CDMA1x数据网络优化思路

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  随着CDMA1x数据用户的快速增长,针对CDMA1x的数据网络优化已经迫在眉睫。由于数据和语音的优化既有不同点但也有相同点,在语音优化基础上对数据优化进行有益的尝试和探索,是很有必要的。本文结合广州所做的数据优化经验,对CDMA1x数据优化的思路进行了总结。

  CDMA1x语音优化的目标是提高呼叫建立成功率,降低掉话率、减少阻塞,消除网络覆盖盲点,在这些方面数据优化和语音类似,但是数据业务更需要关注的是数据的传输速率,数据优化就是找出影响传输速度的原因加以优化。CDMA语音由于采用软切换技术极大地减少了掉话概率,而1x数据传输是由FCH和SCH组成,FCH主要传送信令和部分数据,采用和语音相同的软切换技术;SCH承载数据,在前向采用硬切换,而反向仍采用软切换。

  为了降低语音的掉话,相邻基站之间的覆盖区域需要保持一定的重叠,在这个区域各导频信号强度相当,容易造成前向SCH频繁切换,导致数据速率下降,所以数据业务要求有主导频或较纯净的导频,这同语音的要求相矛盾。所以良好的无线环境是高速数据传输的前提,导频污染或者没有主导频都将极大地影响传输速度。在优化过程中,应结合二者共同之处进行重点优化,对其不同之处应以语音服务为主,尽力提高数据的服务质量。

  一、数据网络性能的评估

  数据网络的评估主要从两个方面来进行:指标评估和容量评估。

  1.指标评估

  从统计方面可以对整个数据网络的性能进行初步评估,指出网络存在的问题,为下一步的数据网络优化指出方向,所以数据网络评估这一环节非常重要,是整个数据网络优化的前提。统计指标分为PDSN(PCF)和无线两大部分。关键指标(KPI)包括3GDataEstablishedCall Rate(数据呼叫建立成功率)、3G Data Drop Call Rate(数据掉话率)、3G Data Burst rate – Forward (前向突发速率)、3G Data Burst rate – Reverse (反向突发速率)和PPP connection successful Rate (点对点连接成功率)。

  确定关键指标正常值的范围,对于较差的指标寻找出具体的原因,加以优化解决。相应的二级KPI指标数量很多,对于具体问题的处理有非常大的指引作用。

  2.容量评估

  容量评估分为分组域、传输域、基站容量、无线容量四大部分,各自所对应于网元PCF、PacketPipe、ChannelElement、WalshCode、RF Power。几个网元之间是串连关系,系统性能决定于其中的最差环节,各个节点的性能都能影响到整个系统的性能。由于分组域、传输、信道的容量可以通过统计发现,并且扩容后就能解决;而Walsh Code的容量是固定的,如果出现了阻塞,只能通过控制覆盖区域来减少软切换容量或增加载频解决;另外,如果RF Power出现问题也是很难解决的,如功率过载,也只能通过增加载频解决。CDMA网络数据业务性能的关键还是在无线侧,无线环境复杂多变,需要考虑的因素很多,是优化中的重点和难点。

  二、CDMA1x数据优化

  1.数据参数优化

  参数优化是数据优化中很重要的一步,由于广州的数据优化一直没有大规模开展,所以关于数据参数的设置都是开站时的默认设置,在使用过程中就需要统一数据参数的设置。特别需要关注的是切换参数和功率参数的设置。

  ①切换参数优化:系统从FFCH激活集中选择Ec/Io最好的一个导频作为AnchorCell并建立SCH传输数据,如果有新的导频强度比AnchorCell的导频强度大且Anchor Hysteresis threshold的持续时间达到Anchor Monitoring Interval 时,系统就会进行Anchor Transfer,即断开原来的FSCH,同新的Anchor Cell建立FSCH。Anchor hysteresis threshold设置过大将阻碍终端快速地切换到更好的导频上,而设置过小又容易造成在强度相当的导频之间频繁切换,对速率产生很大影响。如在对某室内分布的优化中,实际测试的速率只有40~50kbit/s,从容量分析并没有阻塞,而Anchor Transfer Rate则高达65%,这个值对于导频比较纯净的室内是偏大的。随后将anchor hysteresis threshold从1dB调整为2dB,数据速率则从40~50上升到了90~100kbit/s,anchor transfer rate也从65%下降到40%,明显减少了FSCH的硬切换。并提高了前向突发速率。

  ②功率参数优化:功率参数的设置对数据速率的影响很大,在朗讯系统中,关键是maxpower和CBRAttenuation 两个参数。max power是设置扇区载频的最大输出功率,一般值是20瓦。CBR Attenuation 是数字衰减(单位dB),增加3dB就是输出功率衰减一半,两者之间的关系是对应的。为了验证两者不匹配对数据性能的影响,选择了在单载频话务量为10Erl、Rx Power>-70dBm、Ec/Io>-5dB、Number of active PN=1的基站验证。表1是测试的结果。



(注:由于是测试结果,与计算结果可能会存在误差)

  从四种参数设置的测试情况来看,当maxpower=10w/CBRATT=2dB时,数据下载速率明显比其他三种情况低;说明当maxpower参数设置过小且与CBR衰减不同步时,基站会认为前向功率不足而拒绝手机的高速率请求,继而对前向数据速率造成较大影响。因此对系统中maxpower过小且与CBR衰减不同步的设置必须改正。

  2.多载频间数据业务负荷均衡优化

  根据双载频区域目前各载频的基站配置和话务量分布情况,对话务分布参数进行调整,可使数据业务在双载频间的分配更加合理,并能充分利用各载频资源,提高数据业务性能。在双载频开通时,其设置方式为:2G手机全部在第一载频;3G手机根据Hash算法平均分配在两个载频;双载频区域数据业务全部使用第二载频。这种设置考虑的因素为:第一载频的容量配置大于第二载频;2G手机在全网的比例有30%。随着3G手机的增加和数据业务的发展,2G手机在双载频区域里面的比例从30%下降为10%,实际网络中第二载频的话务量已经大于第一载频。为了充分利用现网资源给用户提供优质的服务,进行话务和数据的分配均衡很有必要。经过调整后,在核心区域3G语音和数据待机时仍按照Hash算法在双载频间进行分配,开始呼叫时根据各载频的RFloading进行调节,保证各载频的负荷均等;在边界扇区,手机和无线终端都待机在第一载频,业务信道分配时使语音尽量分配在第一载频避免载频间硬切换,而数据全部分配到第二载频,充分利用第二载频的容量。通过统计对比,调整后网络的负荷更加均衡,数据速率得到5~10kbit/s左右的提高。

  3.前向数据速率请求算法优化

  交换机根据RLPBuffer(无线链路协议缓存)中数据块大小向基站请求传送速率,基站根据资源中心(功率、信道、walshcode、分组管)情况确定分配何种速率。当RLPBuffer中的数据大小达到某一速率的最小要求时,交换机才能向资源中心申请这一速率传输。数据块必须大于这一速率能够传输数据总量的x%加上在FSCH建立前传输的数据大小总和,x 就是FSCH Notification Threshold,一般值是50。根据这个原则,如果降低 x 值,则较小的数据块也可以申请到高速速率。

  优化过程中,在语音和数据的需求较小、网络利用率较低的郊区,有充足的容量和纯净的导频,可以降低高速数据申请门限;在室内微蜂窝、机场等重要场所,在确保语音容量的前提下,可以适当降低门限值;而在市区,话务量高、导频杂乱,调整门限值对性能几乎没有影响,不建议调整。

  4.干扰查找

  CDMA是一个自干扰系统,外部干扰对数据业务的性能影响很大,特别是上行干扰。数据业务消耗的功率比语音大很多,在基站侧可以用更高的功率发射来降低干扰的影响,但是无线终端的发射功率最大只有200mW,所以干扰对上行的影响最大。从统计中发现,一般上行干扰大于9dB时,基本上就不能进行高速数据传输,只能通过反向基本信道以9.6kbit/s速度传送数据,所以加强干扰查找是CDMA数据优化的一项重要的日常工作。

  5.终端性能和非法用户的查找

  在数据优化中,终端性能对数据网络的指标影响非常大,特别是行业应用中使用的CDMA1x数据模块。

  去年11月份开始,我们在实际的网络应用中发现,数据业务的呼叫建立成功率和掉话率突然上升到一个较高的水平,从统计和实地测试中却没有发现问题。在朗讯的大力配合下,我们根据系统的PCMD数据,对每个数据掉话进行分析,最终发现是车载定位系统造成的。当车辆发动的时候,定位模块就拨号上网,报告自己的GPS信息;车辆熄火的时候,由于模块设计的不完善,没有主动发出关闭连接的请求,而是直接关闭电源,造成掉话。由于模块数量大约有几千台,经过统计,每天大约75%的数据掉话都是由于这些模块造成的。对呼叫建立成功率影响最大的是一些模块没有开通数据功能或欠费,不断尝试接入系统,却屡被拒绝。

  三、总结

  对于CDMA1x数据网络性能的评估和优化目标,目前还没有一个比较成熟的体系和实施方案,数据优化工作还处于探索阶段。根据目前的经验,对于数据网络的优化可分为三个步骤进行实施:对现网的各项数据指标进行分析,评估现有数据网络性能;对某些差的指标寻找原因,并制定针对性的优化措施;从统计分析和投诉方面找出有问题的点和小区,进行有针对的优化。

----《通信世界》

作者:陈孟尝 钟豫粤 史俊辉 潘声勇   
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