见问题列出如下：

2.1 基站天线系统收到高大建筑物等阻挡，造成移动信号覆盖上的弱区、盲区。该类问题常常出现在城市建设基础建设变化较快的地区。其原因包括初期规划与设计不够合理、中期城市建设变更的影响，解决方法包括通过OMC报表统计分析具体话务量，采用DT测试。因站点已固定，一般采用调整覆盖较差地区临近的基站的天线俯仰角、水平角、提高天线高度等手段，必要时也可采取迁移站点的方法。

2.2 设备故障。根据厂商不同，设备故障类型也有所不同。常见的如天线馈线、基站模块故障等，可简单地通过OMC警报找到。当主副载频功率不平衡或某载频时隙有问题时，这类较为隐蔽的问题则需采用实地CQT测试、在Abis接口接信令检测仪的方法来诊断。

2.3 天线错接、天线方位角、俯仰角不合适等。天线错接的问题易检出，但在现今的移动网络中，天线俯仰角不合适、方位角不准的现象普遍存在。因为GSM网络是一个干擾受限系统，所以天线方位角的变化会造成覆盖区域的变化，进而导致基站服务区关系混乱的状况，且造成本该消除的干扰，继而影响网络运行指标。天线俯仰角设置的不合适则极易导致越区覆盖和服务区不明显等问题。

软件优化包括确认配置参数、调配无线参数和频率优化。配置参数出错的概率不大，可在Abis接口与A接口分别接信令测试仪诊断。

频率优化是网优中极其重要的基础性工作。由于无线传播环境复杂且时变，同时GSM网络的频率资源极为有限与珍贵，应该设计符合实情的频率规划方案，尽量降低整网频率干扰。最常用的频率规划是4*3等复用模式，还有动态配频MRP、多重复用等方法。受频带有限与客观环境的局限，频率规划不可能完全避免频率干扰的问题出现，在解决干扰的方法上，可以使用不连续发射、FP（跳频）、功率控制等功能。

3 3G网络优化

在我国，移动、联通、电信三家运营商使用的3G标准彼此不同。本文选择联通使用的3G标准WCDMA作为例子浅析3G网络优化的特点。

WCDMA网络优化方法在时间轴上可分为商用前与商用后两类。商用前网络优化的基本方法是单站点验证（简称单验）和RF（射频）优化，商用后的主要优化方法则是搜集统计分析网络KPI参数。

WCDMA与2G时期的GSM网络优化的区别是其系统使用技术和提供数据业务的不同造成的。技术不同因而优化思路不同。WCDMA的优化是再多种矛盾中寻求平衡，需要从更为系统、更为综合、更为均衡的角度来分析和解决网络中出现的各种问题。WCDMA网络优化重点分析干扰控制，研究客户对数据业务的不同需求，注重与GSM网络的资源互补，注重小区之间的相互影响。WCDMA的优化流程与GSM类似，大致可分为三步：网络规划、网络初始优化、网络后续优化。其优化内容包括：寻求最佳覆盖，最小掉话率和接入失败、合理及时的切换、均匀合理的基站负荷以及最佳的导频分布。优化参数一般包括天线位置、每个扇区的发射功率、邻区列表和导频优先次序、邻区导频集搜索窗大小和切换门限值。其无线资源管理一般包含功率控制、切换控制、负载控制和资源分配策略等。

4 4G网络优化

2014年，LTE作为新一代4G标准采用了多种新技术，例如OFDM正交频分复用技术、MIMO多天线技术、波束赋形和CoMP协作多点传输技术。因此其网络优化也许从新角度出发来实现。

LTE网络优化流程：

（1）网络评估测试。

（2）设备故障定位。

（3）数据采集和定位问题。

（4）优化方案实施。

（5）验证性测试。

（6）优化总结。

一般在单站优化后，会按照基站簇来进行优化，每个基站簇所含站点个数不宜过多（15-30个）。基站簇一般根据地理地貌，区域环境进行划分，且在相邻基站簇应有重叠区域，避免边缘位置出现孤岛站点。LTE网络的优化内容一般包括：掉话类优化、切换类优化、时延类优化。覆盖类优化、吞吐率优化等专项优化。对于出席弱覆盖或过覆盖问题，在排除邻区漏配的情况下，调整天馈系统、CRS发射功率来进行优化。根据实际环境情况，必要时可考虑增设站点。对于来自相邻小区的外部干扰，可通过PCI优化、调整ICIC参数来优化。对于切换类问题，则需从基站簇角度出发考虑问题，需要针对邻区关系配置和相关切换参数来进行优化。

5 结束语

目前，在我国一些地方2G网络仍是主体，在另一些地区3G网络已成熟，在某些地区4G网络已经进入建设和试运行阶段。我国的移动网络情况复杂，多代技术混合出现，如何在网络优化中，通过海量的日常工作，保证较低的设备故障率，优质的基站无线信号覆盖，尽量降低网络干扰，配置出合适的无线参数，让无线网络工作在平稳的状态，需要优化工作者们根据具体情况通过精细化工作对网络进行优化和改善，满足人们对移动网络日益增长的需求。

参考文献：

[1]杨丰瑞，文凯，李笑林.TD-SCDMA移动通信系统工程与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]李南.移动通信网络的网络优化[J].通信工程，2007（10）：15-16.

作者简介：曲箫扬（1983-），湖北武汉人，机电学院通信教研室教师，硕士。

篇5：移动通信网络优化分析体会论文

站点对于移动通信网络优化而言无疑具有非常重要的意义，移动站点的对少直接决定了运营商投资规模的多少，而站点位置的选择则对移动网络质量的好坏也有很重要的影响。在移动通信网络优化的过程当中应用数据挖掘技术，可以对站点选择的合理化水平起到提升的作用。其具体的方法是在初始可行解的基础之上，进行具体的特定方位的搜索，在一个过程中让相关的目标函数值变化最多的进行移动。这样一来，不仅能够较为合理、科学的对移动站点进行选择，而且还可以大幅度的降低移动运营商在这方面的资金费用。与此同时，用于设备维修的资金也会相应的减少。这样一来，无疑也会获得更多的利润。

3.2科学研究掉话现象

对于移动通信网络当中存在的掉话现象的具体的分析，主要是建立在对数据挖掘技术的基础之上的，同时在研究的过程中还要注意对相关数据和资料的研究。在此基础上，还要针对具体研究的类别情况，才能在最快的`时间之内查出在移动通讯当中出现掉话现象的缘由。因此，在优化移动通信网络的过程当中有效的应用数据挖掘技术，不但能够实现实践序列方法的有效的利用，而且还能够保证对话务出现的特点以及原因进行有效而快速的分析，从而实现全面系统的分析和研究移动网络中电话现象出现的原因的目的。

3.3利用数据挖掘技术还可以提升干扰分析的准确程度

数据挖掘技术在优化移动通信网络的过程当中一个非常重要的方面便是对移动通信网络的干扰数据进行分析。例如在对上行干扰进行分析时，其计算的公式为上行干扰功率=干扰UE上行发射功率+干扰UE到目标基站的路径损耗+目标基站对干扰UE的上行智能天线增益。而在对下行干扰进行分析时其计算的公式为下行干扰功率=干扰基站对干扰UE的下行发射功率+干扰基站到干扰UE的路径损耗+干扰基站对目标UE的下行智能天线增益。因此，利用数据挖掘技术对移动通信网络进行干扰分析，不仅能够以较快的速度找到干扰的物体和干扰的位置，而且还能够较为及时的对这些问题进行处理，从而保证移动通信网络的正常平稳运行。

3.4数据挖掘技术在移动通信优化中话务预测的具体应用

在进行网络规划的过程当中，需要对移动通信过程当中的话务情况进行预测，并根据具体的预测情况进行相关硬件设施的投资建设。当话务预测过高时可能会导致硬件设施采购过多，而造成资源的浪费。当话务预测过低时，又会造成大量话务的溢出，进而导致收入情况的损失。而利用数据挖掘当中时间序列预测的方法可以较好的解决这一问题。该方法主要指的是，通过对过去相关的历史数据的研究，来对未来的需求进行有效的预测。具体而言就是在对未来预测的过程中，分析并发现事物的变化特征以及发展规律，从而为话务预测提供有效的参考。

4结语

随着4G网络发展的不断深入，人们对移动通信技术也提出了更高的要求。在这种情况下，在移动通讯网络优化的过程中有效的利用数据挖掘技术，不仅能够更好的提升网络的质量，而且对于降低移动运营商的投资成本，提升其利润，提高市场竞争力都具有非常重要的意义和价值。

参考文献：

[1]胡勇.数据挖掘技术在移动通信网络优化中的应用[J].网络通信，，24(1)

篇6：移动通信网络优化分析体会论文

摘 要 本文对驱车路测进行移动通信网络优化的方法进行了总结和分析，探讨了实施驱车路测的数据采集、数据分析以及优化整改等网络优化的具体实施步骤。本文还通过对具体小区通信情况的初测和复测的实例来证实优化方案对问题点的优化效果，对所提出的网络优化方案的可行性和有效性进行了验证。

【关键词】网络优化 驱车路测 网络分析

随着移动网络规模的不断扩大，用户数量的不断激增，在网络中出现了越来越多影响通信质量的问题，这些问题通常表现为：语音质差、未接通、掉话、小区间的切换失败等，问题直接造成了网络通信质量下降，影响了客户对运营商的满意度评价。而无线网络优化（Wireless Network Optimization）作为能够实现采集通信数据、发现和分析网络问题、解决网络问题、提高网络服务质量的通信网络技术，从网络投入使用开始就受到了广泛的关注，目前，网络优化技术已经成为了各通信运营商开展通信技术中一项必不可少的工作。

本文探讨通过实地驱车路测进行网络通信数据采集、数据分析从而进行网络优化的方法。即通过路测发现网络通信问题，进而提出整改方案进行整改以使网络的通信性能得到改善。经过实践证实，驱车路测具有主动、快速发现通信问题，网络信息收集较全面，方便研究人员结合外界环境做出优化整改方案等特点。路测完成优化的实施步骤

驱车路测进行网络优化主要包括以下几个方面的工作：前期准备工作，数据采集过程，数据分析过程以及优化整改过程。如果有条件的，可以在网络进行整改后再次进行驱车复测，以验证整改方案的有效性。现对以上几个方面的工作做简单的介绍。

1.1 前期准备工作

前期准备工作包括设备的准备及信息的准备等。具体的，设备的准备包括：测试手机（作为主被叫用）、GPS全球定位系统、蓝牙适配器、安装有计算机测试软件（本文采用的是TEMS软件）的笔记本电脑、外接电源、通信保障测试车一辆。信息的准备包括：现网基站的数据，如基站的经纬度、天线高度、方位角、俯仰角、天线型号、小区LAC/CI、BCCH/BSIC/TCH频点和跳频方式等；地图的准备；位置信息的准备以及根据测试要求进行测设路线的设计的准备等。

1.2 数据采集过程

数据采集过程是通过手机的测量报告取得相关信息，然后利用专用的路测软件读取接口开放的测试手机的测量信息加以处理，并将测试设备中的GPS的数据融合在一起，从而获得具有特定格式的路测数据。一般来说，测试的内容主要有小区覆盖测试、呼叫通话测试和场强测试。

本文采用爱立信公司开发的TEMS软件完成数据的采集和分析，该软件可以提供全网覆盖测试、特定小区覆盖测试、小区切换性能测试、频率扫描测试、话音信道测试、日常通话测试等功能。驱车进行数据采集时，测试时设定每次呼叫的时长为180秒，呼叫间隔为20秒，一般车速不应超过40公里/小时，同时记录测量数据。

1.3 数据分析过程

利用路测得到的数据可以利用相关的软件再进行处理，进而得到网络优化所需要的各种图表、数据，利用后台对这些图表和数据进行分析，就可以获得无线网络参数和话音质量的相关信息。这些信息包括：基站是否存在拥塞、干扰、掉话等现象；网络覆盖情况，是否存在盲区；小区切换关系、切换次数、切换电平是否正常；下行链路是否有同频、邻频干扰；是否有阴影效应；扇区是否接错位；天线下倾角、方位角及天线高度是否合理；呼叫接通情况，是否存在呼叫不通及掉话等，找出造成这些问题的原因是数据分析的主要任务，为制定网络优化方案和实施网络优化提供依据。

1.4 优化整改过程

根据分析得到的情况，提出合理的整改意见即可交由通信运营商进行网络整改，路测常见问题的分析与解决

路测过程中常见的问题主要有：主被叫掉话、未接通、语音质差、小区切换问题、覆盖问题等。

掉话率是网络测试中的关键指标，一般来说，掉话的原因可能会有以下几种：（1）无线链路计数器超时引起的掉话；（2）因干扰引起的掉话；（3）基站的硬件故障引起的掉话等。解决掉话问题的主要措施有：调整天线的方位角、添加邻区关系、更改服务小区被干扰的频点和对基站进行检测等。

网络测试中另一个重要的考核指标是接通率，接通率反映出了网络的可接入性能，这个指标的优劣影响着用户的使用感受。一般来说，未接通常见的原因有：被叫手机位置更新、被叫手机TCH拥塞、被叫手机SDCCH拥塞、主叫手机TCH拥塞、主叫手机SDCCH拥塞等。解决拥塞的措施包括增加基站或增大邻区的覆盖范围，对被叫手机位置更新引起的未接通的解决措施包括合理设置LAC范围。

在路测中，用户对语音质量的感受可以通过测量得到的Rxqual值来反映：Rxqual值越低，则表明语音质量越好。在实际网络中，影响Rxqual值的因素一般为Rxqual或其他网络参数的切换门限值设定不合理。解决的措施包括添加小区间的邻区关系、更改小区间的切换门限使移动台往更好的小区切换。

小区切换问题也是在路测中经常会出现的问题，小区切换问题通常有三种表现形式：（1）切换失败。引起切换失败的原因很多，例如切换时目标小区无线链路恶化、目标小区拥塞或硬件故障、网络侧数据定义错误、目标小区天线参数设置不合理、目标小区时钟问题、无线干扰问题等均可引起切换失败。（2）切换过频。该现象主要发生在无主服务小区的区域中，当两个或两个以上小区的BCCH信号电平十分接近，没有强势的主导小区时则可能引起频繁切换。解决频繁切换的主要方法有调整周边基站的天线挂高、俯仰角、方位角，调整周边基站功率，调整小区的切换参数等。（3）切换不合理。不合理切换主要是指测试手机在相邻小区电平比服务小区电平高出许多时，不发生切换；相邻小区电平比服务小区电平低很多是，仍然向邻区切换；地理上相邻的小区没有定义邻区导致跨区切换。导致出现切换不合理的最主要的原因是漏定邻区关系或切换参数设置不合理。解决切换不合理的方法是添加小区之间的邻区关系、增大或降低切换门限。

基于路测的网络优化实例

本文实际驱车对南宁市的小区进行了驱车路测，对路测得到的数据进行分析后提出了优化方案并提交给通信运营商进行了整改。以下是对南宁市编号为ZR17403的小区进行驱车路测所完成的网络优化案例分析。

实际驱车对编号为ZR17403的小区进行驱车路测，所得的测试问题描述如下：车行大学路，由东向西行驶，在科园大道附近，被叫占用ZR17403小区通话，信号电平约为-81dBm，话音质量为7等级，检测到有较好的邻区，但因质差无法发起切换，后导致掉话。所得的主被叫信息图分别如图1和2所示，图3给出了初测得到的该小区的MCOM数据库。

从主被叫的信息图并结合小区的MCOM数据库图，对初测得到的信息进行分析，问题点在服务小区的主瓣方向上，虽然信号电平良好，但主被叫都出现了7等级的质差，其中被叫还出现了7等级的连续质差，进而掉话。被叫占用的TCH信道频点为11，C/I值较高，为6.14。可以初步判断此次掉话定是同邻频的干扰所为。对测得的MCOM数据库图进一步分析可以发现，该频点与另一小区56082的12频点、小区26352的10频点邻频，检测到小区26352的信号电平在-47dBm左右，强于服务小区约33dB，邻频干扰严重。

对小区ZR17403的问题点进行分析后，本文提出的解决方案是修改ZR17403小区的TCH频点，将其值从11调整至16。运营商根据该方案对该小区的网络参数进行修改后，对该小区进行复测，所得到的被叫信息图如图 4所示，从图中可见，初测时在同一路段出现的被叫掉话问题进过优化整改后在复测中没有出现，证实了网络优化方案的有效性。结束语

近年来，随着移动用户数的迅猛增长，用户对网络通信质量的要求越来越高，各移动运营商都大规模地开展了以提高用户感知度为目标的网络优化工作。网络优化工作是为了保证在充分利用现有网络资源的基础上，解决网络存在的局部缺陷，最终达到无线覆盖全面无缝隙、接通率高、通话持续、语音质量清晰，保证网络容量能满足用户高速发展的要求。随着移动通信技术向3G时代全面展开，用户对网络的服务质量提出了更高的要求，运营商之间的竞争也变得更加激烈，网络的发展对路测和网络优化工作提出了新的要求，网络优化技术和服务有着更广泛的发展前景。

参考文献

[1]韩斌杰等.GSM原理及其网络优化[M].北京：机械工业出版社，2010.[2]张威.GSM网络优化原理与工程[M].北京：机械工业出版社，2004.[3]谭捷成.GSM网络掉话案例分析[J].电信技术，2004.[4]陈德旺.浅析DT路测[J].移动通信，2005.[5]陆杉杉.GSM无线网络现场评估测试DT篇[J].中国科技信息，2008.[6]Rhee，Man Young.Mobile Communication Systems and Securety[J].IEEE Press，2009.[7]肖建华，梁立涛，王航著.TDSCDMA无线网络优化指南[M].北京：人民邮电出版社，2010.作者简介

梁缨（1971-），女，广西壮族自治区北流市人。硕士学位。现为广西大学计算机与电子信息学院讲师。研究方向为无线传感器网络、网络优化和网络管理。

陈恒洲（1988-），男，广西壮族自治区来宾市人。学士学位。研究方向为网络优化、网络管理、无线传感器网络。

作者单位

篇7：移动网络优化论文

移动网络优化论文

【摘要】 随着社会的不断发展，全球化的速度不断加快，国内国际市场得到极大的开发，我国的通信工程项目正处发展海外市场的关键时期。

但目前我国正面临着十分巨大的考验，如何在激烈的国际市场竞争中生存下来，并从中获取经济效益，从而进一步带动通信工程项目企业发展壮大。

本文正是基于上述难题，简要阐述了通信工程项目所具备的特点，并针对通信工程中项目管理与项目建设之间的矛盾提出相应的解决方案。

【关键词】 通信工程 网络优化 建设与管理 解决方案

引言：当今社会，科技发展日新月异，通信技术也不断向前发展，通信水平的不断提高不仅给通信工程项目提出了更高的要求，也为通信工程扩展海外市场带来了前所未有的机遇。

这里我们暂不讨论国内通信行业之间的竞争，仅就国际化竞争而言，我国通信项目工程若想参与至国际化竞争中，妥善合理解决通信工程项目的网络优化问题是关键所在。

由于通信工程自身的特点，导致具备其不可移动的缺陷，使得施工人员在对该产品进行转移或者安装时存在一定的流动性与变动性，因此我们很难保证通信工程项目的整体质量。

一、通信工程项目的施工特点分析

仅从通信工程项目中考虑，其施工特点主要为以下四点。

1、存在较大的流动性。

如前所述，通信工程本身便是一类产品，具备不可移动的特点，而相关工作人员对一个站点的施工完成后需转移至另一个站点进行施工时，该产品必须转移，转移过程中会不可避免的出现些微的变动，而这些变动对整体的工程施工质量会产生一定影响;2、通信工程项目施工存在一次性的特点。

经由通信工程施工产生的不同类型产品的种类具备多样性和单体性的特点，这些特点使得通信工程施工无法按照一个模式对产品进行批量生产，而且每个施工环节必须保证一步到位，否则就得重新开始，这在无形中大幅度提升了施工过程的整体难度;3、不同于常规条件下的建设施工，通信工程项目施工过程中作业条件更加艰苦，而且外界条件的变动对施工会产生较大影响，导致均衡生产无法正常进行;4、通信工程施工存在范围广、节点多、繁杂的协作关系。

由于工程项目建设同时涉及好几个专业，因此在施工过程中需要多个工种之间互相协作，共同完成，而且需要与外界的多个单位保持紧密的联系，若是因为施工过程中的协调问题影响到最后的施工质量和作业进度就得不偿失了。

二、通信工程施工质量问题及对策

1、通信工程施工前策划阶段的质量需严格把控，将施工中质量控制重点放在施工前的准备工作中，并且将策划阶段要求的质量控制严格贯穿整个施工过程中。

这就要求前期准备阶段项目审查和图纸质量，对工程项目施工地点的技术经济条件和自然条件有充分的调查分析，按照规范编制项目组织设计、工程施工预算案等前期准备工作，做好万全的准备，对项目技术要求和用户要求在施工前应有明确的质量安全和环境技术交底。

2、重点控制实施阶段的质量控制，施工过程中除了对施工过程进行全面有效的控制之外，质量控制的重点还应放在对工序质量的有效控制上，按照操作规范做到工序之间进行交接时有规范的审查过程，质量控制过程中出现任何问题有应对策略，施工项目有完整的`可操作的方案支持，施工图纸的审查结果记录在案，对质量的处理过程有复查等，切实抓住通信工程施工存在共性问题，严格把握质量控制的薄弱环节，做到环环紧扣，严格做好整个施工过程中的质量控制。

三、通信工程项目的网络优化方法

1、优化网络设计图。

在我国通信工程项目的实际条件下，前期规划是十分重要的，而前期规划中网络图表的绘制是更加重要的一类方式，通常情况下，这类网络图表所表示出来的工程进度计划的代号是双代号，双代号的网络图在实际应用中占有十分重要的地位，由于通信工程项目的建设具备多样性的特点，因此工程的不同须有不同的路线与之匹配，而网络图中双代号的图表绘制十分复杂，需要严格按照其行为规范严格执行，如果忽略其中的某项原则，图表就算绘制出来也无法投入正常使用。

2、工程进度时间的优化方法。

对工程进度时间进行优化的前提是具备完成项目建设的人力和物力，在具备物质条件的基础上找到一条工期最短的施工路线。

具体来说，就是对时差的高效利用，对一些不关键时间段的人力和物力进行适当的抽调，最大化关键时段的人力物力，让单位时间的工作效率达到最高。

合理利用通信工程的高时效性的特点，计算出通信工程项目建设的网络时间参数，找到最佳建设路线，对偏差进行分析和掌握，进而缩短工期找到最佳工艺要求。

结语：总而言之，我国通信工程项目建设企业若想在全球化竞争中夺得一席之地，网络技术优化势在必行，而优化方向主要在两方面，即通信过程中对信号进行加密处理以及信息的高效传输过程。

特别地，运用时新的网络计划技术对项目施工进度进行更加合理的安排，更加直接方便的对网络计划进一步改进和优化。

参 考 文 献

[1]穆明英. 浅谈通信工程项目的网络优化方法，《今日科苑》，2009年02期.

[2]芮凤阁. 通信工程项目的网络优化研究，《科技创业月刊》，2011年07期.

篇8：基于云计算移动通信网络优化分析

1 云计算技术及其特征

1.1 云计算技术分析

云计算是一种基于网络的计算机和资源服务模式, 是一种以计算机基础应用为手段的网络新技术, 或者说是一种新型的商业概念。[3]不同概念下对于云计算模型的理解也是大不相同的。李开复先生曾经提出:所谓“云计算”, 就是以互联网为中心、公开的服务标准作为基础, 向服务范围内的用户提供安全、高效、便捷的数据存储服务, 让移动通信网络真正成为每一个用户的数据存储和计算中心, 目前我国比较的主流的一个定义是由刘鹏教授所提出的:“云计算所用有伸缩性质的链接分布式计算功能是通过网络获取的”。

1.2 云计算的特征

虚拟化是云计算在移动通信网络中基本特征, 虚拟化就是将计算机中设备和服务器、网络优化设备全部当成虚拟化的软件来进行处理, 但是其中最关键的问题是, 虚拟化技术的前提是建立一个完备的资源共享基地, 并且在这个基地需要具备以一个服务型为主要功能的IT模型的架构, 用户的可以通过访问这个模型架构来获取相关的云计算服务。[4]

2 移动通信网络优化现状分析

随着社会的发展和进步, 目前移动通信网络中4G网络运行已经基本完成, 移动通信网络在未来发展面临着更多的挑战。虽然我国一直有政策和资金支持着移动通信网络的发展, 但是移动通信网络优化的现状仍然不容乐观。

(1) 数据库缺失。充足的数据是进行移动通信网络优化的第一前提, 网络优化不仅要通过工作经验的积累, 还要具备海量的数据来做为后备资源, 目前国内的移动通信网络优化的软件和硬件仍然不能满足这个需求, 没有足够的数据信息来进行移动通信网络的优化。

(2) 资源过于分散。大多数移动通信网络的优化处理工作都是由单台计算机独立运行, 各运营商各自优化自己的移动通信网络和网络设备, 不能够达成资源整合和共享。还会投入大量人力、物力, 造成优化处理工作变得十分困难, 想要真正提高移动通信网络的优化效率和优化质量, 必须整合资源, 各运营商时间携手合作, 实现技术和资源的共享。

(3) 数据处理受限。不同厂家生产的设备和所应用的技术是不一样的, 其效率也是不同的, 不同设备共同组成了移动通信技术网络的优化, 各设备之间并不兼容, 在优化处理数据时具有极大的局限性, 各设备各司其职, 不能对数据实行有效的整合。

3 基于云计算的移动通信网络优化

在基于云计算的移动通信网络优化中, 是将把云端资源分析系统、用户认证系统、数据分析处理系统统一起来, 和移动通信网络环境及用户终端组合起来, 共同完成移动通信网络优化的云计算服务。运营商通过用户名鉴别之后, 用户可以从云端上下载自己所需的数据。不仅具备更加强大的功能, 还强化了系统的安全性和可靠性, 基于云计算的移动通信网络优化将具备更加广阔的发展空间。

3.1 传统模式的改变

在传统的移动通信网络优化环境中, 运营商所要分析的数据是来自世界各个地区不同国家的, 这无疑给移动通信网络优化增加了难度, 传统模式的网络优化是注定被淘汰的, 而且对于移动通信网络的优化工作完成度不高, 不能满足现代社会的需要。

通过云计算模型的加入, 移动通信网络的优化工作效率得到了提升, 含有云计算模型的移动通信网络优化工作可以减少员工对数据分析和处理的工作, 工作人员只需对数据进行优化和检测, 不论是移动通信网络技术的优化水平还是优化效率都得到了巨大的提升。[1]

3.2 低投入, 服务水平高

建立一个移动通信网络的优化系统的投入是非常大的, 高投入的资金意味着运营商所得到经济效益不会太高, 因为运营商在在前期投入了大量的资金。并不能保障后期利润能够顺利回收。

当云计算模型加入移动通信网络优化工作之后, 运营商的投入就会减少很多, 这时, 大多数用户的就会担心, 投入资金的减少会不会导致服务质量的降低。关于这一点, 完全不用担心, 因为移动通信网络中所采用的云计算模型中所包含的资源来自世界各地的, 数据储量十分丰富, 并不会因为投入的减少而降低服务质量。

3.3 整体优化水平的提高

云模型所包含的数据信息是非常丰富的, 十分适合现代移动通信网络优化工作。因此在采用云计算模型的进行计算后, 运营商可以通过网络来下载更多的移动通信网络优化策略, 移动通信网络的优化管理工作也会做得更好。

3.4 维护费用降低

为了保障移动通信网络的后续工作的顺利实施, 工作人员要对网络优化的计算机设备和网络优化程序运行进行定期的检查和保养, 但是在采用云计算模型之后, 对于移动通信网络的后期养护工作就变得非常高效, 技术人员不再需要对于计算机更新进行实时更新和操作, 运营商也不需要雇佣大量的技术人员, 移动通信网络优化管理的经费会大量的减少, 运营加就能把经费投入到其他移动通信网络的管理和质量的提高上, 加大对于移动通信网络的投入。[2]

3.5 移动通信网络中云计算资源管理

(1) 移动云计算的网络资源包括计算资源、网络资源和基础设施资源等多种资源。资源管理系统从概念将资源重新组合成一个单一的集成资源提供给用户。用户与资源代理进行交换之后, 代理对用户屏蔽了云计算资源在使用中的复杂性, 由于云计算模型和在资源在数据收集上来自世界其他地方, 每个国家和地区对域的管理有着各自的访问边界模型, 因此, 云计算的资源管理就必须解决边界的问题。

(2) 云计算资源的管理系统能给使用者提供的基本服务包括数据发现、信息分发、数据存储和资源的调度。云计算资源的管理系统基本作用是接受来自用户的访问请求, 并将所需资源分配给用户。数据发现和数据分发是互为补充的两种能力。

信息分发位置和数据发现以及数据的存储都是资源调度的基础组成部分, 资源调度是移动通信网络中云计算资源管理的核心部分。云计算的资源管理应用的技术是非常多的:云机器组织结构、云存储设备、数据存储空间、云存储安全设备、云计算模型、分发协议、资源调度和资源的再调度等, 还包括Qos技术的支持等。

4 结语

云计算模型在带给移动通信网络优化的同时, 也带来了巨大的挑战, 生活是把双刃剑, 有利也有弊。云计算模型对于移动通信网络的优化提高了信息网络的使用效率, 降低了移动通信网络在运营时的成本、减少了移动通信网络优化的费用、祛除了传统移动通信网络中多余的程序, 随着云计算在未来的逐步发展发展和应用, 基于云计算的移动通信网络的优化处理工作将变得更加高效、快捷。

参考文献

[1]梁宏斌.基于SMDP的移动云计算网络安全服务与资源优化管理研究[D].西南交通大学, 2012

[2]孟占永, 任江伟, 韩跃龙.云计算在移动通信网络优化中的应用[J].黑龙江科技信息, 2014 (12) :124

[3]陈臻.基于云计算模型的移动通信网络优化[J].电子世界, 2014 (18) :8

篇9：移动通信网络优化分析体会论文

关键词：K元N立方体；Alltoall通信；均匀跨步通信；节点重映射；消息分割

中图分类号：TP301文献标识码：A

对于很多重要应用而言，比如快速傅里叶变换等[1]，Alltoall通信都是非常重要的通信模式，是影响性能的关键所在[2].许多网络设计的目标就是获得良好的Alltoall性能.标准的Alltoall通信可参考图1所示的MPI_AlltoAll的定义[3]，每个进程都向其他所有进程发送数据，这意味着每个进程也同时接收来自其他进程的数据.由于标准的Alltoall通信可能存在大量竞争，包括网络的竞争，目标的竞争，从而导致性能大幅下降.

假设共计N个进程{P0， P1， …， PN-1}.一种常用的优化手段是将Alltoall通信过程分解成N-1个阶段.阶段i，i=[1， …， N-1]，每个进程Pk只向进程P（k+i）%N发送数据，这意味着每个进程Pk同时在接收P（k+N-i）%N发送的数据.这种方式有序化了Alltoall通信，降低了可能的阻塞，提升了整体Alltoall性能.上述每个阶段的通信都属于均匀跨步模式.所谓均匀跨步模式就是参与通信的所有进程对，其目标进程号和源发送进程号差值都相同.这种均匀跨步模式是许多重要应用中的通信基础模式，是超级计算机网络结构设计中的重要参考指标.图2是一个4进程Alltoall通信的阶段划分示意图.

在高性能计算中，每种通信模式的性能都和网络拓扑结构有着重要的关系.其中K元N立方体结构一直是网络结构研究的热点，是高性能计算机常用的一种拓扑结构.典型的系统包括IBM Blue Gene，Cray Gemini等.本文重点研究K元N立方体网络均匀跨步模式的性能及其优化.

1均匀跨步通信性能分析

Alltoall通信由于涉及很多因素，其性能的理论分析是十分复杂的.IBM的Kumar等人基于Bluegene/L系统3D环网结构提出了一个针对多维环网的Alltoall通信模型性能公式[4].假设三维环网中每一维的处理器数量分别为Px，Py，Pz，系统中处理器的总数量为P=Px*Py*Pz，最长维处理器数量M=max（Px，Py，Pz），每个处理器发送m字节数据到其他处理器，单个字节在网络中的传输时间为β，则在Alltoall通信模式下，网络所传输的数据总量为P*P*m.每个包在最长维的平均步长为M/4，该维的链路总数为2P，因此完成Alltoall通信的时间T=P2*m*M/4*b/（2P）=P*（M/8）*m*β.该公式反映了Alltoall模式下3D环网的最好性能.如引言中所述，Alltoall通信可分解成若干步均匀跨步通信，因此分析均匀跨步通信模式的性能具有重要意义.

Kumar以IBM BlueGene系统为参考，给出了3D环网Alltoall性能的上限评估公式.但事实上，在设计高性能计算机网络系统时，我们更关注其Alltoall性能的下限.因为应用与算法是多种多样的，知道了网络可能的性能下限，才能针对重大应用选择适应性更好的网络架构.下面从理论上初步分析均匀跨步的性能下限.K元N立方体网络，共有KN个节点，网络直径为N*K/2，链路总数为N*2*KN条.对于均匀跨步消息，网络链路冲突最大的情况是任一对通信节点间的步长均等于网络直径.所以理想情况下，需要的链路数为N*（K/2）*KN.所以我们得到系统链路吞吐率的下限公式为：

这是一个十分有趣的公式.它显示，对于K元N立方体而言，均匀跨步通信的吞吐率下限与维数无关，仅和每一维的长度相关.当K≤8时，均匀跨步通信吞吐率超过50%；特别当长度K=4时，即4元N立方体在进行均匀跨步模式通信时，吞吐率可以达到100%.了解一种网络结构Alltoall性能的下限对于网络结构的设计、各种网络参数的选取具有重要的参考意义.由上述公式可见，在Alltoall通信性能方面，4元N立方体性能接近K元N树性能.当然上述情况的分析都是基于理想情况.后面将用模拟器检查我们的分析是否准确.

2均匀跨步通信性能模拟

2.1网络模拟器

为了更好地模拟网络通信的性能，我们开发了一款采用C++编写的节拍级网络模拟器netsim.该模拟器支持K元N立方体、K元N树等多种网络结构.我们重点模拟了K元2立方体网络，即2D环网.该2D环网基于5端口路由器实现.路由器采用从输入缓冲经交叉开关到输出缓冲的传统的路由器结构.之所以没有采用目前比较主流的高阶路由器结构，主要是考虑构建2D环网所需路由器的端口比较少，同时这种结构的差异对我们研究的影响很小.我们研究的重点在于消息长度、通信模式和网络拓扑间的关系上.

2.2性能模拟

我们分别对4×4 2D环网和8×8 2D环网进行了模拟.针对4×4 2D环网的16个节点，我们分别模拟长度为512 B，1 kB，2 kB，4 kB，8 kB，16 kB，32 kB，64 kB，128 kB，256 kB，512 kB，1 MB的Alltoall消息.每个Alltoall消息被划分为15个阶段完成.

图5是 8×8 2D环网执行不同长度的Alltoall通信在63个阶段的吞吐率.其中系列i，i=[1..12]，分别对应长度为512*2i-1 B的消息.每个阶段p，p=[1..63]，坐标（X，Y）的节点向坐标（（X+dx）%8，（Y+dy）%8）的节点发送消息，dx=p%8， dy=p/8.结果显示，各个阶段的吞吐率有很大的差别.部分阶段，无论消息长度，吞吐率均达到100%，这主要得益于上述阶段不存在链路冲突；还有部分阶段吞吐率很低，最低的仅为14%，远低于我们预测的8×8 环网50%的吞吐率下限.这主要是因为我们的预测中仅从链路数量需求方面考虑了冲突的情况，但实际上作为环网，采用确定性维序路由算法后，链路之间存在依赖关系.这种依赖关系使得链路冲突率进一步加大.对于K元N立方体网络，K越大，影响越大.第2节中预测的最低值更接近最低值的上限或Alltoall通信阶段的平均值.

在很多应用中，Alltoall性能都是性能的关键.优化Alltoall通信性能也一直是研究的热点.将Alltoall通信分解为N-1个均匀跨步过程是一种比较常见的优化方法.在前面的分析和模拟中，我们发现均匀跨步的性能和网络的结构有很大的依赖关系，而应用程序看到的跨步通常是逻辑上的概念.比如进程号，它并不等同代表网络中物理位置的物理号.真正影响通信性能的是物理号.是否可以通过变换逻辑和物理的映射关系改变均匀跨步的性能，从而提升Alltoall通信性能呢？

为此，我们编写了一个模拟程序，选择8X8 2D环网进行模拟，用A，B，C，D 4个矩阵分别记录X+，Y+，X-，Y- 4个方向的链路，一个完整的Alltoall消息被分解为63个阶段，分别记录每个阶段所有链路的使用情况.

图7（a）代表了一个逻辑节点号到物理节点号的映射关系.图7（b）中的4个图分别表示在阶段9即p[i]进程向p[（i+9）%64]进程（i=[0..63]）通信时X+，Y+，X-，Y-4个方向共计256条链路的使用情况.图7（c）中的4个图则分别表示在阶段31即p[i]进程向p[（i+31）%64]进程（i=[0..63]）通信时X+，Y+，X-，Y- 4个方向共计256条链路的使用情况.很容易发现，2个阶段的链路情况并不相同，这和我们前面的分析是吻合的.一个有趣的现象是：完成完整的Alltoall通信后，所有X+，Y+，X-，Y- 4个方向共计256条链路，每条链路均被使用了64次.多次更换映射关系，现象依旧.实际上，由于我们面对K*K 2D环网是一个对称网络，无论逻辑节点号和物理节点号如何映射，对于完整的Alltoall通信而言，都是每个节点都和其他所有节点完成一次通信.而我们采用的是均衡的先X后Y确定性维序路由算法，因此无论如何映射，每条链路使用的次数是固定的，只在每个阶段有一定的差异.由于网络的对称性，每条链路最终使用的次数都是相同的.但这并不意味着重新映射逻辑节点号与物理节点号无助于提升Alltoall通信性能.事实上，由于映射关系的不同，每种映射下每个阶段的链路冲突率是不同的，最终所有阶段叠加的结果就是Alltoall通信性能并不相同.

如图8所示，（a），（b）分别对应4×4 2D环结构下两种逻辑处理器号和物理处理器号的映射关系.16个处理器的2D环网的Alltoall通信划分成15个均匀跨步通信阶段.（a.1），（a.2），（a.3），（a.4）表示映射关系1时阶段1的X+，Y+，X-，Y- 4个方向链路的使用情况.（b.1），（b.2），（b.3），（b.4） 表示映射关系2时阶段1的X+，Y+，X-，Y-4个方向链路的使用情况.定义一条链路的权值W为同一个阶段传输的消息数量.可以发现，映射关系1在阶段1时最大链路权值为1，即意味着在此阶段通信的16个消息没有链路冲突，消息以满带宽传输.而映射关系2在阶段1时最大链路权值为2，即意味这在此阶段通信16个消息中有2个消息共享（1，1）到（2，1）号链路.因此消息性能将为峰值性能的一半.阶段i的最大权值记为Wi.W=∑Wi/15（i∈[0..15]）是Alltoall通信各阶段平均最大链路权值.结果显示，在映射关系1下，W1=1.在映射关系2下，W2=1.87.即4×4 2D 环网在映射关系1下Alltoall消息带宽可以达到链路峰值，而在映射关系2下，Alltoall消息带宽仅为链路峰值带宽的1/W2=53%.

针对Alltoall通信，也有一些研究人员尝试将长消息分割成小消息，通过对小消息的调度降低网络的冲突，从而提升性能[5].比如在InfiniBand 16元2树网络中通过将128 kB长消息拆分成16 kB小消息，Alltoall性能提升10%.但事实上，InfiniBand网络采用的是确定性路由，排除消息非常短的情况，无论消息长度多长，链路的使用情况是相同的.之所以通过将长消息拆分成短消息性能有所提升，主要是由InfiniBand HCA的消息发送机制造成的.HCA在发送消息时以时间片为单位，在一个时间片内连续调度同一个QP上的数据包，导致消息发射的频率并不恒定，从而导致网络拥塞.同时由于在Alltoall通信的各阶段间没有高效的同步机制，也容易造成目标节点的冲突，从而增加性能随消息长度浮动的变数.

总体来说，在理想情况下，这里的理想条件包括合理的消息发送机制、合理的NI，ROUTER均衡的缓冲配置、均衡的路由算法、足量的VC数量，决定Alltoall通信性能的关键首先是网络固有的属性即网络拓扑.良好的映射关系将有助于减少网络链路的冲突率，从而提升Alltoall通信的性能.因此在作业分配时，合理地配置节点资源或者在算法设计时紧耦合网络拓扑状况将大大提升Alltoall通信的性能.由于K元N树网络能够保证所有源和目标间的一一映射均不存在链路冲突[6]，因此其任意均匀跨步模式的通信性能均可达到链路有效性能的100%，即等同于点到点通信性能.因此树型网络作为支持Alltoall通信的理想拓扑结构，是K元N立方体网络在Alltoall通信性能方面优化的重要标尺.

4结束语

Alltoall性能的理论分析十分复杂.将Alltoall通信拆分成多个阶段的均匀跨步通信是一种提升性能的简单高效的方法.这种方法避免了目标的冲突.本文给出了一种K元N立方体网络中均匀跨步通信模式最低性能的估计值，这对高性能计算机网络结构的设计具有一定的参考价值.本文的公式显示其性能和一维的长度成反比.特别是当K=4时，4元N立方体网络有比较好的Alltoall性能.但最好的性能仍然属于完全无冲突的K元N树网络.在Alltoall通信方面，网络拓扑结构仍然是影响性能的第一要素.经过模拟与分析，也指出通过节点重映射手段可提升K元N立方体网络的Alltoall通信性能，而消息分割只在某些特定的系统中有效，并不具备普适性.

参考文献

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[2]Alltoallcommunication[EB/OL]. [2014-4-9].http：//en.wikepedia.org/wiki/Alltoall_communication.

[3]MPI_Alltoall[EB/OL]. [2014-4-9].http：//www.mpich.org/static/docs/v3.1/www3/MPI_Alltoall.html.

[4]SAMEER Kumar， YOGISH Sabharwal， RAHUL Garg， et al. Optimization of Alltoall communication on the blue Gene/L supercomputer[C] // Proc of 37th International Conference on Parallel Processing， Portland， Oregon， 2008： 320-329.

[5]陈淑平， 卢德平， 陈忠平. InfiniBand网络中Alltoall通信性能优化[J]. 高性能计算发展与应用， 2012（2）： 69-74.

CHEN Shuping， LU Deping， CHEN Zhongping. Optimization of Alltoall performance in InfiniBand network[J]. Development and Application of High Performance Computing， 2012（2）：69-74.（In Chinese）