cdma2000无线网络的评估测试.doc

cdma2000无线网络的测试方法中国联通云南分公司 童晓涛摘要 本文在cdma2000无线网络测试（DT测试）的基本原理、方法、评估标准的研究的基础上，通过对相关测试设备的应用、实践，以期为网络优化、规划技术人员总结出一套行之有效的网络性能评估、测试方法。1 前言cdma2000采用CDMA技术的宽带扩频空中接口，用以满足第三代无线通信系统的需要。采用该技术在市内办公室环境中、室内/外步行环境中和车载环境中，均可达到或超过IMT-2000的技术指标，室内相对静止时的最高数据传输速率达2Mbit/s，步行环境384kbit/s，车载环境144 kbit/s，同时支持从2G系统的演进及以下一些特性：宽松的性能范围：从话音到低速数据、到非常高速的分组和电路数据业务；提供多种复合的业务：仅传话音、同时传话音和数据、仅传数据和定位业务；具有先进的多媒体服务质量（QoS）控制能力，支持多路话音、高速分组数据同时传送；与现存的TIA/EIA-95-B系统具有无缝的互操作性能和切换能力；具有从基于TIA/EIA-95-B的系统平滑演进的能力。网络运营商必须通过无线网络测试全面了解cdma2000网络的特性与性能，充分发挥cdma网络的技术优势。通常情况下我们可采用路测的方法对网络特性和性能进行评估、测试。2 cdma2000无线系统测试的目的无线网络只有通过实际网络质量的检查测试才能获得真正意义上的网络运行质量信息；才能尽可能地模拟用户行为了解用户对网络质量的真实感受，有效掌握系统的特性和性能。通过DT路测，分别测试无线网络的接通、覆盖、掉话、话音质量情况、多媒体服务质量（QoS）等。从用户感受的角度评估城市及道路的网络质量。3 cdma2000无线系统测试的基本原理在对无线网络的性能评估、测试中，通常采用DT测试方法。DT测试即为通常所说的路测，它的英文原名为drive test。利用测试车辆、路测设备、测试手机等工具沿指定的路线行使，让手机做不同类型的呼叫，记录下空中接口信息和手机的发射功率、接收功率、误帧率等信息，然后统计出无线覆盖范围、误帧率、接通率、寻呼成功率、掉话率和里程掉话比等参数。3.1 路测（DT）测试的基本原理图如下：基站手机（或天线）路测数据收集设备及其软件（基于PC系统）后台分析软件（基于PC系统） IS-95/CDMA2000消息 Retriever测试接口协议3.2 DT测试的相关工具：（1）GPS全球定位设备；（2）前台路测数据采集软件；（3）CDMA扫频仪；（4）CDMA的测试手机；（5）测试天线（全向天线、八木天线）；（6）高性能笔记本电脑；（7）后台路测数据分析软件；（8）串口设备；（9）导频扫频仪。3.3 路测系统应具备下列功能：u 集成的测试和后续分析一体化系统；u 集语音和数据测试为一体；u 集成的基站数据、地图和测试数据管理；u 地理化的显示功能；u 对数字化地图和多种地图格式的支持；u 数据过滤、合成功能；u 自动统计并生成报表功能；u 支持HTML格式的报表生成；u 自动诊断功能；u 自定义事件功能；u 自定义信息流类型和事件；u 对自定义事件的诊断和统计功能；u 测试数据的局部删除和移动；u 栅格统计显示功能；u 支持自动测试系统的RCU测试数据；u 支持不同软件版本的数据格式；u 对EVDO网络的支持；u 支持两个以上测试手机和接收机；u 支持室内、室外及Markov测试；u 支持IS95A/B和CDMA2000 1X测试；u 支持EVDO测试；u 支持对测试手机的呼叫方式控制；u 测试过程中自动打开测试窗口并显示相应数据。3.4 路测的路线选取应遵循的原则：（1）市区主要热点地区、商业中心、党政军等重要通信保障地段；（2）本市主要交通干线、机场、高速公路、国道沿线；（3）本市话务热点地区、重点地区环线路段；（4）交换居间覆盖交界处，行政区域分界点；（5）用户申告较为严重和集中的地区；（6）话务统计显示异常的地区。4 常用的路测设备目前被相关CDMA运营商广泛使用的路测设备主要有下列几种：u 前台设备：高通Qualcomm MDM:mobile diagnostic monitorGrayson:inspector 32pcAgilent E64xx系列Comarco:mobile tools鼎利 Pilot Panoramau 后台设备：Actix AnalyzerGrayson InterpreterAgilent Opas32Nortel RF OptimizerComarco workbench Tool鼎利 Pilot Panorama5 路测评估、测试方法本文主要介绍无线覆盖测试、前向误帧率的测试方法及1X数据业务测试方法。其它测试方法就不在这里一一介绍。5.1 DT测试中的指标测试方法5.1.1 无线覆盖测试u 描述（1）分别对前向和反向覆盖进行测试；（2）通过测试得到覆盖区域内各个地理位置上主导频的Ec/Io、前向接收功率和手机的发射功率；（3）用主导频的Ec/Io和前向接收功率作为定义系统前向覆盖范围的尺度；（4）用手机的发射功率来衡量反向覆盖范围；（5）如果被测点的主导频Ec/Io-12dB，并且满足反向手机发射功率、前向手机接收功率相关条件，则认为该点满足覆盖要求；（6）统计满足覆盖要求的点的个数，然后与总的采样点相除得到覆盖率。u 测试方法（1）将一套带有GPS、PN Scanner和手机的路测设备安装到测试车上面。另外还需要一台便携电脑，并安装采集软件。要求手机放在车内后坐，不拔出天线。（2）将手机设置成全速率的Markov（对于不支持Markov呼叫的地方，可以使用拨打一个固定电话，并播放语音录音）长话呼叫，长话的设置为呼叫建立时间10秒，呼叫保持时间最大值，呼叫间隔时间15秒，同时将PN Scanner和GPS打开，我们使用手机来测发射功率和接收功率，即Tx_power和Rx_power，使用PN Scanner来测主导频的Ec/Io。（3）测试车按照指定的路线行使。（4）将Tx_power、Rx_power、和Ec/Io与GPS对应的位置信息记录到日志中。（5）当测试车走遍所有的测试路线之后，处理日志中的数据。u 测试结果与分析输出下列结果：Ec/Io分布图，Rx_power分布图、Tx_power分布图，并统计总的采样点个数和满足覆盖要求的个数，得到覆盖率。Ec/Io :Ec/Io是指每个码片的能量和信道频段内所有干扰、噪声功率谱密度的比值。Ec/Io被用来判断CDMA系统中某一导频的强度和覆盖范围从而控制着切换过程。Ec/Io实质上代表着一个导频的“干净”程度，同时也暗示了和这个导频相联系的话务信道的可靠程度。导频很强意味着话务信道的可靠性较高。如果一个扇区的导频很弱则意味着移动台很难从该扇区话务信道正确地接收数据。Ec/Io的单位是dB，通常Ec/Io的取值范围从26 dB到0 dB。当Ec/Io= -12db可认为导频良好，当Ec/Io= -9db时可认为优秀。接收功率：接收功率是移动台接收到的信道频段内总的功率，包括所有信号和噪声。接收功率的单位是dBm。接收功率通常在40dBm至110dBm之间。除非接收功率太低导致覆盖问题，接收功率这一指标对系统而言并不是很关键。发射功率：移动台发射功率即手机的射频输出功率，它是接收机AGC的开环功率控制和由基站控制的闭环功率控制协同作用的结果。它的单位是dBm，其通常范围是23 dBm 到50dBm。一般说来该参数没有好或差的范围。如果功率控制工作正常，移动台应能调节到要求的发射功率。高于15dBm 的发射功率常意味着移动台处于覆盖空洞或存在干扰，而低于20dBm则意味着移动台正处于靠近基站的位置。信号覆盖率评估：信号覆盖率指标反映了基站信号对测试线路的覆盖情况。网络覆盖越高，用户就越便利，但运营商的投资也就越大。如果被测点的主导频Ec/Io-12dB，并且满足下列条件则认为该点满足覆盖要求。信号方向反向手机发射功率（dBm）前向手机接收功率（dBm）地区类型特大城市大型城市中等城市特大城市大型城市中等城市密集城区055-75-80-80城区51010-80-85-85郊区101515-85-90-90公路（车内）20-95铁路(车内)20-95信号覆盖率的计算：统计满足覆盖要求的点的个数，然后与总的采样点相除得到覆盖率。5.1.2 FER测试u 描述这项测试的目的是检验在覆盖区域和测试路线上、前向链路平均FER是否达到要求。u 测试方法（1）将一套带有GPS和手机的路测设备安装到测试车上面。另外还需要一台便携电脑，并安装采集软件。要求手机放在车内后坐，不拔出天线。（2）将手机设置成全速率的Markov（对于不支持Markov呼叫的地方，可以使用拨打一个固定电话，并播放语音录音）长话呼叫，同时打开GPS，我们使用手机来得到前向误帧率。长话的设置为呼叫建立时间10秒，呼叫保持时间最大值，呼叫间隔时间15秒。（3）测试车按照指定的路线行使。（4）将前向误帧率与GPS采集到的位置信息记录到日志中。（5）当测试车走遍所有的测试路线之后，处理日志中的数据。u 测试结果与分析输出测试结果：前向误帧的指示与时间的对应关系图，并给出满足覆盖要求地点的平均FER。前向误帧率 FFER：前向误帧率定义为在一定时间间隔内移动台收到的坏帧占收到的总帧数的比率。前向误帧率是移动台测量的前向信道链路质量统计。误帧率（FER）比率评估：前向误帧率是整个前向链路传输的最终结果的指标，因此前向误帧率是最重要的参数之一。这个指标的好坏直接反映了用户的感受，是世界各大CDMA系统运营商最为重视的指标之一。一般来说，当FER的指标小于2%的时候，用户对于服务质量就比较满意。所以其他CDMA运营商以2%作为FER指标合格标准。5.2 1X数据业务指标测试方法u 描述在CDMA 1X无线数据网络方面，有两个指标是用户最关心的，这三个指标分别为：（1）吞吐量：定义为应用层的吞吐量，该吞吐量又分为上行吞吐量和下行吞吐量。（2）接入时长：接入时长定义为从手机开始拨号到建立PPP连接的时间。即手机与无线网络建立无线信道的时间和在此之后手机与PDSN建立PPP连接的时间之和。（3）从休眠状态到激活状态的时长：定义为当手机进入休眠状态后，无论手机侧或网络侧发起响应后，手机从休眠状态到激活状态的时长。5.2.1 下行吞吐量的测试u 测试方法（1）将一套带有GPS、1X手机、支持CDMA2000 1X测试的路测设备安装到测试车上面。另外还需要一台便携电脑，并安装采集软件。要求手机放在车内后坐，不拔出天线。（2）在PDSN侧安装一个FTP server，要求FTP服务器支持断点续传。这样，可以避免测数据业务时在网络测的拥塞，可以使问题直接反映到无线侧。（3）通过采集软件让手机建立一个PPP连接。（4）利用采集软件中的FTP中的GET命令，从ftp server上下载一段长为1M byte的文件，当文件下载完成后，重新下载该1M byte的文件。记录下载的时间。（5）测试车按照指定的路线行使。（6）通过采集软件记录下各层的瞬时吞吐量、总的下载字节数和总的下载时间。（7）平均吞吐量为总的下载字节数/总的下载时间。u 测试结果与分析记录数据业务覆盖区域内的应用层的平均吞吐量；给出物理层、RLP层和应用层的各个数据速率的分布图。1x数据网络拓扑图里共分4层即物理层、数据层、网络层和应用层。物理层传统话音业务由F-FCH承担，数据业务由F-SCH承担。当SCH没有分配时数据首先通过FCH传输，当SCH和FCH都分配后只有SCH传输数据，FCH传输RLP重发信息。平均吞吐量大于等于60kbps为优秀，小于20kbps为差。5.2.2 接入时长的测试u 测试方法（1）将一套带有GPS、1X手机、支持CDMA2000 1X测试的路测设备安装到测试车上面。另外还需要一台便携电脑，并安装采集软件。要求手机放在车内后坐，不拔出天线。（2）通过采集软件让手机建立一个PPP连接。（3）断开PPP连接。（4）重复上述过程。（5）记录建立PPP连接的时间。（6）测试车按照指定的路线行使。u 测试结果与分析记录平均的接入时长。从接入流程看数据呼叫建立时长是手机发出origination至ipcp configuration ack之间的总时长。接入时长小于等于4秒为优秀，大于10秒为差。5.2.3 从休眠到激活状态的时长的测试u 测试方法（1）将一套带有GPS、1X手机、支持CDMA2000 1X测试的路测设备安装到测试车上面。另外还需要一台便携电脑，并安装采集软件。要求手机放在车内后坐，不拔出天线。（2）通过采集软件让手机建立一个PPP连接。（3）保持一段时间（一般为3分钟，在网络侧可以设置该值）不发射也不接收数据，等待手机进入休眠。（4）从手机侧发送一个请求，激活PPP连接，记录从发射请求到激活PPP连接的的时间。（5）测试车按照指定的路线行使。u 测试结果与分析记录从休眠到激活状态的平均时长。从接入流程看睡眠状态到激活状态时长是从手机发起Origination message到Service connect completion为止的时间长度。从休眠到激活状态的平均时长小于等于1.5秒为优秀，大于5秒为差。5.3 对无线系统干扰的测试：干扰会对CDMA网络造成严重的影响。它将引起无线网络接人失败、掉话、减少网络容量。根据CDMA信号自身的特点可将其所受干扰分