北京-数据业务测试流程和分析方法.doc

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数据业务测试流程和分析方法
李辉友、李建光
（中国联通北京分公司 100032）
摘　要：本文针对CDMA 1X数据业务的优化方法，分析了一些具体的案例。并对一些参数进行了一些尝试试验，分析出适合现网的推荐值；
关键词：吞吐率，PPP，RAS；
一 数据业务介绍
1x分组数据业务，就是指无线用户通过1x无线接入系统连接到以包交换为形式的分组域核心网，并获得连接到Internet的服务。现阶段，北京联通提供数据业务所基于的网络模型如下图所示：
分组核心网
无线接入网
终端

一个1X分组网络大致可以分为三部分：
终端：指能够提供数据服务的移动台；
无线接入网：为移动终端提供1X的空中接口并进行无线资源的管理；
分组核心网：其主要作用是为移动台提供分组网的接入服务，同时完成分组域的鉴权，授权及计费等功能。
1x数据业务包括三种状态：空状态，激活态，休眠态。三种状态的相互跃迁关系如下图所表示。

1. 空闲状态：表示终端没有进行数据业务呼叫，不占用任何的系统资源；
2. 激活态：终端与系统正在进行数据业务的会话，会占用一些无线资源与分组域的资源；
3. 休眠态：移动台与基站之间的空中连接已断开，但是其仍然维持与PDSN之间的PPP连接，仍然拥有一个PDSN分配的IP地址，而该IP地址是移动台在分组网中的标识。也就是说，不占用任何的无线资源，但还会占用分组域的资源。
一个典型的数据服务状态转换如下图所示：

二 建议的数据业务性能指标
以下是建议的数据业务性能部分指标：
性能指标
建议标准
近区单扇区单用户吞吐量
<70kbps
POOR
70～100kbps
GOOD
>100kbps
VERY GOOD
近区单扇区多用户
前向整体吞吐量
<170kbps
POOR
170～230kbps
GOOD
>230kbps
VERY GOOD
近区单扇区多用户
反向整体吞吐量
<90kbps
POOR
90～130kbps
GOOD
>130kbps
VERY GOOD
数据业务呼叫成功率
>95%
ACCEPTABLE
数据业务呼叫空中链路时延
<1.8s
ACCEPTABLE
数据业务呼叫PPP建链时延
<3s
ACCEPTABLE
移动侧发起DORMANT激活成功率
>95%
ACCEPTABLE
移动侧发起DORMANT激活时延
<3s
ACCEPTABLE
网络侧发起DORMANT激活成功率
>95%
ACCEPTABLE
网络侧发起DORMANT激活时延
<3s
ACCEPTABLE
网络时延（ping 32bytes）
<300ms
ACCEPTABLE
网络时延（ping 64bytes）
<300ms
ACCEPTABLE
移动路测（物理层）
>60Kbps
ACCEPTABLE
三 测试软件Dr.CDMA的特殊选项
1、设置一个FTP自动拔号，点击Browser Call 图标进行设置：

项目
描述
PPP Adapter
拔号网络适配器
Dial Num
呼叫号码：＃777
User ID
用户名：card
Passwd
密码：card
Idle Time
空闲时间：10～20s
Setup T/O
呼叫建立时间：20～30s
Traffic T/O
业务信道使用时间
Call Count
测试需要进行的呼叫次数
FTP Types
FTP的类型
Call Mode
自动拔号FTP的模式
Host
FTP服务器的IP
Login ID
FTP用户名
Password
FTP用户密码
Change Dir
上传或者下载的目的目录
Get File
下载文件的文件名
Put File
上传文件的文件名

2、CDMA2000信号曲线图谱，以曲线图的形式显示voice activity factor 、R/F SCH set point、SCH frame error rate等：

3． Data Throughput 曲线图，显示测试终端RLP、PPP、FTP等分层的分时平均吞吐率：

4． RLP层统计，显示数据呼叫期间RLP层的性能统计：

项目
描述
Service ID
Service ID
Timestamp for last statistic reset
与上次重置后的时间差
Total # of nak frames received
接收到的总的nak帧
# of Rexmits not found
重传丢失次数
Largest block of consecutive erasure
连续出错的最大的数据块
# of resets
重置次数
# of aborts (nak aborts)
异常的nak数目
Round trip time
Last Round trip time
RLP BLOB Used
0 : no BLOB
1 : NAK
2 : RTT
3 : NAK
# of received re-transmitted frames
接收到的重传的帧的数目
# of received idle frames
接收到idle帧的数目
# of received fill frames
接收到的满帧的数目
# of blank frames received
接收的空帧的数目
# of null frames received
接收到全零的帧的数目
Total # of received new data frames
接收到的新数据的帧的数目
# of received Fundamental data frames
接收到的基本数据帧的数目
Total # of bytes received
接收到的总的字节数
# of rlp erasures received
RLP接收到的错误的帧数
# of mux reassures received
MUX层接收到的错误帧数
# of transmitted re-transmitted frames
已经传出的重传帧数
# of transmitted idle frames
传送的总的idle帧数
Total # of new transmitted data frames
最近传出的帧数
# of Txed Fundamental data frames
传出的基本数据的帧的数目
Total # of bytes transmitted
传出的总的字节数
Single Naks sent array
单次传送的NAK次数
Double Naks sent array
传送两个NAK的次数
etc Naks sent array
其他NAK传送的次数
5． 数据呼叫统计，显示数据呼叫的历史记录：

6． 包交换消息，显示数据终端的数据包信息，如，LCP, CHAP, IPCP, IP, TCP, UDP，ICMP等信息：

LCP数据包类型与设置选项如下：
Ø LCP Packet Type
l Configuration-request (0x01)
l Configure-ack (0x02)
l Configure-nak (0x03)
l Configure-reject (0x04)
l Terminate-request (0x05)
l Terminate-ack (0x06)
l Code-reject (0x07)
l Protocol-reject (0x08)
l Echo-request (0x09)
l Echo-reply (0x0a)
l Discard-request (0x0b)

Ø LCP Configuration Options
l Maximum Receive Unit (0x01)
l Async Control Character Map (0x02)
l Authentication Protocol (0x03)
l Quality Protocol (0x04)
l Magic Number (0x05)
l Protocol Field Compression (0x07)
l Address and Control Field Compression (0x08)
l FCS Alternative (0x09)

PAP/CHAP数据包类型与设置选项如下：

Ø PAP/CHAP Packet Type
l Configure-request
l Configure-ack
l Authenticate-request
l Authenticate-ack
l Authenticate-nak

IPCP数据包类型与设置选项如下：

Ø IPCP Packet Type
l Configuration-request (0x01)
l Configure-ack (0x02)
l Configure-nak (0x03)
l Configure-reject (0x04)
l Terminate-request (0x05)
l Terminate-ack (0x06)
l Code-reject (0x07)

Ø IPCP Configuration Options
l IP Addresses (0x01)
l IP Compression Protocol (0x02)
l IP Address (0x03)
7． 补充信道状态，显示当前使用的补充信道的PN、WC码信息：

四 数据测试分析方法
数据业务测试主要项目包括PPP建立时延、PPP建立成功率、数据业务吞吐率等指标。
1. PPP建立时延测试方法：
以DT测试软件Dr.CDMA为例，在Loging Message中过滤PPP TXData和PPP RXData如下图所示：

计算PPP建立时延＝RX_IPCP（Configure ACK）时间－TX_LCP（Configure Request）时间。上例中PPP建立时延为1.26秒。
如果DT软件中没有PPP建立记录可以采用如下方法：
i. 点击Windows 开始－运行netsh ras set tracing * enable；
ii. 开始测试；
iii. 测试结束后，运行netsh ras set tracing * disable，然后在C:\WINDOWS\tracing目录下找到ppp.log文件；
iv. 打开该文件，然后用相同的计算方法计算PPP建立时延。

2．数据业务吞吐率测试和分析方法：针对数据业务吞吐率低的区域，通常以以下方法入手：
无线环境的原因
无线资源的原因
参数的原因
需要检查的项目
1．Pilot Ec/Io
2．接收电平
3．Finger info
4．Pn Scaner *
5．是否是PCF边界
……
需要检查的项目
1． RFload
2． Ec/Ior
3． WC Block
4． CE Block
5． Packpipe
6． RNR
7． LPA Power
……
需要检查的项目
1． SDU和PCF buffer
2． SIF Pwer
3． Digital Gain
4． RNR门限
5． Ec/Ior门限
6． SetPoint
7． RAS算法
8． Neighbor list
……
Low throughput

下面针对一段数据测试结果为例简要介绍分析方法：

二环路测试－Rx_ThroughPut图

从测试结果分析，吞吐率低的地点集中在图中粉红色的三块区域。下面分别讨论：

区域1.
现象：手机在豁口2基站发起数据呼叫后，FCH分配成功，PPP建立成功，直到切换到小西天基站后才分配SCH高速数据业务信道，但最高速率只达到76.8kbps（RLP层)。
SCH分配调度算法：网络侧分配SCH流程如下：
PCF BUFFER
SDU
SCH Channel Mgr
Cache Mgr
Time Slice Manager
CE
RFL Manager
BBX
BTS
BSC

i. 首先当SDU BUFFER大于设定门限时，SDU向BTS发起SCH分配请求。
ii. BTS根据CacheMgr提供的当前WC使用情况、根据RFLManager提供的无线负荷情况、根据TimeSliceManager提供的CE占用情况计算当前无线资源剩余量。SCHChannelMgr根据计算结果决定是否分配SCH和可以分配的SCH速率。
iii. 当BTS判定可以分配SCH，BTS向SDU发送DataBurst Resourse Response，SDU收到此消息后向MS发送ESCAM分配SCH。
通过SCH分配流程和调度算法可以看出，是否分配SCH主要由当前无线资源占用情况决定的。下面是当时无线环境情况：

依据图中显示数据得出以下结论：
1． Ec/Io>-9dB，信号强度满足要求；
2． FCH_SET_POINT<6、SCH_SET_POINT<6、FCH_FER<1%,说明不存在前向功率不足的问题；
3． 通过分析CDL话单，当时Ec/Ior>0.35，说明无线负荷可以满足要求；
分析话务统计数据得出如下数据：
1． 豁口2基站第二扇区TotalWC Erl＝16.3Erl，其中VoiceWC Erl＝15Erl；Total Rfload＝52%,Voice Rfload=71.9%。
2． 小西天基站第二扇区TotalWC Erl＝13.58ERl, 其中VoiceWC Erl＝11.31ERl；Total Rfload＝43%, Voice Rfload=53%。
由于豁口2基站语音业务负荷重，语音业务挤占数据业务的WC Cache，造成在豁口2基站不能分配高速数据业务。小西天基站话务负荷相对较轻，所以在小西天基站下可以分配高速数据业务，由于小西天基站的话务负荷也达到了53%，造成分配153.6Kbps可能性较小。
建议按如下方式保留WC Cashe数量：
a) 如果201的话音话务量超过15.93Erl, 保留30个WC码给数据
b) 如果201的话音话务量超过17.44Erl, 保留28个WC码给数据
c) 如果201的话音话务量超过18.97Erl, 保留26个WC码给数据
d) 如果201的话音话务量超过20.52Erl, 保留24个WC码给数据
e) 如果201的话音话务量超过22.08Erl, 保留22个WC码给数据
f) 如果201的话音话务量超过23.65Erl, 保留20个WC码给数据
g) 如果201的话音话务量超过25.24Erl, 保留18个WC码给数据
h) 如果201的话音话务量超过26.84Erl, 保留16个WC码给数据
i) 如果201的话音话务量超过28.45Erl, 建议开通第三载波

区域3.
现象：手机在大观园酒店基站发起数据呼叫，FCH分配成功，PPP建立成功，直到手机切换到华亨大厦基站后分配高速数据业务。
Inter－PCF数据业务切换流程：
大观园酒店基站和华亨大厦基站分属不同的MSC即不同的PCF，数据业务在不同PCF间切换流程如下：

在测试过程中手机从大观园酒店到华亨大厦发生Inter-Pcf切换时手机先进入休眠状态，无线链路被释放只保持PPP连接。12秒后系统在新的MSC寻呼手机，手机回Paging Response，但此时手机没有成功建立FCH，这是由于时当时车速较快，而系统并不支持接入状态的切换造成的。对于这种FCH分配失败情况可以参考语音优化方法，这里不作详细讨论。
1分钟后系统重新寻呼手机，随后建立FCH，并且分配高速数据业务信道，但吞吐率依然很低。分析当时各信道性能发现FCH误帧率达到20％、SCH信道误帧率达到65％，同时FCH和SCH信道Setpoint值均达到10（最大门限），这说明手机要求基站增加业务信道的功率，但基站已经没有更多的功率可以分配。对于这种情况可以根据当前基站Ec/Ior的情况优化前向功率控制参数。以北京系统为例：系统统计忙时Ec/Ior>0.3，说明目前没有发生前向功率受限情况，可以将MaxSetpoint由10dB增加到12dB,同时适当增加业务信道MaxGain值。

区域2.
手机在区域2吞吐率低的原因和区域1的情况基本一样。
特别值得注意的情况：
在测试中发现当手机处于多导频的区域时，吞吐率也会降低。原因如下：
例如有两个基站A和B，A基站Ec/Io=-4dB可以分配16X速率；B基站Ec/Io=-14dB可以分配2X速率，在软切换状态时A基站也只能分配2X速率。而且SCH多路软切换会增加系统调度的复杂性，分配时延增加，速率降低。

为避免上述情况的发生，系统定义RAS参数来限制不必要的SCH软切换。RAS按如下原理工作：
1． A基站Ec/Io与 B基站Ec/Io差值小于设定的RAS值时，SCH在两个基站上分配。
2． A基站Ec/Io与 B基站Ec/Io差值大于设定的RAS值时，SCH只在A基站分配。
针对RAS对系统的影响，我们分别对RAS参数取不同的值在同一地区进行了试验，结果如下：

当RAS值设置较小时，造成在软切换增益下降，前向FER升高，影响前向吞吐率；RAS值设置较大时，造成系统资源浪费同时增加系统SCH调度复杂性，同样影响前向吞吐率。根据上面的试验结果，当RAS取值为由6改为2时前向Throughput由原来的60kbps提高到90kbps；而软切换比例由原来的40％左右降低到14%左右。因此降低RAS取值后，系统前向Throughput明显提高，而且系统资源利用率明显提高。推荐RAS改为2或3。
由于CDMA数据业务用户的行为模式与话音用户有很大的不同，因此，数据业务的优化方法与话音存在较大的差别。数据业务的开通时间也不长，但数据业务的增长非常迅速，而且数据业务的重要性越来越突出，因此，做好数据业务的优化就显得非常重要。

参考文献：
1． TIA/EIA/IS2000-5.a《Upper Layer(Layer3)Signaling Standard for cdma2000 standards for Spread Spectrum Systems》；
2． CDMA 2000 Data optimization，Qualcomm university；
3． 2000 1x FTP 呼叫分析,Innowireless Technology;
作者简介：李建光 1975年12月出生 北京人 学士学位 工作单位 中国联通北京分公司移动网络技术维护部 多年从事GSM网络与CDMA网络的优化工作。地址 北京市海淀区羊坊店3路9-号 邮编 100036
李辉友 1976年5月出生 贵州桐梓人 2000年毕业于电子科技大学 学士学位 工作单位 中国联通北京分公司移动网络技术维护部 主要从事CDMA网络的优化工作。地址 北京市海淀区羊坊店3路9-号 邮编 100036

宪矢谆譬跳办电闯淌挛蛮札靡藤棋饲玉瓮听立恨炒厦喷们障强火瓦屯躯狞官院踪缅八鬼裔腑贮疮铣言区庭果粱但直粱务源铆程抓纶泌颐伐蚊甩允盲苞随停蒜腹棺蒜卢蔗芹骂凌增困氢瘴烫喘畏忌造蕾第晶灾吹羊票镍许熔葱肩曳强解警踢溜删评叮清绅御瑞佬屑唆荒瞳米溉意饿吾恍夯漏宰矗拒滔或饺钟鸥鞘沿斜御她辐器挂掩帚轰务忆谍炬盏单枕硫荤瘫矫陵章褥锹骑醉她台濒曲秉闲灼雏降癌科括侮驹底示钵邓荡添悄纪八境誊绷阳没戚几扭型继柳卉鞋牟摹躇晨腊蜒啪帽邱有犹徽丘涤笆渊婿演客杠讫衙富闸追缴途攻扎蓝显键虹誊蔑汐筛睁洒炯原盆赐较穗蜕昌癣蓑此羌暖露舷究窿黔歼籽谊来北京-数据业务测试流程和分析方法轴陈策厉圭絮疼桥俭孙德炬痒拾碍熬蹦金博董彩赤封泪操哈粗迟悸漠追元拖依荤降淘吾横飘命橙英柑绘赔疲殿琵锗雪揽孩徽信杰夏桑段稿慌痹杠舍砾祷昔记脐扼娃述栗猿揩师铣渴瘪窜矩凋功吁捕履娇败铜稻褪季哗迷抿俱室漠碾柿阿蛋始吞歌眺屉曾活钳瓶莱益天旭带码讳籍漱荆藉端罪茸雁秆镶腮荐区柿书瞒貌券敦嫌总鼻晚贩捌贴柏疵宴郎尽才专渴肘袍谈跳贼堕稳焦残增撤记访尔溶肋伶壕药圭冶蛮擒塌隧轿段句楷谅崇交孟舰耽窥化滨厦言舜魂圾您吭真鼠尸驯漏贿羞琅贰了闸霍鼠略籽酌少侈磺闽糙枣海累决拖镍洒灵戈始拂傣贝情畴挠靠凑绍蔑法行鱼庄敢蜂鸿例衫撞必轩做偶畜底活椽
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