cdma2000 1xEVDO網(wǎng)絡(luò)性能測試

　　摘要：本文主要介紹了cdma2000 1xEVDO無線網(wǎng)絡(luò)性能、服務(wù)質(zhì)量、1x/DO網(wǎng)間性能等的測試方法和測試過程。

　　關(guān)鍵詞：EVDO 覆蓋 吞吐量 速率控制 功率控制 DRC HARQ

一、引言

　　近兩年來，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)向多樣性、大容量性和非對稱性方向發(fā)展，而cdma2000 1X的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力非常有限，峰值速率僅為153.6kbps，不能滿足未來業(yè)務(wù)需求。為此中國聯(lián)通在天津等地組建cdma2000 1xEVDO試驗網(wǎng)，估計在2006年會大規(guī)模商用。cdma2000 1xEVDO是高速不對稱性分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的解決方案，前向鏈路峰值速率約高達2.4576 Mbps/(Sector)，反向鏈路峰值速率仍為153.6kbps。網(wǎng)絡(luò)性能測試在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和完善過程中起著非常重要的作用，本文對cdma2000 1xEVDO無線網(wǎng)絡(luò)性能、服務(wù)質(zhì)量和1x/DO網(wǎng)間性能的測試方法進行了細致介紹。

二、cdma2000 1xEVDO網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)簡介

　　cdma2000 1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)主要由AT、AN(包括BTS和PCF)、AN AAA、PDSN、AAA等設(shè)備構(gòu)成。設(shè)備接口方面主要包括空中接口、A10/A11接口、A12、A13接口。其中A10/A11接口的功能與cdma2000 1X相同。A12接口連接AN與AN AAA，該接口主要完成AN級的認證功能。A13接口主要用于不同AN間切換時AT相關(guān)信息的交換。圖1給出了cdma2000 1xEV-DO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。



　　cdma2000 1xEV-DO反向鏈路采用了速率控制技術(shù)，前向鏈路采用了優(yōu)化調(diào)度、速率控制、自適應(yīng)調(diào)制編碼和信道時分等技術(shù)。調(diào)度技術(shù)使基站能夠根據(jù)整個系統(tǒng)實際情況，合理地安排各AT的業(yè)務(wù)請求；速率控制技術(shù)使AT能夠根據(jù)應(yīng)用需要向基站定制所需要的傳輸速率。

三、cdma2000 1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)性能測試主要內(nèi)容

　　cdma2000 1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)性能測試主要包括以下三方面內(nèi)容：

　　1、無線網(wǎng)絡(luò)性能測試，包括覆蓋、吞吐量、功率控制、切換、速率控制、HARQ和前向業(yè)務(wù)調(diào)度；

　　2、服務(wù)質(zhì)量測試，包括AT始發(fā)分組數(shù)據(jù)呼叫連接建立時間和成功率、AT側(cè)重激活時間和成功率、網(wǎng)絡(luò)側(cè)重激活時間和成功率、環(huán)路時延和長時間通信保持能力；

　　3、1x/DO網(wǎng)間性能測試，包括從僅1x覆蓋域到1x/DO覆蓋域的休眠切換、從1x/DO覆蓋域到僅1x覆蓋域的休眠切換和從1x/DO覆蓋域到僅1x覆蓋域的激活切換。
圖2 cdma2000 1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)性能測試網(wǎng)絡(luò)配置結(jié)構(gòu)圖

四、cdma2000 1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)性能測試主要工具

　　路測工具或路測軟件：主要用于采集數(shù)據(jù)，如AT接收功率、發(fā)射功率、接收信噪比(C/I和Ec/Io)、PER、RLP層吞吐量等；

　　GPS接收機：主要用于提供位置信息，與路測軟件配合使用，由路測軟件記錄位置信息；

　　后處理工具：主要用于對路測軟家采集的數(shù)據(jù)進行處理，得出直觀的2維或3維測試數(shù)據(jù)相對于時間或位置的圖形等，以便對路測結(jié)果進行分析；

　　電子地圖。

五、cdma2000 1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)性能測試測試說明

　　1、在測試過程中應(yīng)將GPS接收機置于汽車頂部，以便能很好的接收GPS衛(wèi)星信號，AT應(yīng)盡量置于車內(nèi)后部。

　　2、cdma2000 1xEV-DO下行加載采用前向鏈路用戶模擬(FLUS)方式，加載比例為占用時隙比例。

六、cdma2000 1xEV-DO網(wǎng)絡(luò)性能測試

　　1、覆蓋測試

　　覆蓋測試包括導(dǎo)頻覆蓋測試、前向業(yè)務(wù)信道覆蓋測試和反向業(yè)務(wù)信道覆蓋測試，每個測試又分成以下幾種情況來完成：

　　1)周圍小區(qū)關(guān)閉

　　i.本小區(qū)空載(打開、關(guān)閉1x載波)

　　ii.本小區(qū)加載50%(下行)

　　2)周圍小區(qū)下行加載50%

　　i.本小區(qū)空載

　　ii.本小區(qū)加載50%(下行)

　　覆蓋測試均以基站處為起點，沿徑向路線以20～40km/h的速度向小區(qū)邊緣行駛，導(dǎo)頻覆蓋測試AT始終處于待機狀態(tài)，前向業(yè)務(wù)信道覆蓋測試和反向業(yè)務(wù)信道覆蓋測試AT則分別下載和上傳足夠大的文件。導(dǎo)頻覆蓋測試獲得在各種情況下的Ec/Io和前向接收功率相對于位置變化的曲線圖，前向業(yè)務(wù)信道覆蓋測試獲得DRC、前向接收功率、AT發(fā)射功率和前向業(yè)務(wù)信道PER相對于位置變化的曲線圖以及多層(RLP層、應(yīng)用層)瞬時數(shù)據(jù)速率的分布圖，反向業(yè)務(wù)信道覆蓋測試獲得RRI、前向接收功率和AT發(fā)射功率相對于位置變化的曲線圖以及反向PER和AN接收功率相對于時間變化的曲線圖。圖3給出了一個經(jīng)過后處理后得到的Ec/Io相對于位置變化的曲線圖。通過后處理得到的各種圖形可以判斷小區(qū)覆蓋邊緣以及前、反向高速、中速和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)。

　　2、吞吐量測試

　　吞吐量測試包括單用戶小區(qū)吞吐量測試和多用戶小區(qū)吞吐量測試，且分別進行定點和移動2種情況的測試，每個測試又分成以下幾種情況來完成：

　　1)在只有單小區(qū)工作的條件下(打開、關(guān)閉1x載波)

　　2)在周圍相鄰小區(qū)同時工作并加載50%的條件下

　　單用戶定點吞吐量測試以及多用戶定點和移動吞吐量測試均是在周圍相鄰小區(qū)同時工作并加載50%的條件下根據(jù)C/I確定近、中、遠3點，其它情況的測試按照相同的近、中、遠3點進行測試。

　　近點：C/I=10dB以上；

　　中點：C/I=5～10dB；

　　遠點：C/I=0～5dB；

　　具體測試方法如下：

　　1)單用戶定點前、反向吞吐量測試：分別在近、中、遠3點下載或上傳足夠大的文件，持續(xù)6分鐘，分別統(tǒng)計RLP層和應(yīng)用層的前、反向吞吐量。

　　2)單用戶移動前、反向吞吐量測試：均以基站處為起點，下載或上傳足夠大的文件，沿徑向路線以20～40km/h的速度向小區(qū)邊緣行駛，分別統(tǒng)計RLP層和應(yīng)用層的前、反向吞吐量。

　　3)多用戶定點前、反向吞吐量測試：將AT分布于各個點，近點3臺，中點3臺，遠點2臺，各AT同時發(fā)起FTP下載或上傳并保持連續(xù)約6分鐘(文件應(yīng)足夠大)，各AT同時斷開，記錄各AT總的下載或上傳字節(jié)數(shù)和下載或上傳時間，統(tǒng)計總的前、反向吞吐量。

　　4)多用戶移動前、反向吞吐量測試：將AT分布于各個點，近點3臺，中點3臺，遠點2臺，各AT同時發(fā)起FTP下載或上傳并保持連續(xù)(下載文件應(yīng)足夠大)，各測試車攜這些AT，沿各自的環(huán)形路線以20～40km/h的速度等速移動，每輛車回到起點時同時結(jié)束，記錄各AT總的下載或上傳字節(jié)數(shù)和下載或上傳時間，統(tǒng)計總的前、反向吞吐量。

　　3、功率控制

　　cdma2000 1xEV-DO系統(tǒng)中基站以全功率發(fā)射，下行沒有功率控制，這里的功率控制是指對上行鏈路的功率控制。對于外環(huán)功率控制主要檢驗各項業(yè)務(wù)得到需要的服務(wù)質(zhì)量(如PER)，對于內(nèi)環(huán)功率控制主要檢驗其按照外環(huán)指定的Eb/N0目標(biāo)值調(diào)整AT發(fā)射功率的能力。

　　在被測小區(qū)里選取測試徑向路線，距離基站從遠到近，激活反向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，分別以低速=5km/h、中速=30km/h、高速>=60km/h沿測試路線移動，在AT側(cè)記錄主導(dǎo)頻Ec/Io和AT發(fā)射功率，在AN側(cè)記錄Eb/N0和上行PER。根據(jù)測試記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)功率控制性能的好壞。

　　4、cdma2000 1xEV-DO系統(tǒng)內(nèi)切換

　　cdma2000 1xEV-DO系統(tǒng)內(nèi)切換測試包括同一個PDSN內(nèi)PCF間休眠切換(同載頻)成功率、同一個PDSN內(nèi)PCF間激活切換(同載頻)成功率和同一個PDSN內(nèi)PCF間異頻休眠切換成功率。

　　用4部AT建立數(shù)據(jù)呼叫連接，沿測試路線以不同的速度移動(建議中速=30km/h，高速>=60km/h)，4部AT共進行100次切換，通過監(jiān)測AT的狀態(tài)、AT捕獲的導(dǎo)頻信號和有效集情況來判斷AT是否發(fā)生切換和掉話，通過觀察A接口或與AT相連的監(jiān)視軟件上的信令，來監(jiān)測切換時信令交互是否正確，每次切換結(jié)束后均要檢查數(shù)據(jù)是否能正常傳輸，且切換前后，AT的IP地址是否保持不變。

　　5、前向鏈路DRC速率驗證

　　前向鏈路DRC速率驗證測試項驗證一個單用戶能夠按照所有可能的DRC值向系統(tǒng)請求和接收特定的數(shù)據(jù)速率。

　　將AT置于小區(qū)近點，在系統(tǒng)側(cè)設(shè)置RL MAC transition probabilities vector為1，開啟AN側(cè)外環(huán)功率控制功能，并關(guān)閉AT側(cè)“Early Termination”功能(即HARQ功能)，使用AT指令依次設(shè)置AT的DRC值從0x1到0x0c，AT通過FTP下載文件并保持，文件大小依據(jù)速率的不同而不同(如：1M、2MB、5MB、10MB), 下載結(jié)束后，驗證測量的吞吐量與AT所請求的DRC速率是否一致。

　　6、 HARQ功能驗證

　　HARQ功能是cdma2000 1xEV-DO中采用的一種新技術(shù)，在出錯重傳的操作中融合了前向糾錯(FEC)的功能，使得每一次分組包的發(fā)送都有益于分組包的最終正確解碼，因而可以改善系統(tǒng)吞吐量。

　　將4部AT置于小區(qū)近點，開啟RL MAC功能和AN側(cè)外環(huán)功率控制功能，使用AT指令設(shè)置4部AT的DRC值為0x3，在AT側(cè)的“Early Termination”功能開啟和關(guān)閉2種情況下，4部AT同時發(fā)起數(shù)據(jù)呼叫，使用FTP下載文件并保持至少4分鐘，之后同時斷開4部AT的數(shù)據(jù)連接，比較開啟和關(guān)閉HARQ功能時，小區(qū)的吞吐量，以評估HARQ功能是否可以改善系統(tǒng)吞吐量。

　　7、業(yè)務(wù)調(diào)度(多用戶分集)

　　業(yè)務(wù)調(diào)度算法能利用多用戶環(huán)境下的分集增益使系統(tǒng)吞吐量最大化，并保持多用戶之間的公平性，維持可接受的包延遲率。業(yè)務(wù)調(diào)度的測試目的是測試采用的調(diào)度算法是否可以在某種程度上提高系統(tǒng)吞吐量，保持用戶間公平。

　　將多部AT置于小區(qū)中點，分別使用1部、2部、3部、4部、5部、6部、7部和8部AT通過FTP下載文件并保持至少4分鐘，同時斷開各AT的數(shù)據(jù)呼叫，計算AT數(shù)目不同時各AT的前向吞吐量，并計算AT數(shù)目不同時小區(qū)前向鏈路吞吐量。

　　8、AT始發(fā)分組數(shù)據(jù)呼叫連接建立時間和成功率；

　　AT發(fā)起一個分組數(shù)據(jù)呼叫，分析信令信息以確定數(shù)據(jù)呼叫連接建立時間(從AT發(fā)起第一個LCP Configure-Req消息到最后一個IPCP Configure-Ack消息間的時間間隔)，保持60秒，然后去激活，斷開PPP連接，間隔30秒后重復(fù)以上步驟50次，計算平均分組數(shù)據(jù)呼叫連接建立時間和分組數(shù)據(jù)呼叫成功率。

　　9、AT側(cè)發(fā)起的重激活時間和成功率

　　在AT處于休眠狀態(tài)下，從AT側(cè)用ping命令重激活數(shù)據(jù)呼叫，檢查數(shù)據(jù)呼叫是否被激活，若成功重激活，記錄重激活所需時間(AT處于休眠狀態(tài)時在AT側(cè)用ping命令將呼叫重激活的時間記為RTD_dormant，當(dāng)AT處于激活狀態(tài)時重復(fù)ping命令，記為RTD_active，則重激活時間=RTD_dormant-RTD_active)，保持一段時間不傳輸分組數(shù)據(jù)，手機進入休眠狀態(tài)，再重復(fù)以上步驟50次，計算平均重激活時間和重激活成功率。

　　10、網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的重激活時間和成功率

　　在AT處于休眠狀態(tài)下，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)用ping命令重激活數(shù)據(jù)呼叫，檢查數(shù)據(jù)呼叫是否被激活，若成功重激活，記錄重激活所需時間(AT處于休眠狀態(tài)時在網(wǎng)絡(luò)側(cè)用ping命令將呼叫重激活的時間記為RTD_dormant，當(dāng)AT處于激活狀態(tài)時重復(fù)ping命令，記為RTD_active，則重激活時間=RTD_dormant-RTD_active)，保持一段時間不傳輸分組數(shù)據(jù)，手機進入休眠狀態(tài)，再重復(fù)以上步驟50次，計算平均重激活時間和重激活成功率。

　　11、環(huán)路時延

　　在AT處于激活狀態(tài)下，在AT側(cè)ping網(wǎng)絡(luò)側(cè)的服務(wù)器，ping負荷分別為8、32、56字節(jié)，針對每種負荷，重復(fù)200次，間隔1s，統(tǒng)計平均環(huán)路時延。

　　12、長時間通信保持能力

　　AT發(fā)起數(shù)據(jù)呼叫，并與網(wǎng)絡(luò)之間保持數(shù)據(jù)傳輸，超過30分鐘后，可斷掉連接�？蓽y三次，任一次測試所得的保持時間超過30分鐘即可。如果三次測試均未達到要求，記錄保持的最長時間。

　　13、從僅1x覆蓋域到1x/DO覆蓋域的休眠切換

　　在AT處于休眠狀態(tài)下，沿測試路線以中速從僅1x覆蓋域移動到1x/DO覆蓋域，在1x/DO覆蓋域內(nèi)激活數(shù)據(jù)呼叫，AT應(yīng)使用DO服務(wù)，并且切換前后AT的IP地址應(yīng)保持不變。

　　14、從1x/DO覆蓋域到僅1x覆蓋域的休眠切換

　　在AT處于休眠狀態(tài)下，沿測試路線以中速從1x/DO覆蓋域移動到僅1x覆蓋域，在僅1x覆蓋域內(nèi)激活數(shù)據(jù)呼叫，AT應(yīng)使用1x服務(wù)，并且切換前后AT的IP地址應(yīng)保持不變。

　　15、從1x/DO覆蓋域到僅1x覆蓋域的激活切換

　　在AT處于激活狀態(tài)下，用ping命令確保AT始終處于激活狀態(tài)，沿測試路線以中速從1x/DO覆蓋域移動到僅1x覆蓋域，切換應(yīng)正常(DO業(yè)務(wù)結(jié)束，1x業(yè)務(wù)建立)，ping應(yīng)繼續(xù)進行。

七、結(jié)束語

　　網(wǎng)絡(luò)性能測試是cdma2000 1xEVDO系統(tǒng)實際運營過程中的一個重要環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)性能測試一可以了解網(wǎng)絡(luò)性能，二可以為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供參數(shù)采集和數(shù)據(jù)分析，找出影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因，從而不斷地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的資源配置，改善網(wǎng)絡(luò)的運行環(huán)境，提高網(wǎng)絡(luò)的運行質(zhì)量，為業(yè)務(wù)發(fā)展提供強有力的網(wǎng)絡(luò)保障。