CDMA网络中切换问题的分析描述和解决方案.doc

陕西邮电职业技术学院毕业论文(设计) 通信系2011届毕业论文 题 目：CDMA 网络中切换问题 的分析描述和解决方案 系 别： 通 信 系 专 业： 移动通信技术 班 级： 移动0 8 3 3 学生姓名： X X X 导师姓名： 宋 拯 起止时间：2010年12月1日 至 2011年4月15日3陕西邮电职业技术学院毕业设计题 目CDMA网络中切换问题的分析描述及其解决方案指导老师宋拯电要求：1、对于CDMA网络中切换问题的描述； 2、分析切换问题对于正常通信造成的影响和原因；3、简单描述对于切换问题的处理流程；4、阐述对切换问题的解决方案*论文字数不少于8000字！参考资料：（1）CDMA2000无线网络规划与优化培训切换分析 作者：苏红富（2）CDMA网络切换原理分析及应用 厦门联通 黄必鑫 （3）CDMA_专题培训(呼叫及切换流程)（4）宽带CDMA:第三代移动通信技术 人民邮电出版社出版（5）谢海荣，刘郁蓉 CDMA2000中软切换的研究和实现 天津通信技术通信系2008级毕业设计（论文）任务书陕西邮电职业技术学院毕业设计 (论文)成绩评定表学生姓名xxx性别男系别通 信 系专业移动通信技术课题名称CDMA网络中切换问题的分析描述及其解决方案链路预算方案班级移动0833起止时间 2010年12月 2011年4月 指导教师宋拯课题任务完成情况论文 8.5(千字)； 图纸 8 (张)；其它(含附件)：表 1 (张)，指导教师意见评阅成绩： 评阅/指导教师(签字)： 年 月 日学生实得成绩(百分制)评 阅 成 绩 评 定 级 别 （级别为“优秀”、“合格”、“不合格”三档）18目录中文摘要11.CDNA切换概念21.1、切换含义21.2、切换目的21.3 切换的类型22.切换失败分析22.1切换失败的判断22.2切换失败的原因：32.3软切换失败的影响42.3.1. 软切换对起呼失败的影响42.3.2. 软切换对呼叫过程中掉话的影响42.3.3. 软切换对误帧率的影响43. 切换流程43.1 正常流程43.1.2 BSC间切换流程63.2 软切换83.2.1 软切换定义83.2.2软切换有以下几种软切换方式83.3硬切换124、切换案例分析124.1类型124.1.2定位方法134.1.3原因134.1.4、分析步棸134.2、BTS的切换问题154.2.1现象描述154.2.2告警信息154.2.3原因分析154.2.4处理过程154.3、BSC切换问题164.3.1现象描述:164.3.2告警信息:164.3.3问题解决思路：164.3.4问题解决方法：164.3.5结论：16总结16致谢17参考文献：17中文摘要CDMA切换是CDM通信中的一个重要环节和关键技术,了解CDMA切换原理，解决其在通信过程中出现的各类切换故障问题，对提高通信质量有很重要作用。本文对CDMA系统中的出现切换问题从切换定义、切换原理、切换分类、切换流程以及实际中的切换案例等方面进行介绍、分析 、描述并对相应案例提出解决方案。关键字CDMA 软切换 硬切换 空闲切换 BSC BTS MSC 信令1.CDNA切换概念1.1、切换含义 当移动台从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围，通过切换移动台保持与基站的通信.在CDMA2000中有通话切换和空闲切换两个概念。 1.2、切换目的 1.2.1 保证移动用户通话的连续性，是在一切蜂窝移动通信系统中进行移动通信的必然要求。恰当的切换算法有了利于降低系统掉话率，增加网络容量 1.2.2 接入期间采用切换主要是为了减少被叫接入失败，提高接入信道在前向覆盖不好地区工作的可靠性，。 1.3 切换的类型 1.3.1 在呼叫过程中，移动台支持以下三种切换过程：硬切换：不同频率或不同基站之间的切换。软切换：在断绝和服务小区链路之前已建立和目标小区的链路。更软切换：移动台与同一小区的两个扇区保持通信,由基站完成不同扇区天线的合并，不通知BSC。1.3.2 空闲状态下切换和接入切换空闲切换：空闲态切换到导频强度更强的寻呼信道。接入切换：系统接入状态切到另一个基站的寻呼信道接收并继续接入过程。2.切换失败分析2.1切换失败的判断1、首先查看是否用硬件告警，排除硬件问题导致的切换失败。比如载频板故障，会导致入切换成率差。 |国内领先的通信技术论坛-I5C+$o.X2)|+e 2、查看小区数据配置。比如定时器、小区切换磁滞和PBGT门限是否合理、邻区关系是否做全、如果是BSC间切换那么还要查看外部邻区数据中LACCIBCCHBSIC 设置是否正确。 .03|!M:u7V%emscbsc 移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。3、查看小区干扰带测量，排除是否有同频甚至同主B同BSIC码的现象。 (#U4|$x/J&z4t4、现场环境是否弱覆盖现象，弱覆盖也容易造成切换失败。5j-l2j&U6!uV+G6m 5、时钟故障。会导致MSC间切换失败。2.2切换失败的原因：1.同频同BSIC会引起切换失败； 2.同频不同BSIC，但BSIC中的BCC如果一致也会起到和同频同bsic一样的结果； 3.邻区CGI号错误也会造成切换失败，如定义外部小区时LAC定义错误； 4.上下行链路不平衡也会造成切换失败，上下行不平衡，可能下行信号很强，但由于某种原因（如在直放站覆盖区内) 可能上行信号无法到达基站，导致切换失败； 5.小区天线过覆盖，孤岛效应都造成切换失败； 6.如果在邻区设置为none-syn时，t3124期间内没有收到physical info会被认为切换失败，如果收到此信息，t3124停止后，在时间t200*(n200+1)内没有收到下行ua-rsp也会切换失败，如果邻区设为sync时，直接进入L2 层计时，即T200*(N200+1)计时。这里面说的参数和timer都是规范规定的，与设备无关，只是none-sync的叫法可能不同厂家不同，这里说的是moto的叫法。none-sync就是所谓的非同步切换，一般不同基站小区间切换是非同步的，相同基站的是同步切换，这个是在定义neighbor时定义的。 t3124是指在手机发送handover access这个burst 直到收到physical information这段的timer, 200，N200都是L2 层lapdm协议的参数，是标准的 T200定时器是防止数据链路层数据发送过程死锁的定时器，数据链路层的作用就是将容易出差错的物理链路改造成顺序的无差错的数据链路.T在这个数据链路两端通讯的实体采用确认重发的机制。也就是说，每发送一个消息都要对端确认收到。在不可知的情况下，如果这条消息丢失，会出现双方都等待的情况，此时系统死锁。因此，在发送一方要设立定时器，当定时器溢出，发方认为收方没有收到消息，就会重新发送。重发的次数由N200决定。 除此之外还有如果N hreqt,也会导致因为参数的错误而无法进行紧急切换； 7.如果邻区由于某种原因（如载频坏掉）不能工作，其他具有与此邻区同频同bsic站信号覆盖过来（但并不在此服务小区的邻区列表中）导致无法切换 8.手机可能出现解码错误，如measurement report 中上报的最强6个小区排序错误。 9.目标小区存在较高的上行干扰，会导致切换失败.2.3软切换失败的影响2.3.1. 软切换对起呼失败的影响在优化工作中发现，部分起呼失败是因为切换的原因，有时表现为移动台在接入失败后重新初始化或者切换到一个新的导频上。因为在IS95中不允许在接入过程中的切换，如果接入过程太慢或者空闲切换区域太小，往往导致不能应用新的较强导频，造成干扰或原导频不可用，形成起呼失败。还有一种可能性是因为有的可用导频没有被列入邻集列表，移动台可能在接入请求前没有进行空闲切换，造成接入过程中的系统丢失。2.3.2. 软切换对呼叫过程中掉话的影响路测中会发现，有时切换失败会造成掉话。如果移动台马上在另外一个导频上进行初始化，那么掉话是因为切换失败，这是前向链路干扰造成掉话的最普遍的情况，此时应注意在不超过邻集列表长度的情况下优化邻集列表。2.3.3. 软切换对误帧率的影响如前面所述，软切换失败，有时在不至于引起掉话的情况下，会导致高的误帧率。3. 切换流程3.1 正常流程切换流程根据切换的涉及的范围的不同可分三类，BSC内切换流程、BSC间切换流程以及MSC间切换流程。3.1.1 BSC切换流程1）信令流程图3-1-1BSC内的切换流程2 、 流程说明MS在空中接口的SACCH上向BTS1发送Measurement Report，BTS1再转发给BSC；BSC收到Measurement Report后，根据Measurement Report的信息，判断需要将该MS切换到BSC内的其他小区，则BSC向目标小区的BTS2发送Channel Activation，激活信道；BTS2收到Channel Activation后，如果信道类型正确，则在指定信道上开功率放大器，上行开始接收信息，并向BSC发送Channel Activation Acknowledge；BSC收到BTS2的Channel Activation Acknowledge后，发送Handover CMD给BTS1，由BTS1转发给MS。MS接收到Handover CMD 后，在BTS2尝试接入，发送Handover Access 给BTS2；BTS2收到MS的Handover Access后发送Handover Detect给BSC，通知收到切换接入消息；对于异步切换，即BTS1和BTS2是属于不同的基站，BTS2发送Handover Detect的同时也向MS发送PHY INFO，该消息包括MS能正确接入的同步信息等内容；但如果是同步切换，即BTS1和BTS2属于相同基站时，不会有PHY INFO消息的下发。对异步切换，MS接收到PHY INFO后，发送SABM到BTS2；但对于同步切换，MS在发送Handover Access后很快就会发送SABM帧给BTS2。BTS2收到第一个SABM帧后，将发送EST IND给BSC，通知BSC无线链路建立。同时BTS2给MS回应UA帧，通知MS无线链路层建立。至此，MS发送Handover Complete给BTS2，BTS2转发Handover Complete给BSC，通知BSC切换完成。BSC将发送Handover Performed 给MSC，通知MSC进行了一次切换，同时BSC将对BTS1的老信道发起本地释放流程，释放信道。 3.1.2 BSC间切换流程1)信令流程图3-1-2BSC间的正常切换流程 2 、 流程说明BSC间的切换流程与BSC内切换流程的差异只在于多了几条A接口信令，因此，这里只对不同的信令进行说明。其他信令说明，请参见Error! Reference source not found.BSC内切换流程。MS需要切换到BSC2所属的小区时，BSC1发送Handover Required给MSC，请求发起出BSC切换。MSC收到Handover Required后，发送Handover Request给目标BSC2；BSC2在激活新信道后，发送Handover REQ ACK给MSC，通知MSC信道已经准备好；MSC接收到Handover REQ ACK 后，发送Handover CMD给BSC1，BSC1发送Handover CMD给MS，通知MS在新信道接入。MSC收到BSC2发送的Handover CMP后，发送Clear CMD给BSC1，BSC1发起本地释放，释放老信道，同时回应Clear CMP给MSC，表示清除完成。3.1.3 MSC间切换1)信令流程图3-1-3MSC间的正常切换流程2 、 流程说明该流程说明可参见“BSC间切换流程”以及“BSC内切换流程”。 3.2 软切换3.2.1 软切换定义 软切换是CDMA移动通信系统所特有的，其基本原理如下，当移动台处于同一个BSC控制下的相邻BTS之间区域时，移动台在维持与源BTS无线连接同时，又与目标BTS建立无线连接，之后再释放与源BTS的无线连接。发生在同一个BSC控制下的同一个BTS间的不同扇区间的软切换又称为更软切换。3.2.2软切换有以下几种软切换方式：1、同一BTS内不同扇区相同载频之间的切换，也就是通常说的更软切换（softer handoff）；2、同一BSC内不同BTS之间相同载频的切换；3、同一MSC内，不同BSC的之间相同载频的切换；软切换只能在相同频率的CDMA信道间进行。它在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用。这样可大大减少由于切换造成的掉话。因为据以往对模拟系统TDMA的测试统计，无线信道上90%的掉话是在切换过程中发生的。如图3-2-1所示软切换示意图。实现软切换以后，切换引起掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性。3.2.3、具体分析移动台是怎样进行软切换的在进行软切换时，移动台首先搜索所有导频并测量它们的强度。移动台合并计算导频的所有多径分量（最多K个）的Ec/Io（一个比特的能量Ec与接收总频谱密度（噪声加信号）Io的比值）来作为该导频的强度，K是移动台所能提供的解调单元数。当该导频强度Ec/Io大于一个特定值T_ADD时，移动台认为此导频的强度已经足够大，能够对其进行正确解调，但尚未与该导频对应的基站相联系时，它就向原基站发送一条导频强度测量消息，以通知原基站这种情况，原基站再将移动的报告送往移动交换中心，移动交换中心则让新的基站安排一个前向业务信道给移动台，并且原基站发送一条消息指示移动台开始切换。可见CDMA软切换是移动台辅助的切换。当收到来自基站的切换指示消息后，移动台将新基站的导频纳入有效导频集，开始对新基站和原基站的前向业务信道同时进行解调。之后，移动台会向基站发送一条切换完成消息，通知基站自己已经根据命令开始对两个基站同时解调了。接下来，随着移动台的移动，可能两个基站中某一方的导频强度已经低于某一特定值T_DROP，这时移动台启动切换去掉计时器（移动台对在有效导频集和候选导频集里的每一个导频都有一个切换去掉计时器，当与之相对应的导频强度比特定值D小时，计时器启动）。当该切换去掉计时器T期满时（在此期间，其导频强度应始终低于D），移动台发送导频强度测量消息。两个基站接收到导频强度测量消息后，将此信息送至MSC（移动交换中心），MSC再返回相应切换指示消息，然后基站发切换指示消息给移动台，移动台将切换去掉计时器到期的导频将其从有效导频集中去掉，此时移动台只与目前有效导频集内的导频所代表的基站保持通信，同时会发一条切换完成消息告诉基站，表示切换已经完成。3.2.4、整个IS-95的软切换过程包括以下几步，见图：1）导频强度达到T_ADD，移动台发送一个导频强度测量消息，并将该导频转到候选导频集；2）基站发送一个切换指示消息；3）移动台将此导频转到有效导频集并发送一个切换完成消息；(进入有效集或从有效集出来后才会有“切换完成消息”)4）导频强度掉到T_DROP以下，移动台启动切换去掉计时器；5）切换去掉计时器到期，移动台发送一个导频强度测量消息；6）基站发送一个切换指示消息；7）移动台把导频从有效导频移到相邻导频集并发送切换完成消息。图 IS95软切换流程示意图3-2-2IS2000-1X的软切换流程见图，在IS2000-1X中，我们采用动态门限，而非IS-95中采用的绝对门限。图3-2-3 IS2000软切换流程示意图IS2000软切换算法说明：1）、导频P2强度超过T_ADD， 移动台把导频移入候选集。2）、导频P2强度超过 (SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS1) + ADD_INTERCEPT/2.移动台发送PSM3）、移动台收到UHDM（universal HANDOFF DIRECTION MESSAGE切换指示消息）， 把导频P2加入到有效集, 并发送HCM（HANDOFF COMPLETION MESSAGE切换完成信息）4 ）、导频P1强度降低到低于(SOFT_SLOPE/8) 10 log10(PS2) +DROP_INTERCEPT/2. 移动台启动切换去掉定时器.5）、切换去掉定时器超时，移动台发送PSMM。6）、移动台收到UHDM。把导频P1送入候选集并发送HCM。7）、导频P1强度降低到低于T_DROP. 移动台启动切换去掉定时器.8）、切换去掉定时器超时，移动台 把导频P1从候选集移入相邻集注意：在我们当前的CDMA2000-1X系统中，前反向FCH都是采用的软切换，但对于SCH来说，前向SCH不支持软切换，采用的是硬切换，主要是考虑到前向SCH软切换太消耗资源（Walsh资源，功率资源及CE资源）。而反向SCH支持软切换，这是由于在商用系统中一般容许起的反向SCH速率都比较低的缘故。3.3硬切换3.3.1更软切换是由基站完成的，并不通知MSC。对于同一移动台，不同扇区天线的接收信号对基站来说就相当于不同的多径分量，并被合成一个话音帧送至选择器（Selector），作为此基站的语音帧。而软切换是由MSC完成的，将来自不同基站的信号都送至选择器，由选择器选择最好的一路，再进行话音编解码。图 3-3-1 更软切换示意图由于更软切换的流程包含在上面的软切换流程里面，这里就不再进一步分析。其分析方式与软切换的方式基本是一致的。上面主要介绍了切换的类型以及软切换实现过程和更软切换的概念，在实现系统运行时，这些切换是组合出现的，可能同时既有软切换，又有更软切换和硬切换。比如，一个移动台处于一个基站的两个扇区和另一个基站交界的区域内，这时将发生软切换和更软切换。若处于三个基站交界处，又会发生三方软切换。上面两种软切换都是基于具有相同载频的各方容量有余的条件下，若其中某一相邻基站的相同载频已经达到满负荷，MSC就会让基站指示移动台切换到相邻基站的另一载频上，这就是硬切换。在三方切换时，只要另两方中有一方的容量有余，都优先进行软切换。也就是说，只有在无法进行软切换时才考虑使用硬切换。当然，若相邻基站恰巧处于不同MSC，这时即使是同一载频，在目前也只能是进行硬切换，因为此时要更换声码器。如果以后BSC间使用了IPI接口和ATM，才能实现MSC间的软切换。另外需要提到的一个概念就是空闲切换。它是指手机在空闲状态下发生的切换，这种切换基站是不知道的。4、切换案例分析4.1类型1.按现象分：1.1不发生切换导致掉话1.2切换失败影响通话质量，最终导致掉话1.3频繁切换影响通话质量，增加系统负荷2.按原因分：2.1硬件故障2.2数据配置问题2.3拥塞4.1.2定位方法1.查看告警：单板故障，传输、时钟等2.分析话统2.1BSC整体性能测量2.2小区间切换性能测量2.3出、入小区切换性能测量2.4未定义邻小区性能测量3. 路测 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骤1.确定故障出现在个别小区还是所有小区，问题小区的特点。例如，都是某一小区的邻区，或是共BSC，共MSC。2.确认切换问题出现之前，是否进行了数据修改。3.查看是否为硬件故障引起切换问题4.登记相应的话务统计，例如切换性能测量，TCH 性能测量，出、入小区切换性能测量、上下行平衡性能测量等。5.对问题小区进行路测，分析路测信令。不发生切换的定位步骤某一小区内的手机，在信号很弱或质量很差的情况下，不能发起切换，切出到其它小区。这种问题通常从两方面来考虑：1.是否满足切出条件1.1切换门限设置过低1.2磁滞设置不合理1.3最佳小区统计时间N、P 设置不合理2.是否有符合切出条件的候选小区2.1未设置邻区关系2.2切换候选小区最小下行功率设置过高硬件故障定位步骤如果问题小区及其相邻小区的数据配置在近期没有修改，突然出现切换问题，则首先应考虑是否是BTS 硬件故障造成。1.若该小区的共基站小区也有类似问题，则考虑是否由于各小区的共有硬件故障造成，如TMU是否故障。2.若该基站下只有一个小区出现切换问题，则考虑是否由于该小区自有的硬件故障造成，如部分载频损坏，引起呼叫切换到该载频失败。3.采用Abis 接口跟踪的方式，观察该小区的信令是否正常，包括测量报告中的上下行接收质量是否良好4.2、BTS的切换问题4.2.1现象描述 路测过程中发现MS由基站A2小区切向基站B3小区后信号马上下降许多，在很短的时间内MS又切回基站A2，但此时A2的邻区B3的信号已经很强，故MS由A2又切换到B3，切换以后MS接收到的B3的电平又下降，再切回A2，如此进行频繁的切换。经过现场的反复路测以及拨打测试，最后确定问题是B3小区的主B载频与TCH载频的电平不一致，TCH载频电平要比主B上电平低610dB。B3小区的配置为2CDU+3TRX，其中主B用一块CDU没有经过合路，2TRX经过合路用一块CDU是TCH载频 图4-14.2.2告警信息无4.2.3原因分析导致主B与TCH载频电平不一致的可能原因有：1、载频故障；2、跳线或其接头故障；3、合分路方式不一致或合分路器故障；4、数据配置方面：同一小区的TRX功率等级设置不一致 4.2.4处理过程 1、核查数据，B3的3块TRX的功率等级都是0，这样由于合路方式不一样会使主B载频的电平比TCH载频高出3dB左右，但不会高出610dB，还应该有其他问题的存在。 2、由于TCH所在的两块TRX的电平都低出610dB，估计TRX、射频跳线故障的可能性较小，先从两块载频的公用部件CDU入手。 3、更换连接TCH载频的CDU，更换后进行测试，TCH载频的电平大幅度提高。基本上是比主B载频的电平低3dBm左右，这是由于合路方式的不一致造成的，属正常现象。 4、修改主B载频的TRX功率等级，由0调整为1，现场进行测试，主B的电平和TCH的电平基本一致。问题解决。 4.3、BSC切换问题4.3.1现象描述: 某双频网（独立BSC组网）的某1800小区，自开通之后，入BSC和BSC内入小区切换成功率一直很低，BSC内和BSC间出小区切换正常。4.3.2告警信息:无任何告警4.3.3问题