CDMA网络中切换问题的分析描述与解决方案

.PAGE....通信系2010级毕业设计〔论文任务书论文题目CDMA网络中切换问题的分析描述和解决方案指导教师宋老师电话0000Emailsz2006spyahoo办公室1-414时间要求论文初稿电子版上交指导教师邮箱,时间截止：20XX4月1日；论文终稿纸质版上交指导教师本人,时间截止：20XX5月15日。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、CDMA网络优化浅析王叶青电信快报20XX10期2、CDMA系统软切换失败原因分析周华莹移动通信20XX04期3、CDMA移动通信网络优化周巍电子科技大学20XX4、CDMA几种典型的切换失败案例分析黄丽XX科技信息20XX30期5、CDMA原理、CDMA切换专题案例课件毕业设计的封面、任务书、成绩评定表以及格式要求等相关资料,须在陕邮职院通信系网站进行下载,格式必须按照要求书写、打印、装订,如不符合要求的将按不合格处理；在毕业设计中严禁出现相互抄袭、雷同的情况,如有发现,将按照零分处理。..目录中文摘要及关键字11切换概念21.1切换含义21.2切换目的21.2.121.2.221.3切换的类型21.3.1CDMA中移动台支持一下三种切换22切换失败判断、原因、及影响32.1切换失败的判断32.2切换失败的原因32.3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53.1正常流程53.1.1BSC切换流程53.1.2BSC间切换流程53.1.3MSC间切换73.2软切换73.2.1软切换定义73.2.2软切换几种软切换方式：73.2.3分析移动台是怎样进行软切换83.2.495、2000的软切换过程93.3硬切换103.4更软切换104切换案例分析124.1类型12..4.1.2定位方法124.1.3原因124.1.4a通用分析步骤134.1.5b不发生切换的定位步骤134.1.6c硬件故障定位步骤134.2BTS的切换问题144.2.1现象描述144.2.2原因分析144.2.3处理过程144.3BSC切换问题154.3.1现象描述154.3.2问题解决思路154.3.3问题解决方法154.3.4结论15总结16致谢17参考文献18中文摘要及关键字随着我国移动通信的高速发展,通信网络的系统性能和服务质量显得尤为重要。移动网络优化就是通过寻找一系列系统变量的最佳值,优化有关性能指标参数,建设一个覆盖良好、话音清晰、接通率高的优质蜂窝移动通信系统,使网络最终在最好的资源利用率下达到一个较高的客户满意度,建成精品网络。目前形势下,加强网络优化,提高网络的运行效率,实现服务水平、服务质量、经营效率以及竞争能力的提高,已成为发展的必然。对于CDMA移动通信系统,网络优化更为重要,这一方面是因为该系统是建立在同频率下的码分多址系统,解决干扰成为一个重要问题,另一方面它的容量为软容量,所以网络优化不仅能改善网络的性能和服务质量,还能增加系统的容量。CDMA系统区别于其它系统的一个重要特点是支持多种类型的切换,主要类型有硬切换、软切换和更软切换,这个特点在增强CDMA功能的同时也保持了呼叫的完整性。这些切换对网络的性能和质量都有着较大的影响,因此,调整和控制这些切换及其参数是网络优化的一项重要内容,本文将从各个方面对这三种类型的切换及其对系统的影响分别作出较为详细的探讨。关键字：CDMA软切换、硬切换失败、更软切换、空闲切换、BSC、BTS、MSC、信令1切换概念1.1切换含义当移动台在通话期间从一个小区进入另一个小区时,将呼叫在其进程中从一个无线信道转换到另一个信道的过程。1.2切换目的1.2.1为保证移动用户通话的连续性、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1.3.1CDMA中移动台支持一下三种切换硬切换：切换需要移动台改变频率或者重建同步,通常是BSC间的切换。软切换：切换不需要移动台改变频率或者重建同步,通常是同一BSC内BTS间的切换。更软切换：切换发生在同一BTS的不同扇区之间,属于BTS内切换。2切换失败判断、原因、及影响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。2、查看小区数据配置。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。4、查看是否弱覆盖造成切换失败。5{65、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physicalinfo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handoveraccess这个burst直到收到physicalinformation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measurementreport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.10.交换机定义的外部小区LAC错误也会造成切换失败。11.目标小区拥塞会引起切换成功率下降.12.本小区个别载波出现隐性故障,跳频中所有载波下行质量都小于80%,关闭小区跳频后,会发现其中一个载波下行质量很差,60%以下,更换这个有问题的载波后小区的质量及切换成功率都会上升2.3软切换失败的影响。2.3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。3.1.1BSC切换流程图3-1BSC切换流程1、MS和BSC的切换消息交互,切换成功。2、BSC向MSCe发送切换执行完成消息HandoffPerformed<Handoff又称为Handover<HO>是所有蜂窝通信系统共有的特征。根据切换类型可以分为,硬切换,软切换,更软切换等。硬切换用于GSM网络,软切换是CDMA网络的特征之一>通知MSCe切换成功,消息中主要携带切换原因和小区列表参数。3.1.2BSC间切换流程图3-2BSC间切换流程1.在移动用户发起的一次业务接入过程或者一次正在进行的通话期间,随着用户的移动,其位置从一个小区变更到同一MSCe的另一个小区时,MS报告探测到有更强的信号时,BSC-O〔源侧BSC推荐若干个目的BSC的小区,向MSCe发送携带有目的小区编码的切换申请消息HandoffRequired。2.MSCe收到切换申请消息后,进行相应的查表操作,发现切换目标是自己下属的BSC,于是向BSC-T〔目标侧BSC所属的MGW发起承载准备的请求消息AddRequest。3.承载准备完成后,MGW返回AddReply消息。4.MSCe向BSC-T发送切换请求消息HandoffRequest。5.BSC-T收到来自MSCe的切换请求消息之后,依据消息中的相关信元要求,与MGW建立接入侧承载,分配无线资源,然后向MSCe发送切换请求证实消息HandoffRequestAcknowledge。6.收到切换请求证实消息后,MSCe根据消息中的相关内容构造切换命令消息HandoffCommand,将其发送给BSC-O。

7.BSC-O向MSCe发送切换执行消息HandoffCommenced,通知MSCe此时MS已经开始尝试转移到BSC-T的信道上去。8.当MS完成接入操作之后,BSC-T发送切换完成消息HandoffComplete到MSCe,通知MSCe此时MS已经成功地完成切换。此后,MS就会利用BSC-T提供的信道进行业务接续或通话。9.MSCe收到切换完成消息后,向MGW发起修改承载消息ModifyRequest,在上下文中改变端点间的拓扑关系。

10.修改承载完成后,MGW向MSCe返回ModifyReply消息。

11.MSCe向BBSC-O发送清除命令消息ClearCommand。

12.BSC-O收到清除命令之后就释放相关的资源,释放完成后发送清除完成消息ClearComplete通知MSCe。13.MSCe向MGW发送消息SubtractRequest,请求MGW释放与BSC-O侧的承载。

14.释放完成后MGW向BSC-O发送SubtractReply消息,释放与BSC-O侧的承载,至此切换完成。3.1.3MSC间切换图3-3MSC间切换该流程说明可参见"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〔softerhandoff；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。图3-4软切换示意图如图,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分析移动台是怎样进行软切换在进行软切换时,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。3.2.495、2000的软切换过程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3-5IS95软切换流程示意图图3-6IS2000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[<SOFTSLOPE/8>×10×log10<PS1>+ADD_INTERCEPT/2].移动台发送PSM3、移动台收到UHDM〔universalHANDOFFDIRECTIONMESSAGE切换指示消息,把导频P2加入到有效集,并发送HCM〔HANDOFFCOMPLETIONMESSAGE切换完成信息4、导频P1强度降低到低于[<SOFTSLOPE/8>×10×log10<PS1>+ADD_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硬切换硬切换是在不同频率的基站或覆盖小区之间的切换。这种切换的过程是移动台<手机>先暂时断开通话,在与原基站联系的信道上,传送切换的信令,移动台自动向新的频率调谐,与新的基站接上联系,建立新的信道,从而完成切换的过程。简单来说就是"先断开、后切换",切换的过程中约有1/5秒时间的短暂中断。这是硬切换的特点。在FDMA和TDMA系统中,所有的切换都是硬切换。当切换发生时,手机总是先释放原基站的信道,然后才能获得新基站分配的信道,是一个"释放-建立"的过程,切换过程发生在两个基站过度区域或扇区之间,两个基站或扇区是一种竞争的关系。如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的"乒乓效应"。这样一方面给交换系统增加了负担,另一方面也增加了掉话的可能性。3.4更软切换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3-7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原因表4-14.1.4a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。4.1.5b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4.1.6c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。4.2BTS的切换问题4.2.1现象描述路测过程中发现MS由基站A－2小区切向基站B－3小区后信号马上下降许多,在很短的时间内MS又切回基站A－2,但此时A－2的邻区B－3的信号已经很强,故MS由A－2又切换到B－3,切换以后MS接收到的B－3的电平又下降,再切回A－2,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B－3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6－10dB。B－3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4.2.3处理过程1、核查数据,B－3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6－10dB,还应该有其他问题的存在。2