陜西郵電職業技術學院畢業論文(設計) 通信系2011屆畢業論文 題 目：CDMA 網絡中切換問題 的分析描述和解決方案 系 別： 通 信 系 專 業： 移動通信技術 班 級： 移動0 8 3 3 學生姓名： X X X 導師姓名： 宋 拯 起止時間：2010年12月1日 至 2011年4月15日3陜西郵電職業技術學院畢業設計題 目CDMA網絡中切換問題的分析描述及其解決方案指導老師宋拯電要求：1、對于CDMA網絡中切換問題的描述； 2、分析切換問題對于正常通信造成的影響和原因；3、簡單描述對于切換問題的處理流程；4、闡述對切換問題的解決方案*論文字數不少于8000字！參考資料：（1）CDMA2000無線網絡規劃與優化培訓切換分析 作者：蘇紅富（2）CDMA網絡切換原理分析及應用 廈門聯通 黃必鑫 （3）CDMA_專題培訓(呼叫及切換流程)（4）寬帶CDMA:第三代移動通信技術 人民郵電出版社出版（5）謝海榮，劉郁蓉 CDMA2000中軟切換的研究和實現 天津通信技術通信系2008級畢業設計（論文）任務書陜西郵電職業技術學院畢業設計 (論文)成績評定表學生姓名xxx性別男系別通 信 系專業移動通信技術課題名稱CDMA網絡中切換問題的分析描述及其解決方案鏈路預算方案班級移動0833起止時間 2010年12月 2011年4月 指導教師宋拯課題任務完成情況論文 8.5(千字)； 圖紙 8 (張)；其它(含附件)：表 1 (張)，指導教師意見評閱成績： 評閱/指導教師(簽字)： 年 月 日學生實得成績(百分制)評 閱 成 績 評 定 級 別 （級別為“優秀”、“合格”、“不合格”三檔）18目錄中文摘要11.CDNA切換概念21.1、切換含義21.2、切換目的21.3 切換的類型22.切換失敗分析22.1切換失敗的判斷22.2切換失敗的原因：32.3軟切換失敗的影響42.3.1. 軟切換對起呼失敗的影響42.3.2. 軟切換對呼叫過程中掉話的影響42.3.3. 軟切換對誤幀率的影響43. 切換流程43.1 正常流程43.1.2 BSC間切換流程63.2 軟切換83.2.1 軟切換定義83.2.2軟切換有以下幾種軟切換方式83.3硬切換124、切換案例分析124.1類型124.1.2定位方法134.1.3原因134.1.4、分析步棸134.2、BTS的切換問題154.2.1現象描述154.2.2告警信息154.2.3原因分析154.2.4處理過程154.3、BSC切換問題164.3.1現象描述:164.3.2告警信息:164.3.3問題解決思路：164.3.4問題解決方法：164.3.5結論：16總結16致謝17參考文獻：17中文摘要CDMA切換是CDM通信中的一個重要環節和關鍵技術,了解CDMA切換原理，解決其在通信過程中出現的各類切換故障問題，對提高通信質量有很重要作用。本文對CDMA系統中的出現切換問題從切換定義、切換原理、切換分類、切換流程以及實際中的切換案例等方面進行介紹、分析 、描述并對相應案例提出解決方案。關鍵字CDMA 軟切換 硬切換 空閑切換 BSC BTS MSC 信令1.CDNA切換概念1.1、切換含義 當移動臺從一個基站的覆蓋范圍移動到另一個基站的覆蓋范圍，通過切換移動臺保持與基站的通信.在CDMA2000中有通話切換和空閑切換兩個概念。 1.2、切換目的 1.2.1 保證移動用戶通話的連續性，是在一切蜂窩移動通信系統中進行移動通信的必然要求。恰當的切換算法有了利于降低系統掉話率，增加網絡容量 1.2.2 接入期間采用切換主要是為了減少被叫接入失敗，提高接入信道在前向覆蓋不好地區工作的可靠性，。 1.3 切換的類型 1.3.1 在呼叫過程中，移動臺支持以下三種切換過程：硬切換：不同頻率或不同基站之間的切換。軟切換：在斷絕和服務小區鏈路之前已建立和目標小區的鏈路。更軟切換：移動臺與同一小區的兩個扇區保持通信,由基站完成不同扇區天線的合并，不通知BSC。1.3.2 空閑狀態下切換和接入切換空閑切換：空閑態切換到導頻強度更強的尋呼信道。接入切換：系統接入狀態切到另一個基站的尋呼信道接收并繼續接入過程。2.切換失敗分析2.1切換失敗的判斷1、首先查看是否用硬件告警，排除硬件問題導致的切換失敗。比如載頻板故障，會導致入切換成率差。 |國內領先的通信技術論壇-I5C+$o.X2)|+e 2、查看小區數據配置。比如定時器、小區切換磁滯和PBGT門限是否合理、鄰區關系是否做全、如果是BSC間切換那么還要查看外部鄰區數據中LACCIBCCHBSIC 設置是否正確。 .03|!M:u7V%emscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。3、查看小區干擾帶測量，排除是否有同頻甚至同主B同BSIC碼的現象。 (#U4|$x/J&z4t4、現場環境是否弱覆蓋現象，弱覆蓋也容易造成切換失敗。5j-l2j&U6!uV+G6m 5、時鐘故障。會導致MSC間切換失敗。2.2切換失敗的原因：1.同頻同BSIC會引起切換失敗； 2.同頻不同BSIC，但BSIC中的BCC如果一致也會起到和同頻同bsic一樣的結果； 3.鄰區CGI號錯誤也會造成切換失敗，如定義外部小區時LAC定義錯誤； 4.上下行鏈路不平衡也會造成切換失敗，上下行不平衡，可能下行信號很強，但由于某種原因（如在直放站覆蓋區內) 可能上行信號無法到達基站，導致切換失敗； 5.小區天線過覆蓋，孤島效應都造成切換失敗； 6.如果在鄰區設置為none-syn時，t3124期間內沒有收到physical info會被認為切換失敗，如果收到此信息，t3124停止后，在時間t200*(n200+1)內沒有收到下行ua-rsp也會切換失敗，如果鄰區設為sync時，直接進入L2 層計時，即T200*(N200+1)計時。這里面說的參數和timer都是規范規定的，與設備無關，只是none-sync的叫法可能不同廠家不同，這里說的是moto的叫法。none-sync就是所謂的非同步切換，一般不同基站小區間切換是非同步的，相同基站的是同步切換，這個是在定義neighbor時定義的。 t3124是指在手機發送handover access這個burst 直到收到physical information這段的timer, 200，N200都是L2 層lapdm協議的參數，是標準的 T200定時器是防止數據鏈路層數據發送過程死鎖的定時器，數據鏈路層的作用就是將容易出差錯的物理鏈路改造成順序的無差錯的數據鏈路.T在這個數據鏈路兩端通訊的實體采用確認重發的機制。也就是說，每發送一個消息都要對端確認收到。在不可知的情況下，如果這條消息丟失，會出現雙方都等待的情況，此時系統死鎖。因此，在發送一方要設立定時器，當定時器溢出，發方認為收方沒有收到消息，就會重新發送。重發的次數由N200決定。 除此之外還有如果N hreqt,也會導致因為參數的錯誤而無法進行緊急切換； 7.如果鄰區由于某種原因（如載頻壞掉）不能工作，其他具有與此鄰區同頻同bsic站信號覆蓋過來（但并不在此服務小區的鄰區列表中）導致無法切換 8.手機可能出現解碼錯誤，如measurement report 中上報的最強6個小區排序錯誤。 9.目標小區存在較高的上行干擾，會導致切換失敗.2.3軟切換失敗的影響2.3.1. 軟切換對起呼失敗的影響在優化工作中發現，部分起呼失敗是因為切換的原因，有時表現為移動臺在接入失敗后重新初始化或者切換到一個新的導頻上。因為在IS95中不允許在接入過程中的切換，如果接入過程太慢或者空閑切換區域太小，往往導致不能應用新的較強導頻，造成干擾或原導頻不可用，形成起呼失敗。還有一種可能性是因為有的可用導頻沒有被列入鄰集列表，移動臺可能在接入請求前沒有進行空閑切換，造成接入過程中的系統丟失。2.3.2. 軟切換對呼叫過程中掉話的影響路測中會發現，有時切換失敗會造成掉話。如果移動臺馬上在另外一個導頻上進行初始化，那么掉話是因為切換失敗，這是前向鏈路干擾造成掉話的最普遍的情況，此時應注意在不超過鄰集列表長度的情況下優化鄰集列表。2.3.3. 軟切換對誤幀率的影響如前面所述，軟切換失敗，有時在不至于引起掉話的情況下，會導致高的誤幀率。3. 切換流程3.1 正常流程切換流程根據切換的涉及的范圍的不同可分三類，BSC內切換流程、BSC間切換流程以及MSC間切換流程。3.1.1 BSC切換流程1）信令流程圖3-1-1BSC內的切換流程2 、 流程說明MS在空中接口的SACCH上向BTS1發送Measurement Report，BTS1再轉發給BSC；BSC收到Measurement Report后，根據Measurement Report的信息，判斷需要將該MS切換到BSC內的其他小區，則BSC向目標小區的BTS2發送Channel Activation，激活信道；BTS2收到Channel Activation后，如果信道類型正確，則在指定信道上開功率放大器，上行開始接收信息，并向BSC發送Channel Activation Acknowledge；BSC收到BTS2的Channel Activation Acknowledge后，發送Handover CMD給BTS1，由BTS1轉發給MS。MS接收到Handover CMD 后，在BTS2嘗試接入，發送Handover Access 給BTS2；BTS2收到MS的Handover Access后發送Handover Detect給BSC，通知收到切換接入消息；對于異步切換，即BTS1和BTS2是屬于不同的基站，BTS2發送Handover Detect的同時也向MS發送PHY INFO，該消息包括MS能正確接入的同步信息等內容；但如果是同步切換，即BTS1和BTS2屬于相同基站時，不會有PHY INFO消息的下發。對異步切換，MS接收到PHY INFO后，發送SABM到BTS2；但對于同步切換，MS在發送Handover Access后很快就會發送SABM幀給BTS2。BTS2收到第一個SABM幀后，將發送EST IND給BSC，通知BSC無線鏈路建立。同時BTS2給MS回應UA幀，通知MS無線鏈路層建立。至此，MS發送Handover Complete給BTS2，BTS2轉發Handover Complete給BSC，通知BSC切換完成。BSC將發送Handover Performed 給MSC，通知MSC進行了一次切換，同時BSC將對BTS1的老信道發起本地釋放流程，釋放信道。 3.1.2 BSC間切換流程1)信令流程圖3-1-2BSC間的正常切換流程 2 、 流程說明BSC間的切換流程與BSC內切換流程的差異只在于多了幾條A接口信令，因此，這里只對不同的信令進行說明。其他信令說明，請參見Error! Reference source not found.BSC內切換流程。MS需要切換到BSC2所屬的小區時，BSC1發送Handover Required給MSC，請求發起出BSC切換。MSC收到Handover Required后，發送Handover Request給目標BSC2；BSC2在激活新信道后，發送Handover REQ ACK給MSC，通知MSC信道已經準備好；MSC接收到Handover REQ ACK 后，發送Handover CMD給BSC1，BSC1發送Handover CMD給MS，通知MS在新信道接入。MSC收到BSC2發送的Handover CMP后，發送Clear CMD給BSC1，BSC1發起本地釋放，釋放老信道，同時回應Clear CMP給MSC，表示清除完成。3.1.3 MSC間切換1)信令流程圖3-1-3MSC間的正常切換流程2 、 流程說明該流程說明可參見“BSC間切換流程”以及“BSC內切換流程”。 3.2 軟切換3.2.1 軟切換定義 軟切換是CDMA移動通信系統所特有的，其基本原理如下，當移動臺處于同一個BSC控制下的相鄰BTS之間區域時，移動臺在維持與源BTS無線連接同時，又與目標BTS建立無線連接，之后再釋放與源BTS的無線連接。發生在同一個BSC控制下的同一個BTS間的不同扇區間的軟切換又稱為更軟切換。3.2.2軟切換有以下幾種軟切換方式：1、同一BTS內不同扇區相同載頻之間的切換，也就是通常說的更軟切換（softer handoff）；2、同一BSC內不同BTS之間相同載頻的切換；3、同一MSC內，不同BSC的之間相同載頻的切換；軟切換只能在相同頻率的CDMA信道間進行。它在兩個基站覆蓋區的交界處起到了業務信道的分集作用。這樣可大大減少由于切換造成的掉話。因為據以往對模擬系統TDMA的測試統計，無線信道上90%的掉話是在切換過程中發生的。如圖3-2-1所示軟切換示意圖。實現軟切換以后，切換引起掉話的概率大大降低，保證了通信的可靠性。3.2.3、具體分析移動臺是怎樣進行軟切換的在進行軟切換時，移動臺首先搜索所有導頻并測量它們的強度。移動臺合并計算導頻的所有多徑分量（最多K個）的Ec/Io（一個比特的能量Ec與接收總頻譜密度（噪聲加信號）Io的比值）來作為該導頻的強度，K是移動臺所能提供的解調單元數。當該導頻強度Ec/Io大于一個特定值T_ADD時，移動臺認為此導頻的強度已經足夠大，能夠對其進行正確解調，但尚未與該導頻對應的基站相聯系時，它就向原基站發送一條導頻強度測量消息，以通知原基站這種情況，原基站再將移動的報告送往移動交換中心，移動交換中心則讓新的基站安排一個前向業務信道給移動臺，并且原基站發送一條消息指示移動臺開始切換。可見CDMA軟切換是移動臺輔助的切換。當收到來自基站的切換指示消息后，移動臺將新基站的導頻納入有效導頻集，開始對新基站和原基站的前向業務信道同時進行解調。之后，移動臺會向基站發送一條切換完成消息，通知基站自己已經根據命令開始對兩個基站同時解調了。接下來，隨著移動臺的移動，可能兩個基站中某一方的導頻強度已經低于某一特定值T_DROP，這時移動臺啟動切換去掉計時器（移動臺對在有效導頻集和候選導頻集里的每一個導頻都有一個切換去掉計時器，當與之相對應的導頻強度比特定值D小時，計時器啟動）。當該切換去掉計時器T期滿時（在此期間，其導頻強度應始終低于D），移動臺發送導頻強度測量消息。兩個基站接收到導頻強度測量消息后，將此信息送至MSC（移動交換中心），MSC再返回相應切換指示消息，然后基站發切換指示消息給移動臺，移動臺將切換去掉計時器到期的導頻將其從有效導頻集中去掉，此時移動臺只與目前有效導頻集內的導頻所代表的基站保持通信，同時會發一條切換完成消息告訴基站，表示切換已經完成。3.2.4、整個IS-95的軟切換過程包括以下幾步，見圖：1）導頻強度達到T_ADD，移動臺發送一個導頻強度測量消息，并將該導頻轉到候選導頻集；2）基站發送一個切換指示消息；3）移動臺將此導頻轉到有效導頻集并發送一個切換完成消息；(進入有效集或從有效集出來后才會有“切換完成消息”)4）導頻強度掉到T_DROP以下，移動臺啟動切換去掉計時器；5）切換去掉計時器到期，移動臺發送一個導頻強度測量消息；6）基站發送一個切換指示消息；7）移動臺把導頻從有效導頻移到相鄰導頻集并發送切換完成消息。圖 IS95軟切換流程示意圖3-2-2IS2000-1X的軟切換流程見圖，在IS2000-1X中，我們采用動態門限，而非IS-95中采用的絕對門限。圖3-2-3 IS2000軟切換流程示意圖IS2000軟切換算法說明：1）、導頻P2強度超過T_ADD， 移動臺把導頻移入候選集。2）、導頻P2強度超過 (SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2.移動臺發送PSM3）、移動臺收到UHDM（universal HANDOFF DIRECTION MESSAGE切換指示消息）， 把導頻P2加入到有效集, 并發送HCM（HANDOFF COMPLETION MESSAGE切換完成信息）4 ）、導頻P1強度降低到低于(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS2) +DROP_INTERCEPT/2. 移動臺啟動切換去掉定時器.5）、切換去掉定時器超時，移動臺發送PSMM。6）、移動臺收到UHDM。把導頻P1送入候選集并發送HCM。7）、導頻P1強度降低到低于T_DROP. 移動臺啟動切換去掉定時器.8）、切換去掉定時器超時，移動臺 把導頻P1從候選集移入相鄰集注意：在我們當前的CDMA2000-1X系統中，前反向FCH都是采用的軟切換，但對于SCH來說，前向SCH不支持軟切換，采用的是硬切換，主要是考慮到前向SCH軟切換太消耗資源（Walsh資源，功率資源及CE資源）。而反向SCH支持軟切換，這是由于在商用系統中一般容許起的反向SCH速率都比較低的緣故。3.3硬切換3.3.1更軟切換是由基站完成的，并不通知MSC。對于同一移動臺，不同扇區天線的接收信號對基站來說就相當于不同的多徑分量，并被合成一個話音幀送至選擇器（Selector），作為此基站的語音幀。而軟切換是由MSC完成的，將來自不同基站的信號都送至選擇器，由選擇器選擇最好的一路，再進行話音編解碼。圖 3-3-1 更軟切換示意圖由于更軟切換的流程包含在上面的軟切換流程里面，這里就不再進一步分析。其分析方式與軟切換的方式基本是一致的。上面主要介紹了切換的類型以及軟切換實現過程和更軟切換的概念，在實現系統運行時，這些切換是組合出現的，可能同時既有軟切換，又有更軟切換和硬切換。比如，一個移動臺處于一個基站的兩個扇區和另一個基站交界的區域內，這時將發生軟切換和更軟切換。若處于三個基站交界處，又會發生三方軟切換。上面兩種軟切換都是基于具有相同載頻的各方容量有余的條件下，若其中某一相鄰基站的相同載頻已經達到滿負荷，MSC就會讓基站指示移動臺切換到相鄰基站的另一載頻上，這就是硬切換。在三方切換時，只要另兩方中有一方的容量有余，都優先進行軟切換。也就是說，只有在無法進行軟切換時才考慮使用硬切換。當然，若相鄰基站恰巧處于不同MSC，這時即使是同一載頻，在目前也只能是進行硬切換，因為此時要更換聲碼器。如果以后BSC間使用了IPI接口和ATM，才能實現MSC間的軟切換。另外需要提到的一個概念就是空閑切換。它是指手機在空閑狀態下發生的切換，這種切換基站是不知道的。4、切換案例分析4.1類型1.按現象分：1.1不發生切換導致掉話1.2切換失敗影響通話質量，最終導致掉話1.3頻繁切換影響通話質量，增加系統負荷2.按原因分：2.1硬件故障2.2數據配置問題2.3擁塞4.1.2定位方法1.查看告警：單板故障，傳輸、時鐘等2.分析話統2.1BSC整體性能測量2.2小區間切換性能測量2.3出、入小區切換性能測量2.4未定義鄰小區性能測量3. 路測 4. 分析信令：A接口、E接口、Abis接口、 Um接口4.1.3原因 如表4-1 表4-14.1.4、分析步棸通用分析步驟1.確定故障出現在個別小區還是所有小區，問題小區的特點。例如，都是某一小區的鄰區，或是共BSC，共MSC。2.確認切換問題出現之前，是否進行了數據修改。3.查看是否為硬件故障引起切換問題4.登記相應的話務統計，例如切換性能測量，TCH 性能測量，出、入小區切換性能測量、上下行平衡性能測量等。5.對問題小區進行路測，分析路測信令。不發生切換的定位步驟某一小區內的手機，在信號很弱或質量很差的情況下，不能發起切換，切出到其它小區。這種問題通常從兩方面來考慮：1.是否滿足切出條件1.1切換門限設置過低1.2磁滯設置不合理1.3最佳小區統計時間N、P 設置不合理2.是否有符合切出條件的候選小區2.1未設置鄰區關系2.2切換候選小區最小下行功率設置過高硬件故障定位步驟如果問題小區及其相鄰小區的數據配置在近期沒有修改，突然出現切換問題，則首先應考慮是否是BTS 硬件故障造成。1.若該小區的共基站小區也有類似問題，則考慮是否由于各小區的共有硬件故障造成，如TMU是否故障。2.若該基站下只有一個小區出現切換問題，則考慮是否由于該小區自有的硬件故障造成，如部分載頻損壞，引起呼叫切換到該載頻失敗。3.采用Abis 接口跟蹤的方式，觀察該小區的信令是否正常，包括測量報告中的上下行接收質量是否良好4.2、BTS的切換問題4.2.1現象描述 路測過程中發現MS由基站A2小區切向基站B3小區后信號馬上下降許多，在很短的時間內MS又切回基站A2，但此時A2的鄰區B3的信號已經很強，故MS由A2又切換到B3，切換以后MS接收到的B3的電平又下降，再切回A2，如此進行頻繁的切換。經過現場的反復路測以及撥打測試，最后確定問題是B3小區的主B載頻與TCH載頻的電平不一致，TCH載頻電平要比主B上電平低610dB。B3小區的配置為2CDU+3TRX，其中主B用一塊CDU沒有經過合路，2TRX經過合路用一塊CDU是TCH載頻 圖4-14.2.2告警信息無4.2.3原因分析導致主B與TCH載頻電平不一致的可能原因有：1、載頻故障；2、跳線或其接頭故障；3、合分路方式不一致或合分路器故障；4、數據配置方面：同一小區的TRX功率等級設置不一致 4.2.4處理過程 1、核查數據，B3的3塊TRX的功率等級都是0，這樣由于合路方式不一樣會使主B載頻的電平比TCH載頻高出3dB左右，但不會高出610dB，還應該有其他問題的存在。 2、由于TCH所在的兩塊TRX的電平都低出610dB，估計TRX、射頻跳線故障的可能性較小，先從兩塊載頻的公用部件CDU入手。 3、更換連接TCH載頻的CDU，更換后進行測試，TCH載頻的電平大幅度提高。基本上是比主B載頻的電平低3dBm左右，這是由于合路方式的不一致造成的，屬正常現象。 4、修改主B載頻的TRX功率等級，由0調整為1，現場進行測試，主B的電平和TCH的電平基本一致。問題解決。 4.3、BSC切換問題4.3.1現象描述: 某雙頻網（獨立BSC組網）的某1800小區，自開通之后，入BSC和BSC內入小區切換成功率一直很低，BSC內和BSC間出小區切換正常。4.3.2告警信息:無任何告警4.3.3問題