使用兩臺基站仿真器驗證RAT間切換和信元轉(zhuǎn)移

1、    使用兩臺基站仿真器驗證RAT間切換和信元轉(zhuǎn)移        Michael Lawton 時間:2007年07月25日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:<"cblue" " target='_blank'>信元<"cblue" " tar

2、get='_blank'>移動設(shè)備<"cblue" " target='_blank'>2G<"cblue" " target='_blank'>時隙<"cblue" " target='_blank'>壓縮模式            I.? <"cblue"

3、; " title="信元">信元轉(zhuǎn)移介紹信元轉(zhuǎn)移是所有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要求。電池供電的<"cblue" " title="移動設(shè)備">移動設(shè)備的信號傳輸范圍非常有限。因此為獲得良好的覆蓋范圍，移動設(shè)備必須能夠像在網(wǎng)絡(luò)中漫游一樣，從一個信元移動到另一個信元。使用小信元和重復(fù)使用同一頻率還可以給網(wǎng)絡(luò)帶來好處：前者可以降低功率，后者可以提高頻譜效率。?隨著網(wǎng)絡(luò)及其相應(yīng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，切換的復(fù)雜性呈現(xiàn)出指數(shù)性增長。這被視為是一種必須要承受的負擔(dān)，原因如下：?1. 網(wǎng)絡(luò)運營商正在提供更廣泛的業(yè)務(wù)（話音、視頻和數(shù)

4、據(jù)），每種業(yè)務(wù)都有不同的切換需求。?2. 3G網(wǎng)絡(luò)的實際部署提出了在3G與<"cblue" " title="2G">2G之間切換的需求，以便使3G用戶能夠繼續(xù)使用業(yè)務(wù)。?本文描述了切換的復(fù)雜程度并提出了一個測試策略建議，用于驗證移動臺（MS）或用戶設(shè)備（UE）的設(shè)計。?II. 測試信元轉(zhuǎn)移的方法測試信元轉(zhuǎn)移是移動臺一致性測試過程中的關(guān)鍵步驟，對每種不同技術(shù)有各自的射頻和信令要求。這些測試是UE驗證過程中必須執(zhí)行的步驟。支持多蜂窩技術(shù)（3G到2G切換）和業(yè)務(wù)的需要意味著測試范圍非常廣泛。僅在信令一致性方面，3GPP 34.123規(guī)范

5、中的移動管理和數(shù)據(jù)包切換移動管理部分就定義了將近150個信元轉(zhuǎn)移測試。要完成該測試，需要對6個獨立的基站仿真器進行復(fù)雜的設(shè)置。該測試需要花費大量時間和費用，而且設(shè)計人員逐漸發(fā)現(xiàn)僅進行該測試是不夠的。雖然一致性測試是對所有切換機制進行測試，但它不能與運行實際應(yīng)用的應(yīng)用服務(wù)器配合執(zhí)行測試。在測試真實網(wǎng)絡(luò)中的UE時，這個缺點可能導(dǎo)致性能問題。為克服這種局限性，設(shè)計人員選擇在仿真真實網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進行額外的驗證測試。圖1顯示了該測試的配置示意圖。?CONTROL PC 控制PC?APPLICATION SERVERS? 應(yīng)用服務(wù)器?USB or SERIAL USB或串行?Video? 視頻?圖 2 切

6、換驗證測試示意圖?這里，測試的重點是使用一體化測試儀（OBT）作為基站仿真器來進行功能性能測試。OBT需要仿真基站的總體功能，但無需提供運行信令一致性腳本的協(xié)議腳本接口。這就簡化了測試，使測試更容易進行并顯著降低了測試成本。雙OBT結(jié)構(gòu)可用于測試各種應(yīng)用服務(wù)器的多種不同的切換類型。此方法可用于各種方案的自動測試、調(diào)試已知問題或故障區(qū)域，或在有限時間框架內(nèi)進行隨機測試。顯然，此方法不能替代嚴格的一致性測試，但可作為一種強大的工具來擴大測試范圍，提供更經(jīng)濟的測試策略來對新平臺進行驗證和回歸測試。?III. 2G切換切換這個術(shù)語用于描述在話音或視頻呼叫期間發(fā)生的信元轉(zhuǎn)移。表1顯示了在2G或GERAN

7、（GSM、EDGE無線接入網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)中的移動設(shè)備所發(fā)生的不同切換事件。每一個切換事件都是由網(wǎng)絡(luò)啟動。隨著移動設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的移動，它不斷發(fā)送測量報告對網(wǎng)絡(luò)進行更新。如果鏈路質(zhì)量開始降低，該移動設(shè)備將訪問廣播分配（BA）表，獲得鄰近信元的相關(guān)信息。隨后，它將進入這些信元并進行相關(guān)測量。移動設(shè)備能夠完成上述操作的原因在于：2G采用基于時分多址（TDMA）的接入技術(shù)，因此移動設(shè)備的接收機可以采用“空閑<"cblue" " title="時隙">時隙”來變頻和進行測量。使用測量報告中的信息，網(wǎng)絡(luò)隨后可以選擇命令移動設(shè)備從現(xiàn)有服務(wù)信元向定義的指定

8、目標(biāo)信元切換。?Serving 2G Cell? 正在服務(wù)的2G信元?Target Cell? 目標(biāo)信元?Intra-cell 信元內(nèi)?Inter-cell 信元間?Inter-RAT? RAT間?Reason 原因?Cell Sync? 信元同步?1 or 2 Box？? 單機或雙機?Comments? 注釋?Interference? 干擾?Sync? 同步?Change of physical channel or timeslot 物理信道或時隙的改變?One box limited to equal powers and Same BCH? 一臺設(shè)備僅限于同等功率和相同BCH的情況?

9、Mobility? 移動性?Sync? 同步?Pseudo-sync? 偽同步?Un-sync? 非同步?Most demanding on Mobile 對移動設(shè)備要求最苛刻?Service? 業(yè)務(wù)?Un-sync? 非同步?New in release 5 of 3GPP specs? 3GPP規(guī)范第5版中的新規(guī)定?All are hard handovers are network initiated? 所有硬切換都是由網(wǎng)絡(luò)啟動的?None require use of compressed mode and none are blind? 不要求使用<"cblue&qu

10、ot; " title="壓縮模式">壓縮模式，無盲切換?表2 2G網(wǎng)絡(luò)中的切換類型?2G切換可以分為三種不同類型：信元內(nèi)、信元間和RAT間切換。信元內(nèi)切換是指在指定GSM信元內(nèi)進行的切換。這種特殊的切換機制較為罕見。信元內(nèi)切換不需要支持移動性，所以它可能只會在避免不利情況發(fā)生時使用，例如出現(xiàn)不必要的干擾。然而這也是不太可能的，因為它將意味著存在一個非法發(fā)射機，所以無論如何都很有可能使用跳頻來避免進行信元內(nèi)切換。可使用一個單一的信元OBT配置來測試此類切換，雖然有一定的局限性。但是，使用雙機結(jié)構(gòu)有可能配置一個更典型的切換，其中每個信元可使用不同的BCH，各個

11、信元的廣播和流量信道功率都不同。?2G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最常見的切換類型就是信元間切換。它是指移動設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)（與不同基站進行通信）中移動時，從一個頻率/時隙轉(zhuǎn)移到另一個頻率/時隙的切換。取決于網(wǎng)絡(luò)的特性，此類切換可以分為在同步基站（BTS）、偽同步基站或非同步基站之間切換。同步基站共享相同的時間參考，因此其幀結(jié)構(gòu)的定時也精確對齊。對于偽同步網(wǎng)絡(luò)，基站不共享相同的時間參考，而是在兩個各自的時鐘之間保持一個時間偏置。非同步基站不共享相同的時間參考。當(dāng)測試這些切換事件時，非同步切換對移動設(shè)備的要求最苛刻。因此，當(dāng)移動設(shè)備必須首先與目標(biāo)基站進行同步，才能對該信元的信息進行解碼。這就意味著在切換之前，移動設(shè)備必須與

12、服務(wù)信元和目標(biāo)信元不斷重新同步。?最后一種2G切換就是從2G服務(wù)信元到3G目標(biāo)信元的切換。當(dāng)正在使用2G信元的3G用戶要加入3G信元并享受更廣泛的服務(wù)時，需要進行這種切換。為進行這種切換，UE結(jié)合使用了2G和3G無線技術(shù)。如果相鄰信元信息中包含3G信元的詳細信息，則網(wǎng)絡(luò)將建議移動設(shè)備在其空閑幀時對該信元進行測量。為此，移動設(shè)備必須切換到3G接收機，測量信元，然后將數(shù)據(jù)反饋給2G網(wǎng)絡(luò)。隨后，2G網(wǎng)絡(luò)將發(fā)出一個命令，指示移動設(shè)備從2G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到3G信元。2G和3G信元不會進行同步。?IV. 3G切換表2顯示了3G網(wǎng)絡(luò)中可能發(fā)生的切換事件。這些切換全部是由網(wǎng)絡(luò)啟動，并分為頻率內(nèi)、頻率間或RAT間切換

13、。 在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中，信元間的移動性由正交代碼之間的切換來控制。這些正交代碼由所有在相同頻率上工作（頻率內(nèi)）的各個信元支持。這樣，每個基站都可以保留自己與移動設(shè)備的鏈路，從而使網(wǎng)絡(luò)能夠結(jié)合兩個信號，在信元邊緣實現(xiàn)分集增益。該機制稱為軟切換分集增益。假如多鏈路是由相同基站（或B節(jié)點）的不同扇區(qū)組成，則稱為更軟切換。嚴格來說，它不是真實的切換事件，更像是一種改善信號質(zhì)量的技術(shù)。使用Agilent 8960可以仿真使用單機進行頻率內(nèi)切換的效果。這通過使用單機管理多種擴展代碼來實現(xiàn)。?Serving 3G Cell? 正在服務(wù)的3G信元?Target Cell? 目標(biāo)信元?Intra-freq 頻率

14、內(nèi)?Inter-freq 頻率間?Inter-RAT? RAT間?Reason 原因?Soft or Hard? 軟切換或硬切換?Use s CM? 使用s CM?1 or 2 Box？? 單機或雙機?Comments? 注釋?Mobility? 移動性?S? 軟?N? 否?Soft or softer (separate sectors same cell)? 軟或更軟（相同信元中的不同扇區(qū)）?Coverage, load? 覆蓋，負載?H? 硬?N? 否?Blind handover， long delay. Voice and video? 盲切換，長延遲。話音和視頻?H? 硬?Y? 是

15、?Voice and video? 話音和視頻?Coverage, load, service? 覆蓋，負載,業(yè)務(wù)?H? 硬?N? 否?Blind handover，3G video call drops back to 2G voice 盲切換，3G視頻呼叫降回到2G話音呼叫?H? 硬?Y? 是?3G video call drops back to 2G voice? 3G視頻呼叫降回到2G話音呼叫?表4 3G網(wǎng)絡(luò)中的切換類型?除了頻率內(nèi)切換外，3G切換有時還必須在不同3G網(wǎng)絡(luò)之間、在不同頻率上進行。這樣做是為了保持覆蓋范圍或平衡各自網(wǎng)絡(luò)中的負載。由于在呼叫期間，3G電話的接收機對服務(wù)基站

16、進行持續(xù)偵聽，所以頻率間切換更加復(fù)雜。因此，需要在不測量目標(biāo)信元特征的情況下進行切換，或電話需要使用壓縮模式，以便進行必要的測量。當(dāng)指示電話不收集目標(biāo)信元的測量報告而進行切換時，這種切換稱為“盲”切換。當(dāng)使用壓縮模式時，下行鏈路傳輸將暫停，以便使電話能夠收集測量報告。為了支持下行鏈路上的無傳輸時期（見圖2），通過更改展頻因數(shù)（和相應(yīng)的傳輸功率）或在該時期后更改更高層調(diào)度，來發(fā)送該時期之前和之后的信號。經(jīng)過以上更改，即可在不丟失大量數(shù)據(jù)的情況下提供間隔。?圖4 WCDMA壓縮模式下行鏈路活動?Transmitted Power? 發(fā)射功率?Frame 3 Compressed 經(jīng)過壓縮的第3幀?

17、Frame 1 第1幀?Frame 2 第2幀?Frame 4 第4幀?Frame 5 第5幀?15 timeslots active? 15個時隙活動狀態(tài)?15 timeslots active? 15個時隙活動狀態(tài)?10 timeslots active? 10個時隙活動狀態(tài)?15 timeslots active? 15個時隙活動狀態(tài)?15 timeslots active? 15個時隙活動狀態(tài)?3G網(wǎng)絡(luò)中支持的最后一種切換類型是RAT間切換，即從3G服務(wù)信元到2G目標(biāo)信元的切換。這種切換十分常用，由3G網(wǎng)絡(luò)用于為話音和低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供3G服務(wù)熱點和完整的2G覆蓋范圍。對于單一接收機移動設(shè)

18、備，切換將采用盲模式或壓縮模式，以使移動設(shè)備可以進入和測量相鄰的2G信元。?V. 2G和3G分組交換數(shù)據(jù)的信元更改表3和表4列舉了當(dāng)電話處于空閑狀態(tài)、擁有PDP上下文或正在主動傳輸數(shù)據(jù)時所引起的不同信元更改（2G和3G）。?表6 2G分組交換數(shù)據(jù)的信元更改?Terminology 術(shù)語?MI = mobile initiated, NI = Network initiated, CM = compressed mode, NCO = Network Control Order? MI = 移動設(shè)備啟動的，NI = 網(wǎng)絡(luò)啟動的，CM = 壓縮模式，NCO = 網(wǎng)絡(luò)控制順序?INTER RAT?

19、RAT間?INTER CELL? 信元間?INTRA CELL? 信元內(nèi)?Cell Transition? 信元轉(zhuǎn)移?Current State? 當(dāng)前狀態(tài)?New State? 新狀態(tài)?Box 1? 設(shè)備1?Current cell 當(dāng)前信元?Box 2? 設(shè)備2?(same RAT) （相同RAT）?Box 2? 設(shè)備2?(new RAT) （新RAT）?Cell Selection? 信元選擇?Out of service? 停止服務(wù)?IDLE? 空閑?None? 無?Idle Mode Cell reselection? 空閑模式信元重選?Idle/attached? 空閑/連接?Id

20、le 2G/3G 空閑2G/3G?Packet cell change order (PCCO) 數(shù)據(jù)包信元更改順序（PCCO）?Idle/attached? 空閑/連接?Idle 2G/3G 空閑2G/3G?Packet Transfer Mode Cell re-selection 數(shù)據(jù)包傳輸模式信元重選?2G active PDP? 2G活動PDP? ?2G active PDP? 2G活動PDP? ?Packet Cell Change Order? 數(shù)據(jù)包信元更改順序?2G active PDP? 2G活動PDP? ?2G active PDP? 2G活動PDP? ?不管采用何種技術(shù)

21、，所有停止服務(wù)或處于空閑狀態(tài)的移動設(shè)備都需要具有啟動信元選擇或空閑模式信元重選程序的能力。當(dāng)移動設(shè)備在待機狀態(tài)下從一個信元漫游到另一個信元時，這種能力將使它們可以加入網(wǎng)絡(luò)，同時保持網(wǎng)絡(luò)的可用性。當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中漫游時，移動設(shè)備將監(jiān)測自己所在信元和相鄰信元的信號強度。如果所在信元的信號強度低于某個閾值，或相鄰信元的信號強度明顯更高，移動設(shè)備將啟動閑置模式信元重選。然而2G和3G之間的區(qū)別在于，在2G中，擁有活動PDP上下文的移動設(shè)備還能夠啟動信元重選命令。而在3G中不是這樣，當(dāng)處于空閑或連接模式時，移動設(shè)備只能啟動信元重選命令。在3G中，一旦電話擁有活動PDP上下文，則網(wǎng)絡(luò)將通過數(shù)據(jù)包信元更改順序命令

22、啟動所有信元更改操作。?表8 3G分組交換數(shù)據(jù)的信元更改?Terminology 術(shù)語?MI = mobile initiated, NI = Network initiated, CM = compressed mode? MI = 移動設(shè)備啟動的，NI = 網(wǎng)絡(luò)啟動的，CM = 壓縮模式?INTER RAT? RAT間?INTER FREQ? 頻率間?INTRA FREQ? 頻率內(nèi)?Cell Transition? 信元轉(zhuǎn)移?Current State? 當(dāng)前狀態(tài)?New State? 新狀態(tài)?Use CM 使用CM?Box 1? 設(shè)備2?Current cell 當(dāng)前信元?Box 2?

23、設(shè)備2?(same RAT) （相同RAT）?Box 2? 設(shè)備2?(new RAT) （新RAT）?Cell Selection? 信元選擇?Out of service? 停止服務(wù)?IDLE? 空閑?None? 無?Idle Mode Cell reselection? 空閑模式信元重選?Idle/attached? 空閑/連接?Idle 2G/3G 空閑2G/3G?Packet cell change order (PCCO) 數(shù)據(jù)包信元更改順序（PCCO）?Active PDP 活動PDP?Active PDP (2G/3G) 活動PDP (2G/3G)?VI. DTM和HSDPA切換

24、除了第III部分至第V部分中說明的切換和信元轉(zhuǎn)移外，還有一些與新型物理層技術(shù)（例如DTM（雙傳輸模式）和HSDPA（高速下行鏈路分組接入）相關(guān)的特殊情況。?DTM是一種支持在指定移動設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間同時建立話音和數(shù)據(jù)連接的技術(shù)。在“DTM呼叫”期間，手機同時建立了電路交換話音連接和分組交換數(shù)據(jù)鏈路。如果基站在DTM呼叫期間啟動切換命令，則執(zhí)行電路交換話音切換。但是，服務(wù)信元將不會啟動PS數(shù)據(jù)連接的數(shù)據(jù)包信元順序更改命令。移動臺將負責(zé)啟動信元重選程序并管理在活動臨時數(shù)據(jù)塊流（TBF）內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸所引起的丟失數(shù)據(jù)。由于3GPP規(guī)范第7版對DTM中的共享分組交換數(shù)據(jù)資源和專用電路交換話音資源的切換做

25、出了規(guī)定，這一情況正在改變。?假如目標(biāo)基站不支持DTM，則移動設(shè)備可以拒絕切換請求；或切換CS話音并暫停PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。?HSDPA是一種新型3G技術(shù)，旨在通過使用復(fù)雜的調(diào)制方案，充分利用射頻條件良好的時間段，從而最大限度地提高下行鏈路數(shù)據(jù)吞吐率。HSDPA的移動性與分組交換數(shù)據(jù)WCDMA不同，因為HSDPA不使用軟切換。移動設(shè)備監(jiān)測其活動集合中的所有基站，并在“最佳”信元的情況發(fā)生變化時，將該變化通知網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)隨后進行信元轉(zhuǎn)移，并重新配置高速下行鏈路共享信道（HS-DSCH）。? ?VII. Agilent 8960 雙信元測試系統(tǒng)配置圖3顯示了雙信元測試的測試系統(tǒng)配置。使用局域網(wǎng)連接在雙機之間進行信息交換。?圖6 雙信元測試系統(tǒng)配置?WWW internet access? WWW互聯(lián)網(wǎng)接入Ethernet Hub? 以太網(wǎng)集線器RF splitter? 射頻信號分路器WPA protocol logging? WPA協(xié)議日志記錄在啟動切換命令之前，需要進行以下設(shè)置：?1. 如果需要進行遠程控制，則建立到兩個設(shè)備的GPIB連接?2. 使用一條交叉電纜或小型以太網(wǎng)（該網(wǎng)絡(luò)支持使用日志記錄和應(yīng)用