EV-DO Rev.B系统性能验证和部署策略建议

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【摘要】文章介绍了CDMA 1X ev-do rev.b的发展现状和关键技术,对EV-DO Rev.B系统外场组网性能测试进行了详细分析,最后根据测试结果提出了EV-DO Rev. B网络部署策略的几点建议。

【关键词】EV-DO Rev. B 系统性能 覆盖性能 吞吐量性能 切换性能 时延性能

1 前言

随着高速数据业务需求的不断增加,3GPP2提出了CDMA2000 1X的演进技术――EV-DO。该技术着重实现对数据业务的增强,能大大提高数据业务速率和系统吞吐量。EV-DO的演进可以分为EV-DO Rel.0、EV-DO Rev.A、EV-DO Rev.B等多个版本。

目前中国电信移动网络已经采用了EV-DORev.A技术,其标准由3GPP2在2004年4月[1]。EV-DO Rev.A采用了虚拟软切换技术,能实现很低的切换时延、支持QoS要求,反向峰值速率可达1.8Mbps,前向3.1Mbps。

为进一步提升网络性能,3GPP2于2006年3月份了EV-DO Rev.B空中接口技术规范[3]。EV-DO Rev.B的主要增强表现在允许一个终端同时工作在多个载波上,因此EV-DO Rev.B又被称为多载波EV-DO技术。

在系统设备的实现上,EV-DO Rev.B分为两个阶段:Phase 1和Phase 2。Phase 1尽量保护现有的投资,在现有EV-DO Rev.A网络上通过软件升级即可实现,如果三载波捆绑,则前反向峰值吞吐量分别为9.3Mbps和5.4Mbps。目前高通已经基于CSM6800系统芯片的升级软件包,包括阿朗、中兴和华为在内多个厂家已经可以提供Phase 1阶段的商用解决方案。Phase 2阶段引入了新的调制编码方式,需更换新的基于CSM6850的信道板,因此需要在现有的EV-DO Rev.A 网络进行硬件升级。如果实现三载波捆绑,则前反向峰值吞吐量分别为14.7Mbps和5.4Mbps。

目前的EV-DO Rev.B终端实现支持3个载波的捆绑,因此终端峰值速率性能是单个载波的三倍。高通公司2009年初已经推出了首款EV-DO Rev.B终端芯片QSD8650,高通公司也有计划后续推出多款EV-DO Rev.B终端芯片。2010年初华为和中兴分别推出了一款EV-DO Rev.B的商用数据卡。

全球范围内,虽然目前CDMA阵营尚未有运营商明确表示将引入EV-DO Rev.B,但已有运营商正在进行试验,并积极参与相关的标准工作。

2 EV-DO Rev.B的关键技术分析

EV-DO Rev.B在EV-DO Rev.A在基础上引入了如下关键技术提升性能:

多载波RLP实现了多载波捆绑,峰值吞吐量性能直接提升数倍。

新的调制方式和包格式的引入,有效提高前向传送效率和前向峰值速率。

反馈复用将多个前向链路载频的反馈信道复用到同一个反向链路载频上,这样能减少反向CE资源的消耗,提高CE资源利用效率。

DTX/DRX(非连续发送/接收模式)是EV-DO Rev.B引入的省电机制。DTX通过合理减少DRC、DSC、ACK、Pilot信道发送时间,实现终端省电和减少反向干扰。DRX是通过终端向AN指定所支持的DRX模式,AN只在指定的前向交织时段上向终端发送数据,终端只在定义的交织时段上接收数据,从而进一步节省终端耗电。

现有的系统芯片CSM6800支持反向的PIC(导频干扰消除),未来的CSM6850芯片将同时支持反向的PIC和TIC(业务信道干扰消除),可进一步提升反向性能。

以上关键技术,除第1点可以在CSM6800芯片基础上通过软件升级实现外,其余均需硬件升级到新的CSM6850芯片才能支持。

3 EV-DO Rev.B系统性能测试

由于目前各主流厂家只能提供EV-DO Rev.B Phase1的产品,所以中国电信暂只对EV-DO Rev.B Phase1系统进行外场组网性能测试。

组网的方法是在中国电信现有EV-DO Rev.A的基站增加2个EV-DO Rev.B的载波,同时进行软件升级,而BSC也进行软件升级即可。

测试区域要求:选择郊区;包括2个BSC并且存在切换带,且存在EV-DO Rev.B到CDMA2000 1X的切换场景;测试区域为50个基站(因为需测试覆盖性能,基站太少的话则没法测试组网的覆盖性能,基站太多则升级的风险大)。

频点配置:两个EV-DO Rev.B载频配置为非标准的频点,这样避免影响现网,也避免现网的商用终端影响外场测试。

EV-DO Rev.B Phase1系统外场组网性能测试包括覆盖性能测试、吞吐量性能测试、EV-DO Rev.B系统内切换性能测试、兼容性测试和EV-DO Rev.B系统网络时延性能测试。

3.1 覆盖性能测试

覆盖性能测试包括前向覆盖性能测试和反向覆盖性能测试。

测试目的:测试EV-DO Rev.B两个载波空载的条件下,单用户前向速率、SINR、DRC、单用户反向速率、终端发射功率、T2P等数据的分布情况和边缘覆盖概率。

测试路线:测试路线要求遍历整个测试区域。

测试工具:EV-DO Rev.B测试终端和EV-DO Rev.B路测软件。

测试方法如下:

选取测试路线(测试路线要遍历整个测试区域,测试路线如图1所示)。

在测试路线的起点发起BE呼叫,并同时进行FTP数据下载和上传。

沿选取的路线进行DT测试。

路测完毕,停止记录数据并保存测试数据。

测试结果:在两载波的EV-DO Rev.B覆盖区域内,覆盖路径上的前/反向平均速率基本上是单载波EV-DO Rev.A系统的两倍;其边缘覆盖速率也基本上是单载波EV-DO Rev.A系统的两倍。

3.2 吞吐量性能测试

吞吐量性能测试包括单用户的吞吐量性能测试和多用户的吞吐量性能测试。单用户吞吐量性能测试又包括单用户的前/反向峰值速率测试和前/反向远、中、近点速率测试;多用户吞吐量性能测试又包括相同场景多用户吞吐量性能测试和多个用户远、中、近点均匀分布时吞吐量性能测试等内容。

远、中、近点选取原则如下:

近点:SINR值为10左右;

中点:SINR值为5左右;

远点:SINR值为0左右。

注:近、中点均为上下波动1dB,而远点可上下波动2dB。

测试目的:测试EV-DO Rev.B两个载波空载的条件下,单用户的前/反向峰值速率和多个用户均匀分布时两载波的EV-DO Rev.B的扇区吞吐量性能。

测试工具:EV-DO Rev.B测试终端、EV-DO Rev.A测试终端和高通的QXDM测试软件。

测试方法:在超近点(SINR值大于12以上)发起两载波的EV-DO Rev.B连接,然后进行下载和上传,即可测试两载波的EV-DO Rev.B系统下单用户的前/反向峰值速率;在远、中、近点分别放相同数量的EV-DO Rev.B终端,然后发起两载波的EV-DO Rev.B连接,然后进行下载和上传,即可测试用户均匀分布时两载波的EV-DO Rev.B前/反向扇区吞吐量(EV-DO Rev.B终端和EV-DO Rev.A终端混合均匀分布时测试方法类似)。

测试结果:两载波的EV-DO Rev.B的前/反向峰值速率、前向扇区吞吐量基本上是EV-DO Rev.A系统的两倍,前向峰值速率能接近理论的6.2Mbps。

3.3 EV-DO Rev.B系统内切换性能测试

EV-DO Rev.B系统内切换性能测试包括各种场景下矩形切换(分为锁定模式和非锁定模式)和非矩形切换测试(仅为非锁定模式)。

从切换过程中激活集的变化方式来看,可分为矩形和非矩形切换两种方式。以两载波为例,如图2和图3所示,若切换过程中激活集的形式是矩形,则为矩型切换;反之,若切换过程中激活集的形式是非矩形,则为非矩形切换。

在切换过程中DRCCover在几个子激活集中同时指向一个扇区,则为锁定模式;在切换过程中DRCCover在几个子激活集中可以指向不同扇区,也可指向相同扇区,则为非锁定模式。

测试目的:测试各种场景下矩形切换和非矩形切换的切换时长。

测试工具:EV-DO Rev.B测试终端和高通的QXDM测试软件。

测试方法: 两部EV-DO Rev.B测试终端先建立两载波的Rev.B连接,然后进行下载和上传,再在两个扇区间来回切换,共切换测试30次(该两个扇区分别属于BTS内、BTS间和BSC间三种配置场景)。

测试结果如下:

Rev.B终端在Rev.B系统内锁定模式和非锁定模式的切换性能都表现良好,业务面切换时延均在30ms以内;

非锁定模式切换时长小于锁定模式切换时长;

Rev.B系统内锁定模式的切换性能与Rev.A终端在Rev.A系统下的切换性能相当。

3.4 兼容性测试

兼容性测试包括EV-DO Rev.B系统和EV-DO Rev.A终端的兼容性、EV-DO Rev.A系统和EV-DO Rev.B终端的兼容性、EV-DO Rev.B系统和EV-DO Rev.A系统之间的切换性能、EV-DO Rev.B系统和CDMA2000 1X系统之间的切换性能等内容。

测试目的:测试EV-DO系统不同版本和各种EV-DO终端的兼容性能;EV-DO Rev.B系统与EV-DO Rev.A系统和CDMA2000 1X系统的切换性能。

测试工具:EV-DO Rev.B测试终端、EV-DO Rev.A测试终端、EV-DO和1X的双模终端、高通的QXDM测试软件等。

测试方法:不同系统切换性能测试方法与EV-DO Rev.B系统内切换测试方法相似,区别在于兼容性测试时两个扇区分别属于不同的系统。

测试结果如下:

Rev.B的终端与Rev.A系统完全兼容,切换功能和性能表现正常;

Rev.A的终端与Rev.B系统完全兼容,切换功能和性能表现正常;

Rev.B终端从Rev.B系统到Rev.A系统为硬切换,业务面切换时长稍长,为300ms左右,但对于目前的数据卡终端应用体验无明显影响。

3.5 EV-DO Rev.B系统网络时延性能测试

EV-DO Rev.B系统网络时延性能测试包括EV-DO Rev.B Session时长、EV-DO Rev.B单/双载波呼叫建立时长、EV-DO Rev.B单/双载波PPP建立时长和EV-DO Rev.B单/双载波Ping时长。

测试目的:测试EV-DO Rev.B系统Session时长、呼叫建立时长、Ping时长等。

测试工具:EV-DO Rev.B测试终端和高通的QXDM测试软件。

测试方法:通过统计信令之间的时间间隔计算出EV-DO Rev.B系统的各种网络时延。

测试结果如下:

Rev.B两载波各种时延性能大体与单载波性能相当。

Rev.B双载波和Rev.B的单载波空口环回时延在小包时基本相同,在大包时双载波时延更短。

3.6 EV-DO Rev.B系统性能测试小结

通过对EV-DO Rev.B系统的外场试验,得出EV-DO Rev.B网络的组网性能,小结如下:

覆盖:在两载波的Rev.B覆盖区域内,覆盖路径上的前/反向平均速率基本上是单载波Rev.A系统的两倍;其边缘覆盖速率也基本上是单载波Rev.A系统的两倍。

吞吐量:两载波的Rev.B的前/反向峰值速率、前向扇区吞吐量基本上是Rev.A系统的两倍,前向峰值速率能接近理论的6.2Mbps。

EV-DO Rev. B系统内切换性能如下:

Rev.B终端在Rev.B系统内锁定模式和非锁定模式的切换性能都表现良好,业务面切换时延均在30ms以内;

非锁定模式切换时长小于锁定模式切换时长;

Rev.B系统内锁定模式的切换性能与Rev.A终端在REV.A系统下的切换性能相当。

兼容性如下:

Rev.B的终端与Rev.A系统完全兼容,切换功能和性能表现正常;

Rev.A的终端与Rev.B系统完全兼容,切换功能和性能表现正常;

Rev.B终端从Rev.B系统到Rev.A系统为硬切换,业务面切换时长稍长,为300ms左右,但对于目前的数据卡终端应用体验无明显影响。

时延性能如下:

Rev.B两载波各种时延性能大体与单载波性能相当。

Rev.B双载波和Rev.B的单载波空口环回时延在小包时基本相同,在大包时双载波时延更短。

4 EV-DO Rev.B部署策略建议

考虑到Rev.B终端从Rev.B系统到Rev.A系统为硬切换,业务面切换时长稍长,因此给出以下几点部署意见:

(1)建议将现网所有Rev.A载波/基站都软件升级成Rev.B载波/基站

这样在市区实现多载波捆绑,郊区为单载波Rev.B,从而避免Rev.A与Rev.B之间的切换。对于Rev.A用户,没有任何影响,完全后向兼容,Rev.A用户可以驻留在任意一个Rev.B载波,并发起呼叫连接;对于Rev.B用户,可以同时捆绑多载波(最多三个),最大限度地发挥多载波优势,提高用户感受,同时避免Rev.B和Rev.A之间的切换,减少切换时延,提高用户感受。

(2)允许在热点地区增加非连续的Rev.B载波

在热点地区可以增加非连续的Rev.B载波,这对于热点地区Rev.A用户可以使用该非连续覆盖载波,移出该地区后需通过硬切换切换到连续覆盖载波;对于热点地区Rev.B用户可以绑定该载波实现多载波捆绑,发挥Rev.B系统优势,同时还可利用Rev.B系统的矩形、非矩形切换,使载波间切换对于Rev.B用户无影响。随着用户数的进一步发展,非连续载波可以进一步扩大覆盖范围,最终变成连续覆盖载波。

(3)建议配置足够的传输资源,以满足Rev.B多载波应用需求

随着Rev.B多载波系统捆绑的载波数目的增加,相应的峰值速率也会增加,从而要求基站配置更多的传输资源以保证充分发挥多载波系统的优势;所需的传输资源和基站配置的载扇数量成正比。

5 结束语

EV-DO Rev.B 是一个完全后向兼容系统,外场组网性能良好。当前,CDMA的主要系统设备厂家都可以提供EV-DO Rev.B Phase 1阶段的商用解决方案,EV-DO Rev.B的多款数据卡终端即将面市。而下一代的LTE技术由于产业暂未成熟和国家政策的原因,在近两年难以在国内规模商用。因此建议CDMA运营商在目前阶段,应积极引入EV-DO Rev.B以保证CDMA网络在数据业务能力方面的优势,给用户带来更良好的无线宽带体验。

参考文献

[1]3GPP2 C.S0024-A_v1.0. CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. 2004

[2]3GPP2 C.S0024-A_v2.0. CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. 2005

[3]3GPP2 C.S0024-B_v1.0. CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. 2006

[4]3GPP2 C.S0024-B_v2.0. CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification[S]. 2007.