CDMA系统性能分析专题之切换分析

CPO_19_CRT3_C1CDMA系统性能分析专题之切换分析,中兴通讯学院CDMA-BSS团队,课程目标,明确切换的种类掌握切换的相关概念掌握切换参数的含义理解切换的过程掌握切换失败的分析方法理解案例的分析解决过程,提纲,切换介绍切换分类导频信号集切换相关参数导频搜索窗切换过程中的几类消息软切换算法切换失败分析案例分析,引入：CDMA切换分类,呼叫期间,接入期间,空闲状态,PN104,PN108,A,PagingChannelMsgs,SyncChannelMsg,104,108,Ec/Io,CDMA中的空闲切换,空闲切换既不是软切换也不是硬切换!,PN108,PagingChannelMsgs,SyncChannelMsg,Ec/Io,3dB,PN104,A,104,108,CDMA中的空闲切换（续）,软切换,A,B,MSC,BSC,移动台在从一个基站覆盖区域移向另一个基站时，开始与目标基站通信但不中断与当前提供服务的基站的通信。可以同时包括与三个基站保持通信，移动台合并从每个基站发送来的信号帧。,alpha,beta,gamma,更软切换,相同小区的不同扇区之间的切换跨越两扇区时始终保持与两个扇区的同时通信直到移动台切换完全完成可能频繁发生从两个扇区接收到的信号可以被合并以改善信号质量,A(f1),MSC,BSC,B(f2),A,MSC,MSC,B,BSC,BSC,硬切换,不同系统间的切换（inter-system）；不同运营商间的切换（inter-vendor）；BSC间如果没有A3/A7接口，BSC间硬切换（同频）（inter-BSC）；不同频率之间的切换（inter-frequency）,BSC间软切换,MSC,SDU&VTC,IP,MSC,SDU&VTC,IP,Af1,Df1,Bf1,Ef1,Cf1,Ff1,Uf1,Xf1,Vf1,Yf1,Wf1,Zf1,CDMA软切换,软切换对资源的占用情况,更软切换不会过多占用CE资源软切换不会过多占用声码器和SDU资源,A,B,MSC,BSC,思考,我们平时在后台所统计的软切换比率和软切换因子是如何得到的呢？如果包括更软切换又该如何统计呢？,提纲,切换介绍切换分类导频信号集切换相关参数导频搜索窗切换过程中的几类消息软切换算法切换失败分析案例分析,导频集分类,有效导频集（A集）,候选导频集（C集）,剩余导频集（R集）,相邻导频集（N集）,导频集分类,候选导频集（C集）-当前不在有效导频集里，由移动台接收到的有足够的强度显示与该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频的集合(最多5个导频),相邻导频集（N集）-当前不在有效导频集或候选导频集里，但根据某种算法可能进入候选导频集的导频集合(最多40个导频),有效导频集（A集）-分配给移动台的与当前的前向业务信道相关的导频集合(最多6个导频，通常后台限制激活集用户数最多4个）,剩余导频集（R集）-当前系统中，当前CDMA载频中的所有其它当前扇区pilot-inc的整数倍的PN,MS中有四个存储器，用于存放短PN码的偏移序号，关机后清零，开机后从系统获取信息这些导频集可以在切换期间由基站更新,激活集个数限制,Candidate,Remaining,Active,Neighbor,PilotwhosePagingChannelisbeingmonitored,PilotsspecifiedinthemostrecentlyreceivedExtendedNeighborListMessage(AGEsetatNGHBR_MAX_AGE),Empty,Anyotherpossiblepilotinthesystem,导频集的初始化,导频集如何初始化,最小支持的移动台版本号,IS95使用的频点,20001X使用的频点,接入信道类型，非增强型接入信道，4.8kbps,导频集如何初始化（续）,提纲,切换介绍切换分类导频信号集切换相关参数导频搜索窗切换过程中的几类消息软切换算法切换失败分析案例分析,重要的切换参数,T_ADDT_DROPT_TDROPT_COMPSRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_R,用于IS95和20001X的切换参数,SOFT_SLOPEADD_INTERCEPTDROP_INTERCEPT,仅仅用于20001X的动态软切换参数,导频低于T-DROP并且T-TDROP已终止，收到基站的切换指示消息不包含该导频,切换指示消息包含该导频或T-COMP确定导频是否加入有效集合,有效集合的维持,收到基站的切换指示消息不包含该导频，但是导频强度未低于T-DROP，或者T-TDROP并未到期,导频强度超过T-ADD,导频低于T-DROPT-TDROP已终止或者候选集已满,导频强度超过T-ADD,候选集和相邻集的维持,切换指示消息包含该导频或T-COMP确定导频是否加入有效集合,相邻集满或者对应的定时器超过NGHBR_MAX_AGE,邻区列表更新消息包含该导频,切换参数设置T_ADD,T_ADD是导频切换加门限。如果一个相邻集或者剩余集的导频的强度达到了T_ADD，MS将该导频移入候选集，并发送PSMM。T_ADD必须足够小，才能保证很快加入一个有用的导频；但是T_ADD又必须足够大，才能防止无用的干扰导频的加入。缺省值:-13dB推荐值:-13dB范围:-31.5dB0dB,切换参数设置T_DROP&T_TDROP,T_DROP和T_TDROP一起控制切换去。T_DROP必须足够小，才能阻止一个强导频不会过早的退出有效集；但是又必须足够大，才能让一个弱导频很快的退出有效集或者候选集。T_TDROP必须大于建立一次切换的时间，防止乒乓切换；但是又必须足够小才能让无用的弱导频很快的切换去。T_DROP:缺省值:-15dB推荐值:-15dB范围:-31.5dB0dBT_TDROP:缺省值:3sec推荐值:3sec范围:0S15S,切换参数设置T_COMP,T_COMP是一个比较门限，用来决定一个导频是否进入有效集。其判断依据是：如果候选集的导频强度比有效集中最弱的导频还大T_COMP缺省值：2.5dB推荐值：2.5dB范围：0dB7.5dB,提纲,切换介绍切换分类导频信号集切换相关参数导频搜索窗切换过程中的几类消息软切换算法切换失败分析案例分析,导频搜索窗口作用,搜索窗作用：确保MS能搜索到导频集中PN偏移的多径信号,当一个导频达到手机时，由于经过空中传播产生了延迟，手机可能无法识别该导频。因此，手机必须使用一个合理的延迟窗口来帮助它识别这个导频。手机用来识别导频的窗口宽度称为搜索窗口。搜索窗口设置过大，将会影响手机搜索导频的时间；搜索窗口设置过小，手机将无法搜索到时延过长的有用导频。,SEARCH_WIN_A:有效集和候选集搜索窗口SEARCH_WIN_N:相邻集搜索窗口SEARCH_WIN_R:剩余集搜索窗口,导频搜索窗参数,搜索窗口参数,导频搜索窗参数SEARCH_WIN_A,SRCH_WIN_A用于手机搜索有效集和候选集导频的多径。SRCH_WIN_A必须足够大，才能保证手机能识别出达到的导频多径分量。缺省值:SRCH_WIN_A=6WindowSize=28chips推荐值:SRCH_WIN_A=6WindowSize=28chips,导频搜索窗参数SEARCH_WIN_N,SRCH_WIN_N是手机搜索相邻集导频多径的窗口宽度。SRCH_WIN_N必须足够大，才能保证手机搜索到相邻集中较强的导频多径分量。SRCH_WIN_N如果设置的过大，会降低手机搜索的速度并增加切换失败的风险。缺省值:SRCH_WIN_N=8WindowSize=60chips推荐值:SRCH_WIN_N=8WindowSize=60chips,导频搜索窗参数SEARCH_WIN_R,SRCH_WIN_R是手机搜索剩余集导频多径的窗口宽度。SRCH_WIN_R用于手机搜索一个不在相邻集内的、强度足够的导频多径分量。剩余集内的导频在手机搜索过程中的优先级是非常低的，因此在搜索过程中，剩余集的导频经常不会被搜索到。缺省值:SRCH_WIN_R=9WindowSize=80chips推荐值:SRCH_WIN_R=9WindowSize=80chips,设置值与实际窗口大小的对应关系,SRCH_WIN_val,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,Width,Chips,4(2),6(3),8(4),10(5),14(7),20(10),28(14),40(20),60(30),80(40),100(50),130(65),160(80),226(113),330(165),452(226),提纲,切换介绍切换分类导频信号集切换相关参数导频搜索窗切换过程中的几类消息软切换算法切换失败分析案例分析,软切换过程中的消息,切换过程中的几类消息,导频强度测量消息用于移动台向基站回报当前的无线环境，分为移动台主动发起和移动台被动发起两种。该消息会汇报参考导频和强度，以及除参考导频之外的移动台搜索到的导频的相对相位和强度，并表示其使用意愿。,导频强度测量消息（PSMM）,（扩展的）切换指示消息用于基站指示移动台更新激活集，移动台必须按照该消息更新激活集。该消息会包含一个扇区的资源或者多个同一频率下不同的多个扇区资源用以手机更新。资源包括扇区PN以及扇区分配的对应的walsh码。此外还会包含一些与切换功控相关的参数，如果该EHDM消息仅包含一个扇区分配的资源，则这些参数为这个扇区的配置参数；如果该EHDM消息内包含多个同频不同扇区的资源，则这些参数为这若干个扇区参数的合并参数。该消息既可以用于软切换也可以用于硬切换。,（通用的）切换指示消息（UHDM）,切换过程中的几类消息,切换完成消息用来移动台向基站报告激活集的更新情况，用以在收到EHDM消息之后对基站侧的一个确认，表明移动台已经按基站EHDM的指示更新完成激活集。,切换完成消息（HCM）,基站侧使用邻区列表更新消息帮助移动台在业务信道状态下更新相邻集，通常下发于基站收到切换完成消息之后。如果切换完成消息中只包含一个导频，那么该消息内包含的导频就是该扇区所配置的邻区列表，如果切换完成消息中包含多个导频，那么该消息内包含的导频就是这若干个扇区的合并邻区。,邻区列表更新消息（NLU）,手机主动上报的PSMM消息,对参考导频的描述,除参考导频外其余大于T_ADD或者低于T_DROP且T_TDROP到期的导频的描述，注意其中的pilot_PN_phase为对于参考导频而言的相对相位，该相位由BSC判断成某个PN,移动台被动上报的PSMM消息,当移动台收到基站下发的PSMMrequest消息就会上报一条PSMM消息在移动台面临双载频跨频切换或者移动台在使用数据业务时，基站将通过PSMMrequest不断的了解移动台当前的无线情况，进而做出合理的判决。,切换指示消息UHDM,携带的切换参数，可能为某个小区独有的，也可能为多扇区参数合并之后的,移动台应按此资源分配更新激活集，其中code_chan_fch代表该扇区分配的walsh码，pwr_comb_ind代表是否为更软切换，qof_mask_id代表是否支持准正交walsh，add_pilot_rec_ind用来标识是否支持导频干扰消除和正交发送分集等,是否携带协商参数,是否携带硬切换参数，如帧偏置，paging_zone，频点，功控参数，频段，协商类别等,用于指示功率测量报告消息的指示,移动台版本号,是否携带系统时间,是否携带补充业务信道参数,是否携带搜索参数（切换参数）,切换完成消息HCM和邻区列表更新消息NLU,切换完成之后的激活集状态,手机将按照此列表更新相邻集,提纲,切换介绍切换分类导频信号集切换相关参数导频搜索窗切换过程中的几类消息软切换算法切换失败分析案例分析,95软切换算法,2000软切换算法,算法说明,导频P2强度超过T_ADD，移动台把导频移入候选集。导频P2强度超过(SOFT_SLOPE/8)10log10(PS1)+ADD_INTERCEPT/2.移动台发送PSMM移动台收到EHDM,GHDM或UHDM，把导频P2加入到有效集,并发送HCM。导频P1强度降低到低于(SOFT_SLOPE/8)10log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2.移动台启动切换去掉定时器.切换去掉定时器超时，移动台发送PSMM。移动台收到EHDM,GHDM或UHDM。把导频P1送入候选集并发送HCM。导频P1强度降低到低于T_DROP.移动台启动切换去掉定时器.切换去掉定时器超时，移动台把导频P1从候选集移入相邻集。,2000软切换算法,目的,在原有的静态切换门限的基础上加入动态切换门限，尽量在保证正常的Ec/Io情况下，使切换加更困难，使切换去更容易，从而降低软切换比率，避免乒乓切换，节约系统资源。,SOFT_SLOPEADD_INTERCEPTDROP_INTERCEPT,动态去门限=,动态加门限=,提纲,切换介绍切换失败分析概述切换许可问题资源分配问题切换信令问题案例分析,切换分析概述,Indicator,切换许可算法问题,Problem,基站收到PSMM消息，并且有可用资源，但基站没有发送包含该强导频的HDM消息,Indicator,资源分配问题,Problem,基站收到PSMM消息，但是因为没有可用资源，基站没有发送包含该强导频的HDM消息,Indicator,切换信令问题,Problem,基站没有收到PSMM消息，或者收到PSMM消息，但信令传输超时,切换有多种情况，本课程的切换失败分析仅针对于相同频率之间的软切换和不同频率之间的硬切换。,提纲,切换介绍切换失败分析概述切换许可问题资源分配问题切换信令问题案例分析,切换许可问题,Indicator,Problem,PSMM消息包含有过多导频（大于四个）,Indicator,Problem,PSMM消息包含有较少导频（小于四个）,Indicator,Problem,PSMM消息包含的强导频不在邻区列表中,太多可用导频，切换许可算法不支持四方以上软切换,切换许可算法有严重错误,邻区列表不一致导致没有发生切换,提纲,切换介绍切换失败分析概述切换许可问题资源分配问题切换信令问题案例分析,资源分配问题,Indicator,资源分配问题,Problem,基站收到PSMM消息，但是因为没有可用资源，基站没有发送包含该强导频的HDM消息,资源耗尽的可能的原因,切换阻塞门限,呼叫阻塞门限,T_DROP太低,切换允许算法的有效性太差,T_TDROP太高,提纲,切换介绍切换失败分析概述切换许可问题资源分配问题切换信令问题案例分析,切换信令问题,Indicator,Problem,移动台没有发送PSMM消息,Indicator,Problem,移动台及时发出了PSMM消息，但是基站没有收到,Indicator,Problem,移动台没有探测到强导频,反向链路衰落,前向链路衰落,基站收到了移动台发出的PSMM消息，但移动台没有收到基站发出的HDM消息,强导频没有探测到,移动台没有发送PSMM消息,Indicator,移动台没有探测到强导频,Problem,Indicator,Problem,SRCH_WIN_NorSRCH_WIN_R-12dB,Indicator,Problem,导频搜索仪器可以探测到强导频，但移动台没有探测到,相邻集、剩余集的搜索窗太窄导致搜索不到强导频多径,T_ADD值设置过高,移动台搜索导频太慢,搜索窗问题,太窄的搜索窗口可能会导致探测不到强导频的到达多径。从基站到移动台有一定的距离，所以基站发出的信号到达移动台就会有时延。假如基站离移动台比较远，这个时延就会比较大，如果移动台的搜索窗口开得太窄的话，强导频的到达多径就可能落在搜索窗之外，这样移动台就探测不到强导频了。,软切换加入门限问题,如果软切换加入门限（T_ADD）设置过高，即使是移动台探测到某导频的强度已经较大，足够解调（但低于T_ADD），移动台也不会向基站上报该可用导频的探测情况。,移动台搜索过程太慢,Indicator,Problem,该强导频已经被列在最新的邻区列表消息或者邻区列表更新消息中,Indicator,Problem,相邻集搜索过程太慢,相邻集管理问题,该强导频没有被列在最新的邻区列表消息或者邻区列表更新消息中,反向链路衰落,当服务导频的强度开始衰落，切换信令必须要及时发送，但如果反向链路衰落得太快，PSMM消息就无法被基站接收，导致切换失败。反向链路衰落的显著特征就是反向FER很高。,前向链路衰落,如果前向链路衰落得太快，切换指示消息就无法被移动台接收，导致切换失败。前向链路衰落的显著特征就是前向FER很高。,提纲,切换介绍切换失败分析案例分析,切换案例分析（一）,在保定定州顺利起呼,成功加入石家庄的导频到激活集,2009年7月9号，石家庄对全市的PN进行修改，由原来的PN_INC=4修改为PN_INC=3；保定维持PN_INC=4不变；石家庄与保定交界的第一层基站PN全部改为12的倍数；保定与石家庄使用IBBE互联；修改当晚，派出路测队伍进行边界切换验证测试，结果如下：,切换案例分析（一）,看来第一层切换是没有问题的，但是紧接着路测人员继续往前走，穿越石家庄第一层边界，此时，手机检测到更强的PN33和PN267，上报PSMM，却一直得不到基站回复的切换指示；为什么呢？难道是邻区漏配造成的？,切换案例分析（一）,首先对新乐田村铺的邻区进行检查，发现邻区并没有漏配。邻区没有漏配，那还有什么原因会造成手机收不到BSC下发的切换指示呢？1）上行有干扰，导致基站侧收不到手机发过去的PSMM消息；2）下行有干扰，导致手机收不到BSC下发的切换指示；但是，手机每次发PSMM消息，基站侧都有确认消息，以上两种可能都可以排除。,切换案例分析（一）,计算结果：,结合原理和该案例所处的特殊的BSC边界地理位置，会不会是BSC把目标PN判断错误导致的切换失败？怀着这个问题，反复重放路测数据，果然发现了问题的关键。,切换案例分析（一）,PN32是一个不存在的导频，当然不能成功切换，要解决以上的问题，有几种方法：1）把所有的PN都改为12的倍数；2）将边界切换改为硬切换；3）将保定的PN444扇区的Pilot_INC由4改成3，并且周边小区的PN都配成12的倍数；第一种方法明显不可行；第二种方法不能体现IBBE互联对边界切换的好处，治标不治本，只能暂时规避问题；第三种方法能最好地解决此问题。,问题解决了，但是我们还需要对以下问题进行更深入的思考：1.Pilot_inc是一个全局变量还是一个小区变量？同一个BSC下的不同小区Pilot_inc可否一样？2.如果移动台在多方软切换的情况下，BSC会使用哪个扇区的pilot_inc来判断其他搜索到的相位的PN偏置呢？如果软切换垮了两个不同的BSC，是哪个BSC来判断目标小区PN呢？3.我们在跨不同的Pilot_inc小区切换过程中，除了要注意目标小区和源小区的PN要为公倍数以外？在三方或以上软切换的情况下应该注意什么？,切换案例分析（一）,切换案例分析（二）,问题描述:某业务区有客户投诉在某区域经常掉话，现场测试发现是由于切换失败导致掉话。掉话之前的导频强度如图所示,切换案例分析（二）,从图示可以看出，移动台已经通过PSMM消息上报了导频381的信息，基站只对其进行了证实，但是却没有发送HDM给移动台进行切换。,切换案例分析（二）,邻区漏配，是导致软切换失败的常见原因,检查移动台上报PSMM消息前的最近一条邻区列表消息，可以看出该邻区列表消息中没有包含导频381，存在邻区漏配,切换案例分析（三）,问题描述：某业务区某区域客户投诉经常有掉话，经过对该区域进行测试和分析，发现是由于前向快速衰落导致软切换不能顺利完成而引起的一次掉话。,切换案例分析（三）,软切换过程中，PN4超过切换加门限T_ADD后，进入候选集，如左图所示，并发送PSMM，如下图所示,切换案例分析（三）,基站收到了PSMM消息，并发出了HDM，指示移动台将PN4加入手机有效集,如下图所示。但是由于测试车辆马上又快速驶入了一栋大楼的阴影区，PN88信号被严重遮挡，Ec/Io从11dB快速衰落至17dB以下，无法正确解调HDM，切换失败，掉话,切换案例分析（三）,分析结论：此案例中无法进行软切换而引起掉话，根本原因是高楼信号遮挡造成了前向链路衰落，因此解决问题的思路是改善此区域的覆盖，使此区域有一个较稳定的主导频。建议在此区域增加一个微基站以改善覆盖。临时解决方案是调整周围基站的天线，减少越区覆盖，加强主导频。如果前向链路衰落得太快，切换指示消息就无法被终端接收，导致切换失败。,切换案例分析（四）,8月1日河南信阳搬迁后，长兴集用户反映信号没有以前好，且经常出现掉话现象。和网优人员到现场实地勘测后发现，该地区因距离基站较远，信号确实不好，Ec/Io在-12-17dB。回去和网优人员一同分析后认为，覆盖长兴集的基站为BTS-44黎集和BTS-45陈淋子（如下图），该两个基站原来爱立信用的是光纤站，射频部分安装在塔上，同我们的基站相比少了一段馈线、一段2M的1/2跳线和两个馈线接头造成的损耗（约有3dB）。而长兴集刚好处于两个基站的覆盖边界处，原本信号就比较差，这样的话就更差了。因此决定将这两个基站的发射功率提高至43dBm来解决覆盖问题。提高功率后用户反应信号强度有明显改善，但还是有掉话现象，当时认为是覆盖原因，加之后来该用户也没有再投诉，就忽略了这个问题。8月10日升级54版本，11日早7点，该用户再次打电话来反应通话时总是掉话，通话过程中发现确实是一分钟不到就有很大杂音，然后出现无声，接着就掉话，回打过去现象也是一样，安抚了一下用户后立刻赶到机房进行问题分析。,打开信令跟踪系统抓取了该用户的信令，分析跟踪的信令时发现了如下情况：如上图，手机成功寻呼以后，在出现几次切换后，信令中出现了“AbarAirLinkFailure空中链路失败”消息，几次呼叫结果均是这样。难道是切换引起的掉话？带着这个问题对信令仔细进行了分析。在“E_S_UmaPageResponse寻呼响应消息”中可以看到手机在BTS-41黎集基站的扇区完成被叫响应，如下图。,切换案例分析（四）,切换案例分析（四）,在第一次空口“E_S_UmrPilotStrengthMeasurementMsg反向导引信号强度测量消息”中手机检测到BTS-45陈淋子基站的PN144导频，见下图：,切换案例分析（四）,在空口手机发出“E_S_UmrHandoffCompletionMsg反向切换完成消息”之后Av口收到反向的“E_S_AvrHandoffCompletion反向切换完成信号”消息，从中可以看到手机对BTS-45陈淋子站的PN144导频软切换加已经成功，DropPNNumber的个数为0，如下图。,切换案例分析（四）,看来第一次切换是完全正常的，接下来在第二次空口“E_S_UmrPilotStrengthMeasurementMsg反向导引信号强度测量消息”中看到手机检测到新的导频BTS-44往流基站的PN420，见下图：,切换案例分析（四）,接着在前向Am口消息“E_S_AmfHandoffRequest基本信道的切换”中BSC指示BTS-44往流基站扇区进行SOFTADD切换。,在空口手机发出“E_S_UmrHandoffCompletionMsg反向切换完成消息”之后Av口收到反向的“E_S_AvrHandoffCompletion反向切换完成信号”消息，从中可以看到BTS-44往流站的PN420软切换加已经成功，DropPNNumber的个数为0。,切换案例分析（四）,但是接着切换完成消息后，Aba口却出现了“E_S_AbarAirLinkFailure，空中链路失败”消息，紧接着BTS-41、BTS-45、BTS-44三个基站发出前向释放指令，手机出现掉话。观察了几次呼叫信令的情况发现均是在切换加了PN420后系统开始出现掉话的，看来很可能切换加PN420是引起掉话的原因，查看电子地图看到PN420导频是BTS-44往流基站的扇区。在地图上其和陈淋子、黎集基站距离上离的非常远，因而不可能有切换关系。那么手机检测到的PN420又是哪里来的呢？看了以前的网优路测报告发现，在陈淋子和黎集基站的东面有从安徽境内过来的四个导频信号48、420、384、504。这样，手机收到的强导频420应该是安徽基站的PN420。,切换案例分析（四）,将黎集、陈淋子站的邻区列表中的PN420删除，并且将这两个基站的SRCH_WIN_R（剩余导引信号集搜索窗）大小改为0，让手机不再搜到该导频。数据同步下去后，给该用户打电话就正常了。,切换案例分析（四）,问题解决了，返回头来查找问题发生的原因，注意到黎集和往