4CDMA网络中切换问题的分析描述和解决方案.doc

陕西邮电职业技术学院毕业设计目录中文摘要及关键字- 1 -1.切换概念- 1 -1.1 切换原理- 1 -1.2. 实际使用中的切换- 2 -2.切换失败的原因- 3 -2.1. 频率不匹配- 3 -2.3.分离小区- 4 -3.切换问题的处理流程- 4 -3.1切换消息信令分析- 4 -3.1.1 软切换流程- 4 -3.1.2硬切换流程- 5 -3.1.3、硬切换MSC拒绝流程- 6 -3.1.4、硬切换目的侧切换失败，MSC拒绝流程- 6 -3.1.5、硬切换源侧切换失败，呼叫保持流程- 7 -3.1.6、硬切换源侧切换失败，呼叫拆除流程- 7 -3.2 切换消息参数分析- 8 -3.2.1、切换申请Handoff Required- 8 -3.2.2、切换请求Handoff Request- 9 -3.2.3、切换请求证实Handoff Request Ack- 9 -3.2.4、切换命令Handoff Command- 10 -3.2.5、切换开始Handoff Commenced- 10 -3.2.6、切换完成Handoff Complete- 10 -3.2.7、切换失败Handoff Failure- 10 -3.2.8、切换拒绝Handoff Reject- 10 -3.2.9、（软）切换成功Handoff Performed- 11 -4.实例分析- 11 -4.1. 问题描述- 11 -4.2. 无线方面的分析- 12 -4.2.1. 掉话1-柳州往南宁方向- 12 -4.2.2. 掉话2-柳州往南宁方向- 12 -4.2.3. 邻区设置检查- 13 -4.3. 交换方面的分析- 13 -4.3.1.南宁MSC2切换局数据核查- 14 -4.3.2.柳州MSC局数据核查- 15 -4.3.3. 结论及建议- 15 -4.4.问题分析结论- 15 -5.总结- 15 -致谢- 16 -参考文献：- 16 - 16 -中文摘要及关键字随着我国移动通信的高速发展，通信网络的系统性能和服务质量显得尤为重要。移动网络优化就是通过寻找一系列系统变量的最佳值，优化有关性能指标参数，建设一个覆盖良好、话音清晰、接通率高的优质蜂窝移动通信系统，使网络最终在最好的资源利用率下达到一个较高的客户满意度，建成精品网络。目前形势下，加强网络优化，提高网络的运行效率，实现服务水平、服务质量、经营效率以及竞争能力的提高，已成为发展的必然。对于CDMA移动通信系统，网络优化更为重要，这一方面是因为该系统是建立在同频率下的码分多址系统，解决干扰成为一个重要问题，另一方面它的容量为软容量，所以网络优化不仅能改善网络的性能和服务质量，还能增加系统的容量。CDMA系统区别于其它系统的一个重要特点是支持多种类型的切换，主要类型有硬切换、软切换和更软切换，这个特点在增强CDMA功能的同时也保持了呼叫的完整性。这些切换对网络的性能和质量都有着较大的影响，因此，调整和控制这些切换及其参数是网络优化的一项重要内容，本文将从各个方面对这三种类型的切换及其对系统的影响分别作出较为详细的探讨。中文关键字：CDMA 切换失败、硬切换失败、软切换失败。1.切换概念1.1 切换原理用户在通话的移动过程中，可能伴随着信号的衰减，频道干扰的增加等情况，这些都会影响移动台的通话质量，这时系统可以让移动台选择到一个更好的信号上去，比如一个更近的基站所提供的信号。移动台和基站间的空中接口电路从当前的连接变换到移动台和另外一个基站的空中接口连接上去，或者变换到同一基站的另外一个频道上去，这一过程称为切换。 图1-1. 切换示意图按照切换时是否发生频率变更或者同步的重建可分为硬切换、软切换和更软切换：硬切换切换需要移动台改变频率或者重建同步，通常是BSC间的切换；软切换切换不需要移动台改变频率或者重建同步，通常是BSC内BTS间的切换；更软切换切换发生在BTS的不同扇区之间，属于BTS内切换。1.2. 实际使用中的切换对于目前联通正在建设的CDMA2000 1X网络支持移动台辅助的硬切换（MAHHO），它也叫增强的硬切换(EHHO)。MAHHO主要是用在不同频率配置的网络系统中，CDMA2000中的MAHHO是由IS-95B继承而来的，采用一种网络与移动台的交互机制。当移动台进入确定的硬切换区域的时候，基站指示移动台在候选频率上对接收功率和导频强度进行一次或周期性的测量，测量结果要与某一个特定的门限进行比较，以决定移动台是否进行硬切换。当候选频率上接收功率和导频强度超过由运营商确定的门限时，移动台将测量结果发送给基站，根据测量结果基站指示移动台切换到候选频率上。为防止切换失败掉话，基站可以允许移动台返回到原服务系统以继续经受服务。移动台辅助的硬切换（MAHHO）过程如下： (1)MS工作在频点F1，在MAHHO过程中，首先由BS发起CFSRQM（候选频率搜索请求参数消息），带候选频点搜索参数； (2)MS发回CFSRSM（候选频率搜索应答消息）确认；(3)BS通过CFSCNM（候选频率搜索命令消息）命令MS按设定的搜索参数搜索候选频点F2；MS在转到频点F2时，将中断与频点F1的联系；m (4)MS通过CFSRPM（候选频率搜索报告消息）报告搜索结果； (5)BS通过GHDM（硬切换）命令MS切换到频点F2。2.切换失败的原因硬切换是时间离散的事件，其必然应是短暂的过程，但因为是“break-before-make”，存在链路中断，有时会影响到话音质量，甚至产生掉话。硬切换一般发生于下列几种情况，下面分别对其进行讨论：2.1. 频率不匹配这是当今拥有多个CDMA载波的商用系统中相当普遍的一种情况。当移动台从一个CDMA载波切换到另一个CDMA载波时，链路必须中断，IS-95A中要求此类硬切换必须在收到切换指导消息后的60ms内完成。实际的CDMA系统中，多载波区域（考虑两载波的情况）可以有孤立区域块、分离区域块和统一区域块三种情况。孤立区域块系统即全部区域都存在第一载波，只在话务密度较高的市区中心等处同时存在第二载波，这是网络达到一定规模时一种常见的情况；分离区域块系统即在不同的区域使用不同的单一载波，这有可能是不同的区域可用频点不同，或者解决两个区域间固有的干扰问题（如两个厂家设备系统间的干扰）；统一的区域块系统为全部区域均采用两个载波，这时的网络规模已经较大，故采用双载波。CDMA支持两种基本类型的载波间切换：同一小区内两个不同载波间的硬切换（由hand-down定义）和两个不同小区内的两个不同载波间的切换（由handover定义）。一般情况下“hand-down”切换的健壮性要好于“handover”切换，然而在某些环境下，“handover”切换过程可能有用。实际实施时，应该特别注意边界小区的确认和划分，必要时有时使用过渡小区、双边界等方法以保证硬切换的顺利完成。载波间切换时可以有多种硬切换触发方式：伪导频触发（Pilot Beacon Trigger），环路延迟触发（Round Trip Delay Trigger）和误帧率触发（Enhanced Hard Handoff Trigger）等，另外还可以应用多目标小区硬切换（MPHHO）技术等来解决硬切换时可能存在的问题。但这些在一定意义上都属于盲（Blind）切换，要想从质上提高，需要采用双模接收机方式或采用压缩模式。2.2.帧偏移不一致业务信道帧采用与系统时间的偏移方式，以1.25ms为单位，叫做帧偏移，如图1所示，需要切换时如果目标小区与工作小区帧偏移不一致，就得使用硬切换，它必须在收到指导消息的20ms内完成。2.3.分离小区例如，早期建设的CDMA网络可能不支持属于不同MSC的小区之间的软切换，目前情况下，不同厂商之间的CDMA系统之间需实行硬切换。在对联通新时空已经建成的CDMA网络测试和优化工作中发现，目前比较显著的问题就是在不同厂商系统设备之间存在的硬切换问题，例如在上海的黄浦江沿岸（见图2），厂商间硬切换算法的问题使一些切换的速度太慢，使得手机或基站的掉话机制起作用，最终产生掉话。由此说明不同供应商之间的硬切换功能还不够可靠，为此应推进标准化工作，或最后将不同厂家MSC间硬切换改为软切换来实现。需要指出的是，CDMA手机在空闲状态时的切换也是硬切换，一般在导频强度大于工作导频3dB时，发生切换，但因为此时无通话业务，就网络质量来说，可以不予考虑。3.切换问题的处理流程3.1切换消息信令分析3.1.1 软切换流程通常BSC内的切换为软切换，软切换不需要MSC进行控制，而是由BSC完成的。在切换成功后BSC通知MSC该移动台已经完成了软切换过程。图3-1. 软切换流程 对软切换的消息跟踪结果如下图所示：图3-2. 软切换跟踪消息3.1.2硬切换流程图3-3. 硬切换流程图3-4. 硬切换跟踪消息a. 移动台报告探测到有更强的信号，源BSC推荐若干个目的BSC的小区，向MSC发送携带有目的小区编码的Handoff Required切换申请消息。对应于消息No.8。b. MSC向目的BSC发送Handoff Request切换请求消息携带IS-95 信道参数或者IS-2000 信道参数以及其它切换必需参数。对应于消息No.9。c. 目的BSC向MSC发送Handoff Request Acknowledge切换请求证实消息。对应于消息No.10。d. 收到Handoff Request Acknowledge切换请求证实消息后，表明目的BSC可以接受该手机切换并已经准备好资源，MSC向源BSC发送Handoff Command切换命令消息，其中携带有Handoff Request Acknowledgement切换请求证实消息中的service option业务选项。对应于消息No.11。e. 源BSC向MSC发送Handoff Commenced切换开始消息，通知MSC移动台已经开始尝试转移到目的BSC的信道上去。对应于消息No.12。f. 目的BSC发送Handoff Complete切换完成消息到MSC通知MSC移动台已经成功的完成硬切换。对应于消息No.13。g. MSC向源BSC发送Clear Command清除命令。对应于消息No.14。h. 源BSC向MSC发送Clear Complete清除完成消息通知MSC清除完成。移动台通过目的BSC和对方通话。对应于消息No.15。3.1.3、硬切换MSC拒绝流程图3-5.硬切换拒绝流程图3-6.硬切换拒绝跟踪消息a. 移动台报告探测到有更强的信号，源BSC推荐若干个目的BSC的小区，向MSC发送携带有目的小区编码的Handoff Required切换申请消息。对应于消息No.8。b. MSC分析切换申请消息中的位置区列表，信道类型，业务选项等参数，当发现当时无法完成切换时，向源BSC发送切换拒绝消息拒绝本次切换。移动台继续通过源BSC和对方通话。拒绝的原因后面会加以分析。对应于消息No.9。3.1.4、硬切换目的侧切换失败，MSC拒绝流程图3-7. 硬切换失败流程-目的侧失败图3-8. 硬切换失败跟踪消息-目的侧失败a. 移动台报告探测到有更强的信号，源BSC推荐若干个目的BSC的小区，向MSC发送携带有目的小区编码的Handoff Required切换申请消息。对应于消息No.13。b. MSC向目的BSC发送Handoff Request切换请求消息携带IS-95 信道参数或者IS-2000 信道参数以及其它切换必需参数；对应于消息No.14。c. 目的BSC收到切换请求消息后，如果无法申请空中信道资源或者由于其他原因无法继续切换流程，向MSC返回Handoff Failure消息；对应于消息No.15。d. MSC向源BSC发送Handoff Reject消息拒绝本次切换。移动台继续通过源BSC和对方通话。对应于消息No.16。3.1.5、硬切换源侧切换失败，呼叫保持流程图3-9. 硬切换拒绝跟踪消息-源侧失败，呼叫保持图3-10. 硬切换拒绝跟踪消息-源侧失败，呼叫保持a. 移动台报告探测到有更强的信号，源BSC推荐若干个目的BSC的小区，向MSC发送携带有目的小区编码的Handoff Required切换申请消息。对应于消息No.13。b. MSC向目的BSC发送Handoff Request切换请求消息携带IS-95 信道参数或者IS-2000 信道参数以及其它切换必需参数。对应于消息No.14。c. 目的BSC向MSC发送Handoff Request Acknowledge切换请求证实消息。对应于消息No.15。d. 收到Handoff Request Acknowledge切换请求证实消息后，表明目的BSC可以接受该手机切换并已经准备好相关资源，MSC向源BSC发送Handoff Command切换命令消息，其中携带有Handoff Request Acknowledgement切换请求证实消息中的service option业务选项。对应于消息No.16。e. 当源BSC认为当前无法完成切换，并且移动台还在使用源BSC提供的无线信道资源，源BSC向MSC发送Handoff Failure消息携带原因值为返回原信道（0AH (reversion to old channel)），对应于消息No.17。f. MSC向目的BSC发送Clear Command消息释放先前申请的地面电路资源和空中信道资源；对应于消息No.18。g. 目的BSC向MSC返回Clear Complete消息表明资源释放完成。移动台继续通过源BSC和对方通话。对应于消息No.19。3.1.6、硬切换源侧切换失败，呼叫拆除流程图3-11. 硬切换拒绝跟踪消息-源侧失败，呼叫拆除a. 移动台报告探测到有更强的信号，源BSC推荐若干个目的BSC的小区，向MSC发送携带有目的小区编码的Handoff Required切换申请消息。b. MSC向目的BSC发送Handoff Request切换请求消息携带IS-95 信道参数或者IS-2000 信道参数以及其它切换必需参数。c. 目的BSC向MSC发送Handoff Request Acknowledge切换请求证实消息。d. 收到Handoff Request Acknowledge切换请求证实消息后，表明目的BSC可以接受该手机切换并已经准备好相关资源，MSC向源BSC发送Handoff Command切换命令消息，其中携带有Handoff Request Acknowledgement切换请求证实消息中的service option业务选项。e. 当源BSC认为当前无法完成切换，并且移动台已经不再使用源BSC提供的无线信道资源，源BSC向MSC发送Handoff Failure消息携带原因值不是返回原信道0AH (reversion to old channel)f. MSC向目的BSC发送Clear Command消息释放地面电路资源和无线信道资源g. MSC向源BSC发送Clear Command消息释放地面电路资源和无线信道资源h. 目的BSC向MSC发送Clear Complete消息表明资源释放完成i. 源BSC向MSC发送Clear Complete消息表明资源释放完成，这时整个呼叫拆除。3.2 切换消息参数分析3.2.1、切换申请Handoff Required主要IE如下所示：Cause：手机发起切换的原因，本参数必选Cell Identifier List (Target)：切换目的小区列表，本参数必选Classmark Information Type 2：描述手机本身相关参数。说明移动台的某些设备特性，如移动台版本、射频功率能力和时隙指示等。该参数还携带移动台版本号信息，当移动台版本号小于6时表明为IS95手机，如果移动台版本号大于等于6，表明为IS2000手机。本参数必选。Response Request：响应请求，表明该消息必须有响应消息，MSC向BSC答复切换拒绝或者切换命令Encryption Information ：加密信息，本参数必选Mobile Identity (ESN)：移动台识别码（ESN），本参数必选Downlink Radio Environment：下行无线环境，描述目的小区的下行信道环境参数Service Option：当前使用的业务选项CDMA Serving One Way Delay：移动台在源小区基站的CDMA服务单向延迟，表明移动台到基站的单向传输时延IS-95 Channel Identity：源侧95信道标识，当移动台为IS95手机，或者当前BSC/BTS仅支持IS95信道时携带该参数IS-2000 Channel Identity：源侧2000信道标识，当移动台为IS2000手机，并且BSC/BTS支持IS2000信道时携带该参数，和IS-95 Channel Identity参数为二选一关系。3.2.2、切换请求Handoff Request主要IE如下所示：Channel Type：信道类型，指示是否需要分配地面电路资源，以及建立的空中信道类型等参数信息，本参数必选Encryption Information：加密信息，本参数必选Classmark Information Type 2：描述空中接口相关参数。说明主叫移动台的某些设备特性，如移动台版本、射频功率能力和时隙指示等，本参数必选Cell Identifier List (Target)：目的小区列表，本参数必选Circuit Identity Code Extension：CIC标识，仅在语音业务切换时才携带该参数，如果仅有分组数据业务，不携带该参数Mobile Identity (IMSI)：移动台识别码，IMSIMobile Identity (ESN)：移动台识别码，ESNDownlink Radio Environment：下行无线环境，描述下行信道无线参数Service Option：业务选项CDMA Serving One Way Delay：CDMA服务单向延迟IS-95 Channel Identity：说明参见1. 切换申请Handoff RequiredIS-2000 Channel Identity：说明参见1. 切换申请Handoff Required3.2.3、切换请求证实Handoff Request Ack主要IE如下所示：Cell Identifier List：目的小区类表，本参数必选Extended Handoff Direction Parameters：扩展切换指导参数，描述空中接口。参数的第一个作用是供BSC创建扩展切换指导消息Extended Handoff Direction Message，第二个作用是创建cdma2000 In-Traffic System Parameters message消息Hard Handoff Parameters：硬切换参数，描述空中接口，本参数用来传递切换必要参数给源BSCIS-95 Channel Identity：说明参见1. 切换申请Handoff RequiredIS-2000 Channel Identity：说明参见1. 切换申请Handoff Required3.2.4、切换命令Handoff Command主要IE如下所示：Extended Handoff Direction Parameters：扩展切换指导参数，描述空中接口，该参数来自切换请求证实消息Hard Handoff Parameters：硬切换参数，描述空中接口，该参数来自切换请求证实消息IS-95 Channel Identity：说明参见1. 切换申请Handoff RequiredIS-2000 Channel Identity：说明参见1. 切换申请Handoff Required3.2.5、切换开始Handoff Commenced该消息无IE3.2.6、切换完成Handoff Complete主要IE有Service Option：业务选项3.2.7、切换失败Handoff Failure主要IE如下所示：Cause：切换失败原因值可选原因值有：01H (radio interface failure),无线接口故障07H (OAM&P intervention),操作维护干涉0AH (reversion to old channel),返回原信道20H (equipment failure),设备故障21H (no radio resource available),无可用无线资源22H (requested terrestrial resource unavailable),请求的地面资源不可用25H (BS not equipped),BS未安装26H (MS not equipped),MS未安装2BH (Alternate signaling type reject),两种信令类型拒绝30H (Requested transcoding/rate adaptation unavailable),请求的速率不可用50H (terrestrial circuit already allocated)地面资源已经被占用7FH (handoff procedure timeout)切换过程超时3.2.8、切换拒绝Handoff Reject主要IE如下所示：Cause：切换拒绝原因值可选原因值有07H (OAM&P intervention),操作维护干涉20H (equipment failure),设备故障21H (no radio resource available),无可用无线资源22H (requested terrestrial resource unavailable),请求的地面资源不可用25H (BS not equipped),BS未安装2AH (handoff blocked),切换阻塞30H (Requested transcoding/rate adaptation unavailable),请求的速率不可用7FH (handoff procedure timeout)切换过程超时，当等待Handoff Request Ack消息超时，MSC返回此原因值 当目的BSC返回Handoff Failure消息时，MSC会将Handoff Failure消息中的原因值填写在Handoff Reject消息中。（因A接口协议版本号的不同，原因值可能有调整）3.2.9、（软）切换成功Handoff Performed主要IE有Cause：切换原因值可选原因值有02H (uplink quality),上行质量03H (uplink strength),上行强度04H (downlink quality),下行质量05H (downlink strength),下行强度06H (distance),距离07H (OAM&P intervention),操作维护干涉1BH (inter-BS soft handoff drop target),跨BSC间软切换0EH (better cell),更好的小区0FH (interference),冲突1DH (intra-BS soft handoff drop target)BSC内软切换4.实例分析局间硬切换的问题处理是较为复杂的，其涉及的内容较多，下面主要以南宁与柳州间MSC局间切换失败分析实例来阐述整个分析过程：4.1. 问题描述南宁、柳州在交界处均为MOTO设备，分属南宁、柳州不同MSC（均为Alcatel交换局），在进行柳州至南宁高速测试时发现，在柳南交界处发生多次的掉话。掉话1掉话2 针对此问题我们首先从无线方面进行分析。4.2. 无线方面的分析该区域基站分布情况如下图所示：南宁BTS365南宁BTS331 pn150柳州BTS666 pn1504.2.1. 掉话1-柳州往南宁方向 导频信息和信令流程如下手机不能成功的切换倒PN96(南宁BTS672的1扇区)，而柳州导频信号不断变弱，PN150实际是南宁BTS331,只是被认为是柳州的BTS666(PN150),最终切换不成功导致掉话。4.2.2. 掉话2-柳州往南宁方向导频信息及信令流程如下：A）开始活动集为PN499（BTS654）和PN456（BTS655），pn456的邻区包括PN150(柳州BTS666)。B）软切换增加PN150(BTS666),实际收到的导频是南宁的宾阳杨桥（南宁BTS331的PN也为150）。C）随后手机上报PN96(南宁BTS365的1扇区)D）PN499和PN456的信号相继变弱，而向PN96的硬切换不成功，最终导致掉话。4.2.3. 邻区设置检查邻区设置正常结论及建议A) 修改柳州BTS666的PN为318，因为南宁BTS331、BTS654的3扇区、BTS655的3扇区和BTS666形成two-way问题。B) 将南宁BTS331增加到柳州BTS654的2扇区和3扇区的邻区表中。C) 柳州和南宁之间存在切换失败的问题，无线信令流程正常，建议检查有线部分问题。4.3. 交换方面的分析在进行无线DT测试时发现在南宁柳州边界发生从柳州到南宁切换失败，而南宁到柳州能够实现切换，在进行无线分析后发现无线信令流程正常，因此针对各交换局的交换数据进行了核查4.3.1.南宁MSC2切换局数据核查a. 切换入局字冠库检查 IS41中继是走切换的话路，No7走除切换以外的话路。切换入局的话路需要本局进行PATED分析。要在二个MSC之间实现CDMA 1X的语音硬切换必须在二个交换局之间创建有切换信令链路。南宁MSC2的所有TKGID为：我们可以看到在MSC2局数据中已经加入了YLIS41（玉林）、NNT1IS41(南宁一局)、LZ1IS41（柳州一局）的中继切换电路。源入局TKGID分别为0200、0223、022E。因此在MSC2中字冠分析表R_ORIG_AN的应该加入相关tuple。南宁MSC2局切换入局在R_ORIG_AN中需要的Key Domain为632002001000、632002231000、63202E1000的tuple。显示所有的R_ORIG_AN的值(DISPREL:100,R_ORIG_AN),我们观察到切换除玉林、南宁一局、柳州一局，还包含百色地区。b.检查R_ACS_CONF的数据设置R_ACS_CONF定义了MSC之间的切换链路的状态。切换入局的字冠是本局交换机的SID+SN。南宁局交换机的SID为9137，MSC2的SN为02，这两个值是十六进制的。字冠分析就是分析十六进制的SID+SN。在本局中，PATED在源树中分析913702。目前南宁MSC2局的R_ACS_CONF.D_I_MSC_ID的局数据已经加入了5个MSC的ID，包含南宁一局（913701）、百色（9A370B）、LZMSC2（923702）、YLMSC（943704）、本局(913702)中的值。除本局(913702)的D_IS41LINK处于关闭状态，其他4个局都处于开放状态，设置正确（注：D_IS41LINK = 00 for own , 01 for other MSC）。因此南宁MSC2局能够实现与南宁MSC1局、百色、玉林、柳州一局之间的硬切。4.3.2.柳州M