CDMA2000網絡測試方法

cdma2O00標準是國際上公認的 3G標準之一，是由IS-95標準演變而來的。cdma2000可以同時支持高速分組數據業務與話音業務。與IS-95相比，cdma2000 1X的話音容量增加了將近一倍，前向和反向鏈路理論上最高的突發數據速率可達到 624kbit／s(版本 0可支持的最高數據速率為 316．8kbit／s，版本 A可支持的最高數據速率為624．Okbit／s）。另外，由于cdma2000與IS-95具有良好的兼容性，從現有的IS-95網絡升級到cdma200O非常方便。

當然，cdma2000高性能的實現依賴于網絡的設計和建設。對網絡進行全面的性能測試是移動通信網絡建設必不可少的過程，它可以幫助工程師和運營商在問題出現之前發現并解決它們，這對于新建的網絡尤其重要。因為人們對新生事物總是抱著懷疑的態度，任何一點小問題部有可能打擊消費者的信心而導致運營的失敗。在無線環境中，由于路徑損耗和多徑衰落，處于不同位置的用戶所擁有的信道質量存在著很大的差別，因而網絡的QoS對地理位置相當敏感。通常來說，我們可以用路測的方法對網絡性能進行測試。

在即將商用的3G移動網絡中，數據業務將占據更大的比例，并逐漸成為主要業務。用戶希望能夠通過無線網絡隨時隨地接入Internet。因此，諸如吞吐量、時延、時延擴展以及數據丟失率等表現數據業務性能的參數更值得我們關注。數據業務在傳輸過程中經常需要經過多個不同的網絡，而這些途經網常常難以測試，因而使得無線網絡數據業務的QoS測試變得十分困難。

本文討論在移動通信網絡建設過程中，如何利用路測的方法對網絡的各項性能指標進行測試，尤其重點介紹了對數據業務端到端性能的測試。這類測試要在一輛經特殊裝備的汽車上完成。對于數據業務的測量，需要在Internet端建立一個提供數據服務的服務器，在移動設備端配置一臺計算機作為數據業務的客戶端。測試車行駛的測試路線應覆蓋盡可能大的網絡服務區。下面詳細介紹cdma2000的服務質量指標及其測試方案。

一、QoS指標

3G網絡有一套自定義的業務類型集。其它異種網絡的業務接入3G網絡時都映射為 3G建議的 4種業務類型：會話業務、流業務、交互業務和背景業務。會話業務，如電話和視頻會議，用于承載實時的業務流。其特點是低時延、低數據丟失率，對時延抖動敏感。流業務類型的特征與會話業務基本相似。主要區別在于，流業務類型對時延的要求更低，對帶寬的要求更高。交互和背景業務類型用于傳統的Internet應用，如WWW、Email、Telnet、 PTP和 News等，主要的區別在于交互型業務是雙向的，而背景類型業務主要用于Email或文件的背景下載。

當用戶使用這些無線業務時，他們感受到的業務質量帶有個人主觀性。要客觀地評價用戶所能獲得的QoS，必須定義一些量化且可測量的性能指標。對于傳統的話音業務，重點需要考察下面一些指標：

(l)手機發射功率，衡量網絡的反問覆蓋質量。當手機遠離基站時，路徑損耗增大，手機需要更大的發射功率來克服路徑損耗的影響。在網絡的覆蓋邊緣，手機的發射功率接近它的最大發射功率。我們常用的Band Class 0頻率段的 III類手機的最大發射功率為23dBm(200mW)。

(2)手機接收功率：與導額的Ec／Io共同衡量網絡的前向覆蓋質量。接近覆蓋邊緣的手機的基站路徑損耗比處于覆蓋中心的損耗大，因此接收到的基站功率變小。

(3)接收導頻的Ec／Io：接收到的導頻信號的每碼片能量與干擾功率譜密度之比。導頻用于對基站發來的業務信號進行相干解調，當導頻的Ec／Io過小時，手機就不能對業務信號進行正確的解調。

(4)呼叫建立時延：從移動臺發起呼叫到開始通話這段等待時間。

(5)誤幀率：接收到的錯誤的幀數與總幀數之比，反映話音質量高低。少量的措幀不影響人們對語音的識別，但是，如果誤幀率過高將影響接收到的語音質量。

(6)掉話率：被中斷的通話次數與總通話次數之比。

(7)呼叫失敗率：呼叫建立失敗的次數與總呼叫次數之比。

對于數據業務，用戶感知的業務質量映射為下列可量化的QoS指標：

(l)吞吐量：在沒有丟失的情況下，手機每秒發出或接收數據的宇節數。吞吐量指標反映了cdma2000網絡可以用多快的速度傳送數據?，F在，人們已經習慣了有線Internet的高速率，如果cdma2000網絡不能提供足夠高的吞吐量，將很難吸引客戶。

(2)回路時延：手機從發出請求到收到確認這段等待時間。分組數據呼叫通常采用 TCP協議，TCP有流量控制，它根據收、發雙方之間的注返時延來優化帶寬的分配。

(3)時延：分組從發出起，到目的主機收到該分組的這段等待時間。用戶希望網絡的反應速度快，時延小。cdma2000的總時延包括天線業務信道建立時延、鏈路層協議初始化時延、傳輸時延、服務器響應時延等。

(4)接入時長：從業務請求開始到PPP建立成功的時間，包括無線信道建立的時間和 PDSN建立 PPP連接的時間。

(5)休眠模式重新激活的時長，手機從休眠狀態切換到激活狀態過程的時長。由于無線信道的有限性和分組數據業務的突發性，cdma2000網絡并不打算將無線信道讓手機一直占用。如果手機在一段時間內沒有數據突發，網絡將釋放分配給手機的無線信道，手機進入休眠狀態。當手機側或網絡側再次發起請求，網絡重新為手機分配無線信道，手機切換到激活狀態。

由于IP被公認為是用戶接入Internet惟一而有效的協議，上述數據業務的QoS指標可以在應用層或IP層進行測量。

二、測試設備

一輛經特殊裝備的車對于路測是必不可少的。車內裝備的測試系統主要由一臺計算機、一個GPS接收機和一個測試手機組成。計算機用于控制手機發起呼叫、發送和接收Internet業務。當然，計算機還用于對測試數據進行后處理。GPS接收機用于接收衛星發送的地理位置信息。測試手機則用于產生呼叫、接入無線網絡以及收集網絡信息等。測試手機的數目可以不止一個，這樣可以同時進行多個測試任務。如果有兩個測試手機，其中一個可以用于測試話音業務的掉話率，另一個則可以測試數據業務的吞吐量。測試時，手機可以放在車的后座上，由計算機控制，GPS接收機則要放在車頂，以保證衛星信號的接收質量。

除了以上描述的硬件設備外，測試當中還需要安裝一些必要的軟件，如電子地圖、后處理分析器和統計工具等。然后，還需要一臺繪圖儀將測試結果繪制出來。

三、測試方法

雖然各種網絡組件的性能測試已經由設備廠商在實驗室完成，但這還不夠，因為運營商和用戶更關心實際環境中的網絡性能。我們可以用路測的方法測量網絡的實際性能，這是一種加擾測試。由于增加了業務量，加擾測試可能會影響網絡的性能。因此，對網絡QoS的路測通常在網絡建設的初期或低業務時間段進行。

(1)采樣點準則

網絡的QoS對天線鏈路質量有很強的依賴性，而無線鏈路質量與地理位置又有著極大的相關性，并且變化劇烈。在蜂窩移動網絡中，地理區域被劃分為一個個小區，每個小區由一個裝備了收發設備的基站提供服務。移動臺與鏈路質量最好的基站進行通信。通常，移動臺離基站越近，無線信號衰落越小，接收到的信號強度就越高，從而獲得較好的QoS。而當移動臺遠離基站時，情況正好相反。另外，當移動臺靠近阻擋物或進入信號深衰落地區時，信號發生劇烈下降，移動臺獲得的QoS也將變差。因此，對網絡性能的客觀評佑要建立在一個正確的采樣原則上。

QoS測試應在一輛行進的車上進行。選取的測試路線應覆蓋盡可能大的網絡服務區。然而，由于繁重的測試工作量和某些地區不方便車輛行駛等原因，要測試完網絡服務區的所有地點幾乎是不可能的。依據話務密度的大小，我們可以將整個網絡區域劃分為多個子區域，如商業區、居民區、公園等。對于每一個子區域，我們選取一部分道路和街道進行測量，重點區域或者高話務密度區可以增加測試比例。

(2)話音業務的測量

話音業務性能的測量通過撥打測試來進行。對于手機的發射功率、接收功率、接收導額的Ec／Io以及FER的測試，要將測試手機設置成全速率的Markov長時呼叫，手機測出的發射功率、接收功率、導額的Ec／Io和FER通過串口由計算機記錄。由于無線信號的多徑衰落，需要對一小段距離的功率測量值進行平均，以獲得信號的本地均值。對此測量值進行平均的路徑長度，既要保證平滑掉無線信號的快衰落，又不能由于波長太長而使信號的慢衰落也被濾除。一般來說，該長度應在40個波長以上。呼叫建立時延通過多次呼叫統計，每次呼叫的時延可以通過公式△t=t2-t1計算，其中t1表示移動臺發起呼叫的時刻，t2表示移動臺接收到指示呼叫建立成功的消息時刻(對于cdma2000，該時刻為手機接收到基站發來的業務連接完成層三信令的時刻)。掉話率和呼叫失敗率通過500次以上的撥打測試來統計。對于掉話率的測試，呼叫測試時長應持續90到120秒，對于呼叫失敗率，呼叫測試時長持續幾秒即可。

(3)數據業務的QoS測量

數據業務QoS測試是進行一些數據業務應用程序的測試，如WWW、Email、FTP以及News。數據業務的測試系統如圖 l所示。在數據連接的移動臺端，配置一臺計算機用于請求Internet應用。在數據連接的網絡端，建立一臺獨立的Linux服務器用于接收無線數據業務請求。為了盡可能消除數據傳輸過程中受到的途經網絡的影響，我們應保證在Linux服務器和無線網絡之間分配足夠的帶寬或在Internet空閑的時間段進行QoS測試。每種QoS指標的測試方法如下所述。

A．吞吐量測試：在Linux平臺安裝一個FTP服務器，測試文件的下載和上傳。從接收到文件的大小以及計算機記錄的傳輸時間，可以統計出數據的平均吞吐量。下載或上傳文件的大小以lMB-10MB為宜。為了反映移動速度對吞吐量的影響，吞吐量的測試可以在靜止或3km/h、30km/h、60km/h左右的速度下分別測試。

B．回路時延測試：通過 UNIX標準的“ping”指令可以進行回路時延的測量?！皃ing”指令發送一個Internet Control Message Protocol(ICMP)消息請求到目的主機，目的主機收到后將立刻送回一個響應。在路測過程中，回路時延的統計可以在一定時間間隔內不斷發起“ping”命令來實現。

C．時延測試：時延的測量可以采用一類特殊的測試軟件來完成。這種測試軟件產生一些特殊的IP包，在這些特殊的IP包中，發送時間戳被插入到包的“凈荷”里。當收到這些IP包時，解出發送時間即可計算出端到端的時延。

D．接入時長測試：在手機側產生數據業務請求，在PPP連接成功后，斷開 PPP連接，再產生下一次請求。通過多次的呼叫，可以統計數據業務接入時長。每次呼叫的接入時長為無線信道建立時長和PPP連接建立時長之和。無線信道建立時長可以由計算機記錄的手機的層三信令計算，它的值為業務建立連接完成信令和始發信令的時間差，PPP建立時長可以從操作系統的日志中計算出來。

E．休眠模式重新激活的時長測試：手機側發起數據業務請求，在PPP連接成功后，靜止一段時間，等待手機進入休眠狀態，然后從手機側(或網絡側)發起一個請求，這時手機發送始呼消息(網絡側的呼叫為尋呼消息)，記錄下業務連接完成消息和始呼消息的時間差即為休眠模式重新激活的時長。

四、網絡性能統計

測試結束后，要對采集到的數據進行處理。通過對一些QoS指標的統計，我們可以定量地描述網絡性能。通常，由各種QoS指標的均值和標準偏差可以反映出網絡的性能。數據用圖形的方式表達則使得對網絡性能的描述更加直觀。

在電子地圖的幫助下，工程師可以找出網絡的哪些地方出現了問題，如覆蓋差，吞吐量低或無法進行數據連接等。電子地圖的最小處理單位叫做“bin”，通常為2Om×2Om或 50m×50m。每個bin里采集的數據要進行平均。不同的顏色用于表示不同的覆蓋質量。吞吐量、時延指標等也可以借助地圖的方式表示，另外PDF和CDF圖也常用于表達網絡性能的統計特性。

網絡由IS-95過渡到cdma2O00后，用戶將享受到速率更高、種類更豐富的業務服務。然而，由于cdma2000是一種新的技術，為了滿足客戶需求，必須使客戶獲得可接受的服務質量。因此，必須對網絡進行細致地試驗、設計、安裝和優化。在網絡建設過程中的每一個階段，都要對網絡進行測試，以確保能提供的服務質量。
 

原文轉自：http://www.kjueaiud.com