北京-浅析对CDMA1X无线数据网络的优化-ldy

浅析对CDMA1X无线数据网络的优化刘大勇（中国联通北京分公司移动网络技术维护部100038）摘要：联通CDMA1X数据网络技术先进，能为用户提供高速数据业务。但随着无线数据业务的高速发展，业务量增长，网络负荷增大，需要对网络进行尽可能的优化，提高用户体验的满意度。本文试对无线及分组网络中涉及无线数据业务的一些参数配置进行阐述，并提出相应的优化措施。关键词：CDMA1X，SCH，RLP，PPPCDMA网络全面升级到1X阶段后，能够支持高速率的数据业务，目前看来，联通颇具特色的无线数据品牌组合“联通无限”发展十分强劲，已经成为CDMA业务中的亮点之一，联通无线数据业务的优势逐渐显现。CDMA1X无线数据网络优化的主要目标是使系统达到最大的吞吐量、最小的传输延迟，从而充分发挥cdma20001x的无线传输优势，尽可能的带给用户最优越的体验。由于数据业务的传输流程涉及无线网络部分和分组网络部分，所以对1X无线数据网络的优化又分为无线部分的优化和分组部分的优化。无线网络的优化范围较广，涉及无线资源的配置，数据业务与语音业务的协调，调度方法，功率控制，接入控制等等，分组网络的优化包括合理的网络规划设计，提高网络的安全性，可靠性，灵活性，以及对PPP参数和IP/TCP参数的优化等等，本文主要介绍无线网络中补充信道（SCH）的设置，RLP参数的优化，分析硬件资源的瓶颈所在以及分组网络中对PPP参数的优化。一．无线网络1．补充信道（SCH）的配置CDMA2000提供新的信道SCH来支持数据业务，一个补充信道（SCH）最高可以提供基本信道16倍高的速率（153.6kbps）。所以在目前的网络中，一个数据用户所能获得的最高速率在物理层为153.6kbps+9.6kbps=163.2kbps，但由于从物理层到应用层每层用于控制的开销，以及RLP的重传机制，由于误码导致重传引起的吞吐量的降低，在SCH的FER为5％的情况下，用户实际获得的最大速率为122kbps左右。这个速率对用户来说也是相当高的，但由于SCH的速率越大，占用的无线资源越多，实际用户往往并不能得到这么大的吞吐量。由于SCH对无线资源（包括功率，WALSH码，硬件单元）的耗费较大，所以对SCH的配置要尽量优化，以期在用户体验和资源消耗方面达到一个最佳的平衡。SCH的FER设置FER目标值的设定会影响用户的吞吐量以及系统的吞吐量。当FER值很高时，误帧很多，因此系统会频繁的重发，这样用户实际获得的数据量就很低。但高的FER值对业务信道的增益要求很低，即是说对基站的功率要求很小，这样就可以接入更多的用户。反之，当FER值很低时，用户可以获得较高的吞吐量，但是系统不能同时接入很多的用户。所以FER值的设置必须在用户体验和接入用户数量两方面取一个较好的平衡点。一般来说，5％的FER对SCH是一个比较合适的值，但是这个值也可以根据数据用户的数量来动态的调整。当数据业务的负荷越来越大时，在保证最低QOS的情况下，可以适当增大FER的值，以使系统能接入更多的用户。SCH的编码方案与卷积编码相比，Turbo编码具有更高的性能增益，可以节省功率，而且速率越大，编码增益越大。在CDMA2000中，前向和反向的SCH都可以选择使用卷积编码和Turbo编码。因应该在可能的情况下尽可能选择Turbo编码方案。SCH的软切换设置前面已经提到，SCH速率较大时，对无线资源包括功率，WALSH码以及硬件单元的消耗都比较大，如果支持高速率的SCH的软切换，消耗量就更加巨大。因此一般情况下，系统不应该支持前向SCH的软切换。减小SCH的分配时延用户对时延时很敏感的，应该尽量减小业务信道分配时延。CDMA2000支持一种5ms格式的信令帧，因此可以选择这种微型的信令消息来缩短SCH的分配时延。2．RLP参数的设置CDMA2000在基站和移动台之间使用RLP协议来实现在复用子层以上的“尽力传送”，也就是通过重传来尽量减少差错，给上层的数据传输提供一个较好的基础。RLP帧格式的选择使用开销最小的帧格式可以增大数据的吞吐量。当在基本信道（FCH），专用控制信道（DCCH），以及1倍速的SCH（9.6kbps）传输数据时，帧格式B所使用的开销最小。当在SCH上高速传送数据时，帧格式C所用的开销最小。因此应该分别在相应情况下选择最优的帧格式。跳过同步交换来减小时延RTT(RLP的往返时间)值用来合理设置重发定时器，它包含在RLP_BLOB消息中。一般RLP在初始化时，使用同步交换来预测RTT。这个同步通过三次握手来实现，根据网络的不同，此过程耗费的时间为180－240ms左右。而且移动台每次初始化RLP时都有这一时延，包括走出休眠状态时。RTT主要是传输时延，变化不大，无需每次初始化时都估计。所以可以跳过同步交换过程，基站保留RTT值，然后每次使用RLP_BLOB消息将其发给移动台。3．硬件资源数据业务或者说是SCH对硬件资源的消耗是较大的。硬件资源包括基站中的信道处理单元（CE），SDU中的SDF以及PCF单元。一个最高速率（153.6kbps）的SCH需要使用16个CE单元，所以基站应该给数据业务预留较多的CE资源。SDU中的每块SDF卡能同时支持192个1X高速连接，PCF卡能同时支持1200个数据连接。目前的配置情况来看，各个局SDF的数量偏小，可能成为数据业务的容量瓶颈所在。总之，随着数据业务的飞速发展，业务量越来越大，应该随时对网络的负荷情况进行监控，并扩充相应的硬件资源。二．分组网络1．PPP的参数设置分组网络的优化主要是对PPP协议的参数配置进行调整，以尽量减小PPP建立的时延，提高PPP连接的成功率。PPP连接的建立包括三个阶段：信令协商（LCP），用户认证，网络层建立（IPCP）。1）信令协商（LCP）在建立PPP通道之前，MS向PDSN进行“信令协商”即“LCPnegotiation”，主要测试数据联路层、协商加密方式（chap、pap）、数据压缩方式。在1X系统中，MS向PDSN发出“LCPnegotiation”请求。2）用户认证当PDSN接收到MS的用户名、密码后会把验证任务转发给AAAServer。如果AAA验证成功，则阶段二的验证完成。3）网络层建立（IPCP）该阶段用于建立起MS和PDSN网络层连接，并由PDSN使用IPCP协议把IP地址动态分配给手机。如果网络层可以建立并且IP地址能分配到手机，该阶段成功。下面是PPP建立连接过程的示意图：InternetMSPCFPDSNFAAAHAAATCHEstablishedAccessRequestAccessAcceptIPCPSetupLCPSetupRRQ(A11)RRP(A11)PPPAccountingReqAccountingReqAccountingRespAccountingRespAuthenticationRequest(Username/Password)AuthenticationSuccessLCP参数1）设置ACCM（Asynchronous-Control-Character-Map）为零：可以缩短PPP数据包2）应该启动PFC（Protocol-Field-Compression）：使得在可能的情况下协议字段倍压缩3）应该启动ACFC（Address-and-Control-Field-Compression）：使得地址和控制字段可以倍压缩超时计时器的设置PPP重新发送配置请求包或终止请求包的间隔由超时计时器控制，默认值为3秒。首先超时计时器的设置应该足够长，要考虑到消息包到达接收端的传输时延，接收端的处理时延，返回的传输时延。最小的超时计时器的值为2×（往返时间）＋100ms；同时应该尽量减小计时器的时间，这样可以缩短PPP协商的时延。超时计时器的设置应该基于连接的速度。缺省值是为低速连接（２４００－９６００ｂｐｓ）、高速交换连接（典型的如电话线）设计的。更高速的连接，或低交换速度连接应该相应的增加重传的次数。CDMA1X数据业务的速率一般是大于9.6kbps的速度的，所以超时计时器应该在默认3秒的基础上缩短。2．网络的规划设计分组网的网络规划设计也是需要尽量的合理化。其网络主要包括R-P网络和P-I网络。在网络的设计中涉及到认证与计费，网管，NTP，DNS等多个子系统，需要周密的考虑网络的拓扑结构，IP地址的合理分配，可靠性，安全性等多方面，尽可能做到负荷分担，风险分散。结束语凭借CDMA1X网络的技术优势，联通无线数据业务的发展势头十分强劲，用户快速增长，网络的负荷会不断加大。我们必须保持对整个无线数据网络的密切监控，掌握业务和数据量的增长趋势，适时对网络做出相应的评估，并不断根据情况对网络各部分进行优化，提高网络性能。