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摘要：中國聯(lián)通CDMA2000 1X無線數(shù)據(jù)傳輸已在全國范圍內(nèi)展開，無線網(wǎng)絡(luò)性能是用戶也是運營商關(guān)心的問題。無線網(wǎng)絡(luò)性能測試包括CQT和DT兩個方面。CQT包括呼叫建立測試、休眠重激活測試、傳輸時延測試等。DT主要測試用戶吞吐量、FER、SCH速率分布、手機發(fā)射功率等。
關(guān)鍵詞：CDMA2000 1X 無線網(wǎng)絡(luò) 性能測試
1.引言
當今的社會是信息的社會，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求增長強勁。移動數(shù)據(jù)通信作為移動通信與數(shù)據(jù)通信的結(jié)合點，是對移動通信與數(shù)據(jù)通信的補充，有著廣闊的市場與發(fā)展前景。對于移動通信運營商而言，則意味著無限的商機。綜觀當前的通信業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長速度高于話音業(yè)務(wù)的增長。據(jù)預(yù)測，2005年移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占到無線業(yè)務(wù)量的70%，而我國在大體相同的時間，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也將占到無線業(yè)務(wù)總量的40%以上。隨著中國移動的GPRS、中國聯(lián)通的CDMA以及第三代移動通信系統(tǒng)的逐步商用，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有望與固定數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相媲美。2003年3月28日，中國聯(lián)通在全國31個省會城市推出CDMA2000 1X無線數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)。這意味著聯(lián)通將以醞釀已久的無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與移動全面交鋒。CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)的性能如何是運營商也是用戶關(guān)心的問題。其中，空中接口部分是制約數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能的“瓶頸”，因此必須加強對CDMA2000 1X無線網(wǎng)絡(luò)性能的測試。
2.CDMA2000 1X數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)
CDMA2000 1X的空中信道支持的調(diào)制方式在兼容IS-95的基礎(chǔ)上進行了極大的增強，其中：(1)采用了前向快速功控，提高了前向信道的容量；(2)提供反向?qū)ьl信道，使反向相干解調(diào)成為可能；(3)業(yè)務(wù)信道可采用比卷積碼更高效的Turbo碼，進一步提高了容量；(4)引入了快速尋呼信道，減少了移動臺功耗，提高了移動臺的待機時間 ；(5)可采用發(fā)射分集方式OTD或STS，提高了信道的抗衰落能力。仿真與現(xiàn)場測試結(jié)果表明，CDMA2000 1X系統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)容量是 IS-95系統(tǒng)的２倍。從傳輸速率來看，IS-95標準的速率集（RC1,RC2）是CDMA2000 1X速率集的一個子集。同時，CDMA2000 1X提供增強速率集：前向 RC3-RC9，反向 RC3-RC6，對于不同的環(huán)境可以采用不同的高速空中信道速率進行數(shù)據(jù)傳送，而滿足了第三代移動通信高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求 。
為了在CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)中開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，美國高通公司提出了無線鏈路協(xié)議(RLP)。RLP的目的是在CDMA業(yè)務(wù)信道中提供類似于有線網(wǎng)絡(luò)可靠性的數(shù)據(jù)傳輸。從RLP的上層PPP層來看，傳輸有著差錯率很小的高可靠性。
在CDMA2000的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，增加了二個重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：包控制功能（PCF） 和分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點（PDSN）。PCF一般與BSC在一起。PCF的功能主要是在BSC和PDSN提供PPP幀的傳輸，它是RLP連接的終止點。PDSN是PPP連接的終止點，提供IP數(shù)據(jù)包的路由。
在CDMA2000中，前向業(yè)務(wù)信道有基本信道（FCH）、輔助信道（SCH）和專用控制信道(DCCH)，聯(lián)通現(xiàn)在沒有使用DCCH。按照標準，最多可以同時分配兩個SCH，但現(xiàn)今的芯片只支持一個SCH。聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)中，SCH最多支持153.6kbps的傳輸速率，加上FCH 9.6kbps 的傳輸速率，理論上，最多達到163.2kbps的傳輸速率。
CDMA中數(shù)據(jù)傳輸有兩種模型：中繼模型(Relay Model)和網(wǎng)絡(luò)模型(Network Model)，現(xiàn)在使用的多的是中繼模型。
3. 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)性能測試
3.1 測試方法
測試采用中繼模型，將CDMA手機與筆記本電腦終端通過RS232串行口連接。在電腦上啟動應(yīng)用程序和測試軟件。使用命令“Ping”或者上傳下載數(shù)據(jù)來測試網(wǎng)絡(luò)性能。根據(jù)測試軟件的統(tǒng)計獲得網(wǎng)絡(luò)性能的指標。
3.2 CQT(Call Quality Test)
CQT原意是指撥打質(zhì)量測試，我們在這里是指在固定的地點測試無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能。CQT必須首先記錄地理位置、蜂窩小區(qū)號、PN碼，接收電平，Ec/Io。CDMA2000 1X CQT包括以下幾個方面：
3.2.1呼叫建立測試
呼叫建立測試包括成功率和時延兩個方面的測試。在這里我們沿用“呼叫”這個語音業(yè)務(wù)中的詞語，實際上是指數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（Data Call）。呼叫建立成功率和時延能夠切實影響用戶使用網(wǎng)絡(luò)時的感受，也是評價網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要指標。呼叫建立成功率的計算公式為：
呼叫建立成功率＝成功建立呼叫的次數(shù)/嘗試建立呼叫的次數(shù)
呼叫建立時延主要由二部分組成：空中接口建立時延和PPP建立時延�？罩薪涌诮r延在信令上是指從Origination Message 到Service Connect Completion Message之間的時間開銷(約３秒)。PPP建立時延在信令上是指從LCP Configuration Request到 IPCP Configure ACK之間的時間開銷(約５秒)。
呼叫建立成功率低意味用戶需要多次才能連上網(wǎng)絡(luò)，建立時延長意味著用戶必須等待較長的時間，這些都是運營商需要優(yōu)化的方面。
3.2.2休眠模式(Dormant Mode)重激活測試
在數(shù)據(jù)傳輸中，如果用戶較長一段時間不傳輸數(shù)據(jù)，則移動臺會從激活模式進入休眠模式。如果此時用戶又要開始傳輸數(shù)據(jù)，則移動臺必須從休眠模式重新進入激活模式。如果重激活的時間很短，用戶就感覺可以隨時隨地的傳輸數(shù)據(jù)，好象永遠在線一樣。因此有必要測量從休眠模式到激活模式所需的時間開銷。
重激活有兩種情況，一種由網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起，另一種由移動臺側(cè)發(fā)起，都可以在移動臺處于休眠模式下使用“Ping”命令進行測試。由網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的重激活，可以通過其它終端Ping移動臺的IP地址，在信令上計算從General Page Message到Service Connect Completion Message的時間開銷。由移動臺發(fā)起的重激活，可以通過該移動臺Ping某網(wǎng)絡(luò)側(cè)的IP地址，在信令上計算從Origination Message到Service Connect Completion Message的時間開銷。
3.2.3傳輸時延測試
傳輸時延測試是測量終端設(shè)備與無線網(wǎng)絡(luò)出口路由器之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)回時間(Round Trip Time)。方法是在終端設(shè)備上使用命令”Ping”出口路由器。測量時可以采用不同大小的段(Segment)，以期能獲得更為可靠的結(jié)果。
3.2.4 用戶吞吐量（即傳輸速率）
用戶吞吐量（即傳輸速率）是網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標，它可以在各個不同的協(xié)議層上測試，例如：物理層、RLP層、應(yīng)用層。從下層到上層，速率逐漸降低，這是由于各層添加新的包頭增加了額外開銷。對于不同的協(xié)議層，我們可以繪制吞吐量隨時間或者地理位置變化的圖形。經(jīng)過實測可以看到，CDMA2000 1X在應(yīng)用層上的速率最高可以達到130kbps，這比實測的GPRS的速率要高許多。
3.3 DT(Drive Test)
DT也就是覆蓋測試，是通過驅(qū)車沿一定道路行駛時測量無線網(wǎng)絡(luò)性能的一種方法。在DT中我們模擬實際用戶，不斷的上傳或者下載不同大小的文件，通過測試軟件的統(tǒng)計分析，獲得網(wǎng)絡(luò)性能的一些指標。
下面是幾個主要的測試內(nèi)容：
3.3.1 用戶吞吐量（即傳輸速率）
DT中的用戶吞吐量測試與CQT中的測試有一定的區(qū)別。在DT中，由于移動臺不斷的移動，在小區(qū)邊界要發(fā)生切換，增加了信令開銷，而且SCH一般都不能夠軟切換，另外電磁波的傳播也受到移動速度的影響，因此一般來說，DT中的吞吐量要比CQT中的小。
3.3.1 SCH速率分布
由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅緯o移動臺分配SCH，在分配的同時，指配SCH的傳輸速率。聯(lián)通現(xiàn)階段有1x(9.6kbps)，2x(16.2kbps)，4x(38.4kbps)，8x(76.8kbps)，16x(153.6kbps)這幾種速率。在DT中，我們統(tǒng)計各種速率（1x，2x，4x，8x，16x）的SCH所占的比例，然后可以繪制餅狀圖、柱狀圖或者地理圖。
3.3.2 誤幀率(FER)
誤幀率包括基本信道誤幀率（FER_FCH）和輔助信道誤幀率（FER_SCH）。誤幀率高說明無線信道質(zhì)量不好，需要調(diào)整相應(yīng)參數(shù)，使誤幀率小于一定的數(shù)值。同時可以看到，對于FCH和SCH的不同速率，F(xiàn)ER是不同的。
3.3.3 前向鏈路SCH分配時長（Forward Link SCH Burst Duration）
前向鏈路SCH分配時長，是指多個用戶在使用同一個SCH信道時，每次分配給每個用戶的使用時間。聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)一般定為16幀（320ms）或者32幀(640ms)，我們可以統(tǒng)計各種時長的分配比例，繪制餅狀或柱狀分布圖。
3.3.4 FCH激活集的大小
在CDMA中引入了軟切換技術(shù)，可以先接通新的鏈路再拆掉舊的鏈路，這樣提高了切換的可靠性和通話質(zhì)量，但是也占用了更多的信道板資源。因此有必要測量FCH激活集的大小，看看網(wǎng)絡(luò)中各種軟切換所占的比例。
3.2.5 Ec/Io
信號的Ec/Io必須超過一定的門限，這是CDMA網(wǎng)絡(luò)通信的前提。考察網(wǎng)絡(luò)中承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也必須測量Ec/Io的大小。
3.2.6 手機發(fā)射功率
CDMA手機宣傳的一個買點是其輻射功率小。在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，由于SCH的引入，數(shù)據(jù)傳輸速率提高，相應(yīng)的輻射功率也會增強，因此有必要測量數(shù)據(jù)傳輸過程中手機發(fā)射功率的大小。
4．總結(jié)
中國聯(lián)通CDMA2000 1X的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已在全國范圍內(nèi)展開，它在速度方面相對于中國移動的GPRS 有很強的優(yōu)勢。目前的GPRS理論速度雖然超過100kbps，但是實際傳送的速度只有20kbps左右。在數(shù)據(jù)通信中，速度的高低往往決定了業(yè)務(wù)的前途，因此必須最大限度發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的潛能。隨著更多用戶的加入，無線網(wǎng)絡(luò)性能有可能惡化，因此必須加強網(wǎng)絡(luò)性能的測試，優(yōu)化系統(tǒng)，為用戶提供更好的服務(wù)，這也有利于提高運營商的競爭力。
----《通訊世界》
