东莞GPRS无线信道配置研究报告

东莞GPRS无线信道配置研究报告

东莞GPRS无线信道配置研究

东莞GPRS无线信道配置研究

摘要:

本报告对2003年4月17日至5月17日在东莞市进行的无线信道配置研究结果进行了描述。

此报告的目的是在对现有GPRS网络状态进行测试和分析得到具体的GPRS信道分配原则，进一步对无线信道作出合理的优化配置，从而提高无信信道资源的利用率。

本次研究项目使用的数据基于网络的统计和实地测试：OSS的STS；Gb信令收集；TEMS定点测试； 致谢

在项目期间，我们得到了省公司领导和公司领导的大力协作与指导，在此表示诚挚的感谢。

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东莞GPRS无线信道配置研究

目录

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概述........................................................................................................................................... 4 1.1 研究背景及目的 ....................................................................................................... 4 1.2 研究内容 ................................................................................................................... 4 1.3 东莞GPRS网络配置简介 ....................................................................................... 4 爱立信系统GPRS信道配置方法 ......................................................................................... 12 2.1 PDCH分配方案描述 ............................................................................................. 12 2.2 动态PDCH分配方案试验 .................................................................................... 13 GPRS信道负荷与服务质量QOS的关系分析 .................................................................... 17 3.1 GPRS信道负荷及服务质量QOS指标说明 ........................................................ 17 3.2 FTP测试 ................................................................................................................. 17 3.3 PING测试 .............................................................................................................. 21 3.4 FTP&PING组合测试 ............................................................................................ 25 动态PDCH分配策略参数研究 ............................................................................................ 31 4.1 相关参数 ................................................................................................................. 31 4.2 DGEBSC1试验局简介 .......................................................................................... 31 4.3 不同TBFLIMIT下GPRS数据流量对比............................................................. 32 4.4 结论 ......................................................................................................................... 33 GPRS（GMM/SM）信令开销评估 ...................................................................................... 34 5.1 GPRS ATTACH ...................................................................................................... 34 5.2 PDP ACTIVATION ................................................................................................. 37 5.3 ROUTEING AREA UPDATE ................................................................................. 40 5.4 全网GPRS信令开销评估 ..................................................................................... 43 5.5 FTP下载100K文件的RADIO BLOCK变化 ..................................................... 45 静态PDCH配置的策略研究 ................................................................................................ 47 6.1 不同静态PDCH配置对GPRS QOS指标的影响 ............................................... 47 6.2 根据GPRS统计对小区进行分类，进行静态PDCH配置 ................................ 49 6.3 根据GPRS数据流量进行静态PDCH配置 ........................ 错误！未定义书签。 6.4 小区信道配置流程 ................................................................................................. 52 GPRS信道利用率评估方案 .................................................................................................. 57 7.1 PCU资源的利用率 ................................................................................................ 57 7.2 小区级别来评估PDCH信道的利用率 ................................................................ 60

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东莞GPRS无线信道配置研究

1 概述

1.1 研究背景及目的

东莞GPRS试验网投入商用运行到现在已经有一年多了，随着GPRS大规模放号及GPRS手机渗透率的提高，GPRS数据流量不断不升。由于GPRS是在原先GSM网络的基础上通过新增网络节点及系统软件升级实现的，在空中接口仍使用原来的GSM无线信道，因此引入了无线信道资源共享的问题。随着GSM话音业务及GPRS业务的不断增长，无线信道资源越来越紧张，所以如何根据目前网络现状及对未来话务增长的预测来合理调配资源，提高设备利用率，是目前GSM及GPRS双网共存下急需解决的问题。

本次无线信道配置研究的目的在于通过对GPRS及GSM双网共存下存在各

种问题的探讨研究，得出合理评估无线信道资源利用率的方法，以用来指导在目前及未来网络发展的情况下，对无线设备资源作出合理的配置。

1.2 研究内容

本次研究主要从以下五个方面来进行：

（1）爱立信系统的GPRS信道分配原则 （2）GPRS信道负荷与服务质量的关系分析 （3）动态PDCH分配策略参数的研究 （4）静态PDCH配置的策略研究 （5）GPRS信道利用率评估方法

1.3 东莞GPRS网络配置简介 （1）、典型的GPRS网络结构

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图1-3-1：典型的GPRS网络结构

与GSM网络结构相比较，GPRS网络新增了SGSN及GGSN两个网络节点。

为了支持分组交换，在BSC增加了用于作GPRS信道管理的PCU单元，BTS通过软件升级增加了CCU（CHANNEL CONTROL UNIT）。

SGSN(service gprs support node)：即GPRS业务支持节点，处理面向BSC、

MSC/VLR、HLR、SMS-G及通过IP骨干网连接的GGSN的各种接口协议，主要完成移动性管理、会话管理及计费功能，类似于GSM网中的MSC。

GGSN(gateway gprs support node)：即GPRS网关支持节点，处理面向SGSN

及外部IP网络的接口协议，主要完成连接外部IP网络、IP安全认证、路由、会话管理、防火墙及边界网关等功能，类似于GSM网中的GMSC。

PCU(packet control unit)：分组控制单元，处理面向与SGSN连接的GB接口

协议，主要进行PDCH信道分配及管理。

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（2）东莞GPRS网络配置情况 目前东莞的GPRS网络配置如下：

MSC BSC PCU配置 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 3RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP 2RPP SGSN 1个 DGAMSC DGABSC1 DGBMSC DGCMSC DGABSC2 DGBBSC1 DGBBSC2 DGCBSC1 DGDMSC DGDBSC1 DGEMSC DGFMSC DGDBSC2 DGEBSC1 DGFBSC1 DGGMSC DGGBSC1 DGHMSC DGHBSC1 DGIMSC DGJMSC DGIBSC1 DGJBSC1 DGKMSC DGKBSC1 DGLMSC DGLBSC1 DGMMSC DGMBSC1 DGMBSC2 DGNMSC DGNBSC1 DGOMSC DGOBSC1 DGOBSC2 表1-3：东莞GPRS网络配置表

如上表所示：东莞目前配置15个MSC，总共有20个BSC，除了DGIBSC1配置3个RPP外，其余的BSC均配置2个RPP，每个RPP的容量是：150个PDCH。

东莞只配置一个SGSN，SGSN总共配置20个GB接口连接到各个BSC。SGSN通过Gn接口链路连接到深圳的GGSN接入骨干网。

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东莞GPRS无线信道配置研究 （3）、GSM及GPRS话务概况

DGEBSC1是用来做动态PDCH信道分配策略研究的试验局，在此对这两个

局的GSM及GPRS话务概况作一下简介。

图1-3-2 东莞DGBSCE1一周24小时GSM话务分布情况（0512-0516）

从上图可以看出，GSM话务量的时间分布特性每天基本上是一致的，GSM成熟的话务模型呈现出很有规律的时间分布特性。

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RBLUL/DL BSCE12000000180000016000001400000Radio Block1200000100000080000060000040000020000000000-01000100-02000200-03000300-04000400-05000500-06000600-07000700-08000800-09000900-10001000-11001100-12001200-13001300-14001400-15001500-16001600-17001700-18001800-19001900-20002000-21002100-22002200-2300周一周四周二周五周三

图1-3-3 东莞DGBSCE1一周24小时GPRS话务分布情况（0512-0516）

从上图可以看出，目前GPRS话务分布随机性很强，不同时段内发送的RADIO BLOCK数相差很大，这充分说明了目前实际GPRS用户很少，GPRS的数据流量随着个别用户行为而改变的。

登记用户数346003440034200340003380033600334003320033000328005-195-205-215-22登记用户数5-233340934195340103446934506

图1-3-4 东莞忙时（10:00-11:00）SGSN GPRS登记用户数

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每用户忙时ATTACH数0.600.580.560.540.520.500.485-195-205-21每用户忙时ATTACH数5-225-230.550.540.510.560.58

图1-3-5 东莞忙时（10：00-1100）SGSN GPRS ATTACH数

每用户忙时业务量(RBC)350.00324.79300.00250.00200.00150.00100.0050.000.005-195-205-21每用户忙时业务量(RBC)5-225-23323.55269.75281.13280.04

图1-3-5 东莞（10：00-1100）每用户忙时业务量

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每用户忙时RAU次数3.953.943.933.923.913.903.893.885-195-205-21每用户忙时RAU次数5-225-233.903.923.933.943.94

图1-3-5 东莞（10：00-1100）每用户忙时RAU次数

分配PDCH数与PDCH占用率4260424016.164247.0415.174190.334180416041405-195-205-2114.164179.4814.534197.4216.516154210.0814.514平均分配PDCH数PDCH占用率5-225-231413.51312.515.542204200平均分配PDCH数PDCH占用率

图1-3-6东莞（10：00-1100）分配PDCH数与PDCH占用率

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数据负荷与重传率10.90.80.70.60.50.40.30.20.105-195-205-215-225-230PDCH平均负荷下行重传率0.850.20.870.240.660.190.30.250.230.720.230.70.20.150.10.05PDCH数据负荷下行重传率

图1-3-6东莞（10：00-1100）数据负荷与重传率

从以上图例可看出，目前东莞忙时登记用户数在34000左右，每用户忙时

ATTACH数较少平均0.5次，忙时每用户平均RAU次数在3到4次，忙时平均分配PDCH数大约4000个，信道占用率为15%左右，数据负荷较低在0.6到0.9之间波动，下行重传率在0.2%左右，每用户忙时业务量范围大约在200-300RBC之间。

以上众多数据表明了东莞目前的GPRS话务模型处于不成熟阶段，目前的无

线信道资源在全网的层面来看是相对充裕的，GPRS信道利用率不高。

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2 爱立信系统GPRS信道配置方法

2.1 PDCH分配方案描述

爱立信系统可配置两种不同的PDCH：静态PDCH及动态PDCH； 静态PDCH是只用于承载GPRS话务，不能用于承载话音业务，它是由指令RLGSC来定义。在定义静态PDCH之后，靜态PDCH信道将固定占用PCU的GSL（GPRS SIGNALLING LINK）设备。由于静态PDCH不能承载话音业务，所以增加小区的静态PDCH将减少话音TCH信道的容量，在CS话务量升高时，会影响小区的GOS（服务等级）。

动态PDCH是在一定条件下由系统触发分配，当需要更多的PDCH用于承载

PS业务时，系统会从CSD(Circuit Switch Domain)里面分配空闲的TCH作为动态PDCH。 动态PDCH只是临时分配给GPRS用户使用，当没有TBF在上面传送时，它会返回PSD(Packet Switch Domain)，如果在一定的时间内没有传送数据，它将返回CSD。

TCH比动态PDCH有更高的优先级，当CS话务拥塞并且没有空闲的TCH

用于分配给移动台时，系统会发送清空PDCH请求给PSD，如果PSD有空闲的动态PDCH，则将空闲的PDCH返回CSD；否则清空正在传送数据的动态PDCH释放出动态PDCH信道用于作TCH，这样将导致GPRS用户传输带宽的下降，直接影响用户的QOS指标。

爱立信的动态PDCH分配主要是由TBFDLLIMIT及TBFULLIMIT来触发。

在爱立信提供的文档中，TBFDLLIMIT及TBFULLIMIT的含义如下： TBFDLLIMIT：当一个PSET里面每个PDCH承载的下行TBF个数都达到

TBFDLLIMIT时，系统就会触发新的PSET预留给下一个接入的手机使用。

TBFULLIMIT：当一个PSET里面每个PDCH承载的上行TBF个数都达到

TBFULLIMIT时，系统就会触发新的PSET预留给下一个接入的手机使用。

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东莞GPRS无线信道配置研究 按以上所述，在理想情况下，当TBFDLLIMIT=2时，手机占用PSET的情况

如下：

TBF MS4 MS3 MS2 MS1 MS4 MS3 MS2 MS1 MS3 MS1

MS4 MS2 TBFDLLIMIT=2

TN4 TN5 TN6 TN7

图2-1 TBFDLLIMIT=2（3+1 MULTISLOT MS）

如图2-1所示，当TBFDLLIMIT=2时，一个PSET的4个PDCH将由4个用户共享。第四个手机接入时，由于PSET中每个PDCH上的TBF个数都到达了TBFDLLIMIT，于是系统将会触发新的PSET。

2.2 动态PDCH分配方案试验

2、2、1 测试目的

验证爱立信系统提供的动态PDCH分配方案，得到在现网的配置下动态

PDCH的实际分配原则，为接下来开展的信道配置研究提供理论基础。 2、2、2 测试环境

为了保证没有话音话务及其它GPRS手机接入，排除外界因素对测试结果造

成影响，确保测试结果真正反映实际情况。在东莞公司附属楼一楼封闭的机房开通一个RBS2302微蜂窝小区，该小区有配置两个载波，可用于承载话音业务及GPRS业务的信道数为13个，该小区配置频点为：3（BCCHNO）、14（DCHNO）。

测试设备：笔记本电脑(WINXP操作系统)及4部TEMS R520（3+1）手机 测试软件：TEMS INVESTIGATION 3.2.4 参数设置：分两组测试组合：

（1） TBFDLLIMIT=1，TBFULLIMIT=1，PILTIMER=10，FPDCH=0； （2） TBFDLLIMIT=2，TBFULLIMIT=2，PILTIMER=10，FPDCH=0；

BSC系统软件版本：BSCR8 ACA11

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东莞GPRS无线信道配置研究 BTS软件版本：B0531R0702

2、2、3 测试步骤

（1）、设置TBFDLLIMIT=1，TBFULLIMIT=1

（2）、按顺序接入4部手机，观察PSET建立及PDCH占用情况 （3）、设置TBFDLLIMIT=2，TBFULLIMIT=2，重复步骤（2）

2、2、4 测试结果分析

接入手机TBFDLLIM数 1 2 3 4 IT=1 ARFCN MS1 3 MS2 3 5,6,7 3 5,6,7 3 5,6,7 MS3 14 5,6,7 14 5,6,7 MS4 14 4,5,6 占用PSET编号 1 1 2 2 分配的PSET数 1 2 2 3 （1）TBFDLLIMIT=1及TBFULLIMIT=1时的测试结果

TIMESLOT 5,6,7 ARFCN 3 TIMESLOT 4,5,6 ARFCN 3 TIMESLOT 4,5,6 ARFCN 3 TIMESLOT 4,5,6 表 2-2-4-1 TBFLIMIT=1时，PSET占用情况

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东莞GPRS无线信道配置研究 （2） TBFDLLIMIT=2及TBFULLIMIT=2时的测试结果

接入手机TBFDLLIMI数 1 2 3 T=2 ARFCN MS1 3 分配的MS2 MS3 MS4 占用PSET编号 PSET数 3 5,6,7 3 14 1 1 1 1 2 TIMESLOT 5,6,7 ARFCN 3 TIMESLOT 4,5,6 ARFCN 3 首先占用PSET1, TBF结束后,占用 4

TIMESLOT 4,5,6 ARFCN 3 5,6,7 5,6,7 3 14 14 PSET2 2 2 TIMESLOT 4,5,6 5,6,7 5,6,7 4,5,6 表2-2-4-2 TBFLIMIT=2时，PSET占用情况

从多次测试的结果来看，动态PDCH分配方案并非遵循爱立信系统提供的分配原则理论。动态PDCH分配是与PDCH承载的TBF数量相关，在TBFDLLIMIT以及TBFULLIMIT设置为2时，当第3部手机接入，系统触发了PSET2的分配，但是第3部手机仍然占用PSET1；当第4部手机接入后，占用PSET2，而第3部手机在下行TBF结束后，进行PSET重选最后占用PSET2。

2、2、5 测试结论

控制参数TBFDLLIMIT及TBFULLIMIT触发动态PDCH及PSET分配原则

并非如上面的2、1所述，它应该是指当PSET当中平均每个PDCH所承载的TBF到达TBFDLLIMIT/TBFULLIMT时，就会触发新的PSET分配。按照这样的分配原则，当TBFDLLIMIT=2及TBFULLIMIT=2时，在理想情况下手机接入网络占用PSET的情况如下：

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MS2 MS3 MS2 MS1 TBF MS3 MS2 MS1 MS3 MS1 TBFDLLIMIT=2

图2-2-5 TBFLIMIT=2，PSET分配原则

如图2-2-5所示，当在同一个PSET中平均每个PDCH上承载的TBF数=9/4=2.25>2

时，系统将分配新的

PSET，也就是说当

TBFDLLIMIT/TBFULLIMIT=2时，在相同的PSET里面平均每个PDCH承载的下行或上行TBF达到TBFDLLIMIT（TBFULLIMIT）时，系统将会触发新的PSET分配。

在测试过程中，一个TCP连接往往是经历多个TBF的重建过程，因此会出

现在同一时间里不是所有的手机都存在TBF连接。当移动台向系统发出PDCH信道请求时，首先是尝试升级不完整（即未满4个PDCH的PSET）的PSET，然后才从CSD分配空闲的TCH来作为动态PDCH组成新的PSET。动态PDCH在完成数据传送后，会放到PSD IDLE LIST中，这时PILTIMER开始计数，如果计数器超时，动态PDCH即返回CSD中。

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3 GPRS信道负荷与服务质量QOS的关系分析

3.1 GPRS信道负荷及服务质量QOS指标说明

本次研究的PDCH信道负荷是指PDCH数据负荷及PDCH信道占用率，具

体计算公式及含义如下：

数据负荷：RBCDL/（ALLPDCHACC/ALLPDCHSCAN）/180000*100%，统计时间内

每个分配PDCH信道上传送的RADIO BLOCK个数与统计时间内一个PDCH信道理论上可传送的最大RADIO BLOCK个数的比例称为PDCH数据负荷，该指标反映每个分配PDCH信道上传送数据量的大小及数据传送是否充分利用了所分配的PDCH信道。

信道占用率：ALLPDCHACTACC/ALLPDCHACC*100%，平均占用PDCH数与平均分

配PDCH数的比例，它反映出是否充分利用了系统分配的PDCH资源用于传送数据。PDCH占用率越高，表明在统计时段内MS进行了稳定的数据传输；PDCH占用率越低，表明在统计时段内MS数据传输越不连续，分配的PDCH信道利用率不高。

服务质量QOS指标是用GPRS手机定点拨打测试进行评估得到，主要有以

下三个指标：

RLC层吞吐量：指下行单用户RLC层每秒传送的比特数，通过TEMS测试

的LOG文件计算得出。

BLER：指下行RADIO BLOCK的重传率，由TEMS LOG文件计算得出。 应用层速率：指FTP的下载速率（KB/s），由FTP统计得出。

PING时延：PING数据包开始发送出去，目标主机接收到数据包再返回源主机的时间间隔（单位：毫秒）。 3.2 FTP测试 3、2、1 测试目的

测试在同一PSET里4个用户共享四个PDCH信道时，信道负荷与服务质量

QOS的变化关系。4个用户在4个PDCH信道进行FTP所产生的流量比现网任意一个小区的GPRS流量均要大。 3、2、2 测试环境

为了保证没有话音话务及其它GPRS手机接入，排除外界因素对测试结果造成影响，确保测试结果真正反映实际情况。在东莞公司附属楼一楼封闭的机房开

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通一个RBS2302微蜂窝小区，该小区有配置两个载波，可用于承载话音业务及GPRS业务的信道数为13个，该小区配置频点为：3（BCCHNO）、14（DCHNO）， 下行RXLEV在-60-70dbm之间、C/I值在20左右，测试期间人工闭塞9个TCH信道，只保留4个TCH信道用于配置为PDCH。

测试设备：笔记本电脑(WINXP操作系统)及4部TEMS R520（3+1）手机 测试软件：TEMS INVESTIGATION 3.2.4 参数设置：FPDCH=4

3、2、3测试方法及步骤

用4部手机测试FTP，分4组测试，每组测试15分钟，每组重复测试6次，最后结果取六次测试结果的平均值。第一组用一部手机测试，第二组同时用两部手机测试，依次类推。用TEMS INVESTIGATION采集测量记录文件，同时在OSS终端收取相关的STS统计。 3、2、4 测试结果分析

3、2、4、1 数据负荷与服务质量的关系

图3-2-4-1-1 数据负荷与RLC层吞吐量关系图

随着用户数量的增加，数据负荷上升，但是单个用户的RLC层吞吐量下降，随着数据负荷的增加，单用户的平均RLC层吞吐量的变化趋势变缓，最后趋于平衡。

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图3-2-4-1-2 数据负荷与BLER关系图

数据负荷就是实际吞吐量达到理论上限吞吐量的百分比，通过上图可以看出，随着数据负荷的增加BLER也逐步上升，并且在数据负荷达到65％以后，BLER的增长速率很高。当数据负荷从64.7％ 增加到82.2％的过程中BLER增长了近10倍，而在数据负荷小于60％时BLER的变化不是很明显。BLER是反映了RLC层RADIO BLOCK重传数据包的比例，它主要是随着C/I而变化的，但在该测试当中，C/I比是相对稳定的。因此可见在一定的C/I比下，BLER是会随着PDCH数据负荷的上升而上升的，主要原因是RLC的重传机制影响的，高数据负荷即每个信道传送的数据量越大，BLER也会随着相应的恶化。

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东莞GPRS无线信道配置研究 图3-2-4-1-3 数据负荷与应用层速率关系图

随着数据负荷的增加和用户数的增加，应用层速率逐步降低，最后趋于稳定。 按照当前的网络负荷，负荷远未达到50%，因此单纯的数据负荷对用户速率

的影响是次要的。

3、2、4、2 信道占用率与服务质量的关系

信道占用率与RLC层速率关系图100908070605040302010088.534.879.471.179.74035302518.92018.051510501ms2ms3ms4ms26.22RLC层速率信道占用率信道占用率(%)RLC速率(Kbit/s)

图3-2-4-1-4 信道占用率与RLC层吞吐量关系图

信道占用率与BLER关系图10090807060504030201001.888.51.679.779.41.5371.11.41.210.80.610.60.40.20.130.0801ms2ms3ms4ms信道占用率BLER信道占用率(%)BLER(%)

图3-2-4-1-5 信道占用率与BLER关系图

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信道占用率与应用层速率关系图100908070605040302010088.579.74.003.503.002.502.141.792.001.721.501.000.500.001ms2ms3ms4ms平均速率3.7079.471.1信道占用率信道占用率(%)应用层平均速率(KB/S)

图3-2-4-1-6 信道占用率与应用层速率关系图

随着信道占用率的增加，BLER呈上升趋势且越来越快，RLC层吞吐量及应用层降低，最后趋于稳定状态。

3.3 PING测试 3、3、1 测试目的

通过12部手机的组合测试来观察接入不同数量手机同时PING时，每部手机的时延变化规律, 由于WAP接入业务的数据流特征和PING类似，所以通过该测试可以模拟接入不同数量的GPRS用户同时WAP上网的情况，观察各自时延的变化规律。12部手机依次接入测试组合足够，能较好模拟不同用户数量下的时延情况。 3、3、2 测试环境

为了保证没有话音话务及其它GPRS手机接入，排除外界因素对测试结果造成影响，确保测试结果真正反映实际情况。在东莞公司附属楼一楼封闭的机房开通一个RBS2302微蜂窝小区，该小区有配置两个载波，可用于承载话音业务及GPRS业务的信道数为13个，该小区配置频点为：3（BCCHNO）、14（DCHNO）。该测试共使用12台手机，为了统计其QOS情况，有必要将文件LOG下来。其中一套测试设备用数据线及串口盒连接，其它设备都采用红外线连接。

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东莞GPRS无线信道配置研究 为了准确的模拟一个PSET中存在不同数量用户的情况，将时隙人工BLOCK

只剩下4个时隙，将FPDCH设置为4，防止外来CS用户干扰。由于带GPRS功能的手机做周期性RA更新会影响测试，除测试手机以外其他手机必须关闭。

测试设备包括：

笔记本电脑：IBM 九台、东芝 二台、DELL 一台。 操作系统：WINDOWS 2000、WINDOWS XP。 测试手机：ERICSSON TEMS Investigation R520 七台 SONY ERICSSON T68IE 一台、ERICSSON T39 四 串口盒：USB二扩展口串口盒一个。 3、3、3 测试方法

采用12部手机的组合测试方法，每种组合进行PING操作 10次、每次PING的测试时间为5分钟，完成整个测试总共需要10个小时左右。首先接入第一部手机MS1做PING，测试一个周期，之后接入第二部手机MS2，再测试一个周期，直到接入所有12部手机PING，测试一个周期。

同时接入一部手机做PING，作为测试模式1P，同理可推，同时接入12部手机做PING的测试模式为12P。由于PING的包长和信道负荷影响可能出现的TIMEOUT现象会影响时延的计算，必须剔除。统计所有成功的PING得出的平均时延和PING的成功率。设置PING的包长为800Byte（和普通的彩信业务和WAP上网发送的数据包大小相近），响应时间限制为5000毫秒，－T 表示持续不断的PING动作，直到人为中断，在5分钟的测试中一般可以连续PING 300次左右，最后的PING时延是将所有单次PING的时延取均值。 >>*.TXT将PING的log存于*.TXT文件中。

PING的命令为

台。

PING 10.102.64.1 –T –L 800 –W 5000 >> *.txt 3、3、4 测试步骤

（1）接入一部手机做PING测试,将测试文件存到1P目录下1.TXT－10.TXT。

（2）接入二部手机做PING测试,将测试文件存到2P目录下1.TXT－10.TXT。 （3）接入三部手机做PING测试,将测试文件存到3P目录下1.TXT－10.TXT。 （4）接入四部手机做PING测试,将测试文件存到4P目录下1.TXT－10.TXT。

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东莞GPRS无线信道配置研究 （5）接入五部手机做PING测试,将测试文件存到5P目录下1.TXT－10.TXT。 （6）接入六部手机做PING测试,将测试文件存到6P目录下1.TXT－10.TXT。 （7）接入七部手机做PING测试,将测试文件存到7P目录下1.TXT－10.TXT。 （8）接入八部手机做PING测试,将测试文件存到8P目录下1.TXT－10.TXT。 （9）接入九部手机做PING测试,将测试文件存到9P目录下1.TXT－10.TXT。 （10）接入十部手机做PING测试,将测试文件存到10P目录下1.TXT－

10.TXT。

（11）接入十一部手机做PING测试,将测试文件存到11P目录下1.TXT－

10.TXT。

（12）接入十二部手机做PING测试,将测试文件存到12P目录下1.TXT－

10.TXT。

因为每次PING完成以后自动生成的平均时延中将TIME OUT计算在内，产生了一定误差。所以将所有的测试文件都记录下来，剔除TIME OUT后人工计算其时延、PING总次数、成功次数、成功率。 3、3、5 测试结果及分析

每种测试组合重复测试10次后，从BSC统计中取平均误码率，信道占用率，上下行数据负荷，从TEMS LOG中计算出平均时延。

测试模式 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 9P 10P 11P 12P 平均时延 1627.3 1742.1 1968.3 2157.7 2256.5 2307.8 2334.8 2388.9 2443 2787.1 2885.2 3013.1 信道占用率 59.40% 70.00% 80.80% 80.80% 86.30% 93.00% 94.00% 94.80% 97.30% 98.10% 97.80% 98.10% 上行数据负荷 12.12 18.53 24.89 28.84 34.34 41.93 47.78 47.61 55.04 58.63 61.56 63.53 下行数据负荷 12.82 18.75 24.58 29.79 34.5 41.99 47.76 49.1 58.44 64.01 61.49 62.74 上行BLER 0.05% 0.25% 0.16% 0.15% 0.14% 0.21% 0.20% 0.21% 0.18% 0.12% 0.07% 0.09%

表：3-3-5 12部手机PING测试结果

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上表每种测试模式下的数据都是经过10次重复测试后得出的均值数据。

12部手机PING测试结果70.0060.0050.003500300040.0030.0020.0010.000.00123456789101112同时PING的手机数上行数据负荷下行数据负荷2000150010005000平均时延

图：3-3-5 PING平均时延与数据负荷的关系

PING测试3500平均时延3000250020001500123456789101112同时PING的手机数平均时延信道占用率120.500100.50080.50060.50040.50020.5000.500信道占用率

图3-3-5-1 PING平均延与信道占用率的关系图

多部手机同时PING测试模拟了多个用户同时接入WAP和要求彩信服务的

情况，处于测试需要所有的用户接入的都是同一个PSET，用户端时延的变化反映了用户对QOS的感觉。通过测试发现多个用户接入的过程中时延随着复用用户数的增加而上升，最终达到3000毫秒左右的时延（该时延是所有用户时延的均值，反映了所有用户的平均时延感觉）,信道占用率趋于98％。

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平均时延(ms)2500数据负荷

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PING测试70.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.00123456789101112同时PING的手机数上行数据负荷下行数据负荷下行BLER上行BLER（％）0.80.70.60.50.40.30.20.10数据负荷BLER

图3-3-5-2 数据负荷与BLER的关系

通过BSC端统计出上下行数据负荷，信道占用率等数据，每组测试重复10

遍，排除单次测试的不稳定数据后得到一个相对准确的均值。如上图所示，随着同时接入测试PING的手机数增多，上下行数据负荷如预料的迅速上升，由12％左右上升至60％左右，由于PING包以短包为主，有时间间隔，因此数据负荷并不高（对比FTP），但信道占用率却比FTP测试要高，当复用手机达到6部以后，在增加手机对信道占用率的影响不大，说明复用趋于饱和状态，继续增加复用度可能会以牺牲QOS为代价，通过时延变化图也可以证实这点。

3.4 FTP&PING组合测试 3、4、1 测试目的

通过8部手机进行FTP和PING的组合测试来观察不同的数据负荷的情况下，不同数量手机PING的时延变化规律。由于WAP，彩信等业务的数据流特征和PING类似，所以通过该组测试可模拟不同数据负荷下多用户WAP，收发彩信的时延变化。设想的测试过程中，多用户的PING时延将随着FTP下载用户数的上升而增加。 3、4、2 测试环境

测试小区选取东莞移动局一楼机房一封闭微蜂窝小区DGLCES0。该小区的

BCCHNO为3，DCHNO为14。共两个载波13个信道。跳频关闭。该测试共需要8部手机。为了统计其QOS，有必要将文件LOG下来。将四套做FTP的设备

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用数据线及串口盒连接，其它设备都采用红外线连接。

为了准确的模拟一个PSET中存在不同数量用户的情况，将时隙人工关闭只剩下4个时隙，将FPDCH设置为4，防止外来CS用户干扰。由于有GPRS功能的手机做周期性RA更新会影响测试，除测试手机以外的其他手机必须关闭。 测试设备包括：

笔记本电脑：IBM五台、东芝二台、DELL一台。 操作系统：WINDOWS 2000、WINDOWS XP。

测试手机：ERICSSONTEMS Investigation R520 七台，ERICSSONT39一台。 串口盒：USB二扩展口串口盒一个。 3、4、3 测试方法

采用8部手机的组合测试方法，用4部手机同时FTP和4部手机做PING定义为4F4P模式，该测试组合模式分别为 4F4P，3F5P，2F6P，1F7P 四种。每种组合测五遍，每遍测15分钟，整个测试总共需要五个小时。将FTP的结果存于LOG文件中、PING结果存于TXT文件中。由于PING的包长和信道负荷的影响可能出现TIMEOUT的现象会影响时延的计算，必须剔除。统计所有成功的PING得出的平均时延和PING的成功率。设置PING的包长为800Byte（和普通的彩信业务和WAP上网发送的数据包大小相近），响应时间限制为5000毫秒，－T 表示持续不断的PING动作，直到人为中断。

4F4P：4 部手机做FTP，4部手机做PING 3F5P：3 部手机做FTP，5部手机做PING 2F6P：2 部手机做FTP，6部手机做PING 1F7P：1 部手机做FTP，7部手机做PING >>*.TXT将PING的log存于*.TXT文件中。

从10.245.108.137(深圳GPRS测试FTP)上下载一个4M左右的文件。 PING的命令为

PING 10.102.64.1 –T –L 800 –W 5000 >> *.txt

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3、4、4 测试步骤

（1）同时接入4部手机做FTP下载，另4部手机做PING。每套设备都将PING

和FTP的结果存到4F4P目录下1.TXT－5.TXT、1.LOG－5.LOG.

（2）同时接入3部手机做FTP下载，另5部手机做PING，每套设备都将PING

和FTP的结果存到4F4P目录下1.TXT－5.TXT、1.LOG－5.LOG.

（3）同时接入2部手机做FTP下载，另6部手机做PING，每套设备都将PING

和FTP的结果存到4F4P目录下1.TXT－5.TXT、1.LOG－5.LOG.

（4）同时接入1部手机做FTP下载，另7部手机做PING，每套设备都将PING

和FTP的结果存到4F4P目录下1.TXT－5.TXT、1.LOG－5.LOG。 因为每次PING完成以后自动生成的统计，没有将PING失败的次数减去以后再求平均时延，会有一些误差。所以将所有的测试文件都记录下来，剔除TIME OUT后人工计算其时延、PING总次数、成功次数、成功率。 3、4、5 测试结果及分析

所有的测试分为4种组合，每种测试组合的测量时间为15分钟，重复测试10遍求统计平均。取平均时延可以反映所有PING的用户在不同的数据负荷下的平均QOS。取应用层速率和下行RLC层吞吐量反映同时接入不同数量用户做FTP下载对整体数据传输速率的影响。

下行RLC信道占上行数下行数测试组合 层吞吐量 应用层速率 平均时延 用率 据负荷 据负荷 BLER 1F7P 2F6P 3F5P 4F4P 19.168 14.781 11.61733 10.101 1.82 1.429 1.058 0.939 2656.049 100.00% 45.56 2792.393 98.00% 38.56 2896.655 99.00% 35.1 77.56 0.184% 88.2 0.45% 92.28 0.36% 92.68 0.12% 3033.099 96.50% 29.34 表3-4-5 FTP&PING测试结果

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FTP&PING组合测试100908070605040302010092.283100.0092.683033.103000.002900.002800.0035.129.342700.002600.002500.002400.001F7P2F6P测试组合上行数据负荷下行数据负荷平均时延3F5P4F4P88.277.562896.6645.562656.052792.3938.56数据负荷

图3-4-5-1 FTP&PING组合测试1

由图中可以看出，时延变化受FTP用户的影响更大，对比纯PING测试结果，

可以看到当小区内有用户使用FTP这一类业务（长时间的稳定的数据流）时，其他用户的时延会受到较大影响。

例如：1F7P的时延要比纯7P时要长（2.6-2.33）/2.33=13% 2F6P比6P长(2.8-2.3)/2.3=22% 3F5P比5P长（2.9-2.2）/2.2=32%

所以当下行出现大量的数据流时将会严重影响使用WAP业务。

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平均时延 东莞GPRS无线信道配置研究

数据负荷与RLC层速率关系100908070605040302010088.277.5619.1745.5614.7838.5635.111.6229.3410.1092.2892.6825.0015.0010.005.000.001F7P上行数据负荷2F6P3F5P下行数据负荷4F4P下行RLC层速率RLC层速率(Kbit/s)20.00数据负荷

图3-4-5-2 FTP&PING组合测试2

FTP&PING组合测试1.21119.1714.780.450.1841.821F7P信道占用率1.432F6P测试组合BLER下行RLC层速率应用层速率1.063F5P11.620.3610.100.120.944F4P0.980.990.96520.0015.0010.005.000.0025.000.80.60.40.20下行RLC层速率（kbit/s）信道占用率

图3-4-5-3 FTP&PING组合测试3

PING对应用层速率和下行RLC层吞吐量的影响不大，由于PING的数据流量较少，因此下行负荷主要受FTP影响，而FTP上行只有一些TCP ACK包，流量少，因此上行流量主要受PING包影响。

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结论：在能保障每用户能够分配到手机最大支持PDCH的条件下： 1、平均每用户RLC层吞吐量随信道负荷上升线性下降。

2、时延随着共享信道的用户增多而增大， 但并不是随用户数倍增的关系，在用户数从1个增长到12个时，时延增加了一倍；从1个用户增加到6个用户时约增加了50%。

3、时延还受到数据负荷的影响，当在小区内增加一定的FTP业务流时，时延有显著的增加。

4、将数据负荷控制在50%以下可以获得较有保障的RLC层吞吐量，而在并发使用短包、瞬间业务的用户数在一定范围内（根据业务特性要求设定），时延指标也基本能够保证。

5、目前PDCH的负荷较低，用户量少（东莞地区每小区登记用户数大约为14，并发使用几率低），因此对于一般小区保障用户QOS的关键在于保障用户能够分配到足够的PDCH。对于有专网接入应用的小区才需要监测其数据负荷。

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4 动态PDCH分配策略参数研究

4.1 相关参数

动态PDCH分配涉及到的参数主要是TBFULLIMIT和TBFDLLIMIT，这两个参数的设置会影响每个PDCH上的用户复用程度。

TBFDLLIMIT/TBFULLIMIT的含义是当PSET里面平均每个PDCH承载的下行（上行）TBF达到TBFDLLIMIT（TBFULLIMIT）时，系统将会触发新的PSET。

4.2 DGEBSC1试验局简介

图4-2-1 DGEBSC1概况

图4-2-1是DGEBSC1的基本覆盖范围，DGEBSC1位于东莞市中心，地理面积较小，但该局地理区域内，基站密度很高，有145个小区，共350个TRU。

在GPRS方面，DGEBSC1的PCU中有二个RPP，采用负荷分担的工作方式。该局中所有小区都激活了GPRS功能，部分TCH话务较低及GPRS业务量较低

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的小区FPDCH设置为0，FPDCH的配置方式（PDCHALLOC）为NOPREF，即没有设定FPDCH配置位置的优选顺序。 4.3 不同TBFLIMIT下GPRS数据流量对比 4、3、1 数据采集方法

取东莞的DGEBSC1作为试验局，将TBF（UL/DL）LIMIT设置为1，一周

后以后取整个BSC的相关GPRS指标，包括一周内每天BSC的GPRS指标和CELL的GPRS指标，测试时间为5月12日－5月16日。设置TBF（UL/DL）LIMIT为2，同样取一周后的相关统计数据，测试时间为5月5日－5月9日，从而实现不同TBFLIMIT下的数据比较。

根据连续一周的数据统计，比较TBFLIMIT＝1和2情况下的PDCH平均占用率和平均数据负荷。

TBFLIMIT＝1 TBFLIMIT＝2 平均PDCH信道占用率 8.92% 8.96% 平均数据负荷 2.59% 2.88% 表：4-3-1 不同TBFLIMIT下PDCH信道占用率及数据负荷变化

总体上，当设置将TBFLIMIT由2调整为1时，平均占用率和平均数据负荷有所下降。

TBFLIMIT=2 5月5日 5月6日 5月7日 5月8日 5月9日 TBFLIMIT=1 5月12日 5月13日 5月14日 5月15日 5月16日 分配的PDCH总数 占用的PDCH总数 平均占用率 5199.73 5189.55 5257.53 5022.79 5026.42 5144.54 5438.91 5579.48 5473.91 5468.97 477.05 442.37 457.15 498.96 426.06 502.25 472.33 518.35 480.31 444.23 9.17% 8.52% 8.70% 9.93% 8.48% 9.76% 8.68% 9.29% 8.77% 8.12% 数据负荷 3.53% 3.07% 2.96% 2.53% 2.29% 数据负荷 3.44% 2.78% 2.96% 1.71% 2.05% 分配的PDCH总数 占用的PDCH总数 平均占用率

表4-3-1-3 不同TBFLIMIT下信道负荷比较

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43.532.521.510.50周一周二周三周四周五0.0200.080.060.040.120.1tbflimit=2 数据负荷tbflimit=1 数据负荷tbflimit=2 平均占用率tbflimit=1 平均占用率

图4-3-1-2 不同TBFLIMIT下PDCH信道负荷比较

4.4 结论

1、通过测试，修正了对爱立信动态PDCH管理的理解。

2、在东莞现网GPRS业务量较低，在网络资源设备配置不变的资源的情况下，调整TBF（UL/DL）LIMIT为1后，分配PDCH数增加了，平均数据负荷进一步降低，可以进一步稳定全网的GPRS无线服务质量。但在改变参数后，PCU设备出现了拥塞（请在前面补充分析），存在一种风险：一些真正需要更多PDCH的小区由于PCU资源不足而导致了这些小区的服务质量下降。因此在目前网络负荷已经很低、而PCU资源有存在瓶颈的情况下，不应该将TBF（UL/DL）LIMIT调得过小。

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5 GPRS（GMM/SM）信令开销评估

目前的GPRS网络还处于发展中的初期阶段，用户行为尚未形成一定的GPRS话务模型，数据流量不稳定，GPRS信令开销在网络传输数据流量中占有一定的比例，因此评估GPRS信令开销对了解网络运行及资源利用情况，合理调配资源有一定的指导作用。

目前GPRS最主要的信令开销有以下三种：

（1）、MS ATTACH

（2）、PDP CONTEXT ACTIVATION/DEACTIVATION （3）、ROUTEING AREA UPDATE

本次测试将评估以上三种信令在无线接口的资源开销，得出信令开销占用的RADIO BLOCK占总的RADIO BLOCK的比例。 5.1 GPRS ATTACH

5、1、1 GPRS ATTACH信令流程

GPRS ATTACH是GPRS MS向SGSN登记的过程，进行GPRS ATTACH后

将在MS与SGSN之间建立MM CONTEXT，手机进行READY 状态。

GPRS ATTACH信令流程如下图：

图5-1-1-1 GPRS ATTACH信令流程

GPRS DETACH信令流程如下图：

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图5-1-1-2 MS发起的GPRS DETACH信令流程

图5-1-1-3 由HLR发起的GPRS DETACH

从上面的信令流程图可以看出，在GPRS ATTACH过程有可能在无线接口发

送的信令有：ATTACH REQUEST、AUTHENTICATION、ATTACH ACCEPT、ATTACH COMPLETE；而在GPRS DETACH过程中有可以在无线接口发送的信令有：DETACH REQUEST、DETACH ACCPET。 5、1.1 测试目的

测试出用户信令GPRS ATTACH及DETACH的信令开销。

5、1.2 测试环境

测试小区选取东莞移动局一楼机房一封闭微蜂窝小区DGLCES0。该小区的BCCHNO为3，DCHNO为14。共两个载波13个信道。跳频关闭。为了保证测试的准确性，将时隙人工关闭只剩下4个时隙，将FPDCH设置为4，防止外来

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CS用户干扰。由于避免有其它不相关的GPRS手机做ATTACH的影响，除测试手机以外的其他手机必须关闭。该测试所用到的设备包括： （1）、泰克K1205信令分析仪：一台。

（2）、测试手机：ERICSSON TEMS R520 七台 5、1.3 测试方法

以五分钟为时间间隔，对手机进行开关机，结合信令仪追踪到的信令流程以及OSS及时统计来估算GMM层GPRS ATTACH及DETACH的信令开销。 5、1.4 测试步骤

以下事件每次间隔五分钟：

（1）开启一部ERICSSON TEMS R520手机 （2）进行关机操作

（3）分别重复上述两次操作五次

（4）同时开启七台ERICSSON TEMS R520手机 （5）全部关机

（6）分别重复上述两次操作五次

（7）换一张未开通GPRS功能的SIM卡进行开机操作 （8）进行关机操作

（9）分别重复上述两次操作五次 5、1、1、6 测试结果分析

经过以上测试步骤，共进行了成功的ATTACH操作 40次，失败的ATTACH操作 5次，DETACH 操作40次，对测试结果取平均值得出各种GPRS ATTACH信令开销如下表：

Signalling Events ATTACH(SUCCESS) ATTACH(FAILED) DETACH RBCUL 13 12 7 RBCDL 7 8 0 表：5-1-1-5 GPRS ATTACH测试结果

一次成功的GPRS ATTACH所涉及到的信令包括ATRQ、ATAC、ACOM、ACRQ、ACRE，一次失败的GPRS ATTACH所涉及到的信令包括ATRQ、ACRQ、ACRE、ACRJ、ATRJ，后两种是属于特殊情况下的信令。一次GPRS DETACH

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所涉及到的信令包括DTRQ、DTAC(可选)。

ATRQ（Attach request)：附着申请 ATAC（Attach accept）：附着接受 ACOM（Attach complete）（附着完成）

ACRQ（Authentication & ciphering request）：鉴权申请 ACRE（Authentication & ciphering response）：鉴权响应 ACRJ（Authentication & ciphering reject）：鉴权拒绝 ATRJ（Attach reject）：附着拒绝 DTRQ（Detach request）：去附着申请

5.2 PDP ACTIVATION

5、2、1 PDP ACTIVATION/DEACTIVATION信令流程

为了与外部IP网络进行数据传输，MS必须进行PDP ACTIVATION。PDP ACTIVATION是建立MS与GGSN之间的通信连接，具体的信令流程如下图：

图5-1-2-1 由MS发起的PDP ACTIVATION信令流程

GPRS PDP DEACTIVATION的信令流程：

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图5-1-2-2：MS发起的PDP DEACTIVATION

图5-1-2-3 SGSN发起的PDP DEACTIVATION信令流程

图5-1-2-4 GGSN发起的PDP DEACTIVATION信令流程

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东莞GPRS无线信道配置研究 如上面三个图所示，无论是由那个实体发起的PDP DEACTIVATION，在无

线接口有可能发送的信令有：DEACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST，DEACTIVATE PDP CONTEXT ACCPET。 5、2、2测试目的

测试出用户信令PDP ACTIVATION及PDP DEACTIVATION的信令开销。其中有APN设置错误的PDP ACTIVATION。 5、2、3测试环境

测试小区选取东莞移动局一楼机房一封闭微蜂窝小区DGLCES0。该小区的BCCHNO为3，DCHNO为14。共两个载波13个信道。跳频关闭。为了保证测试的准确性，将时隙人工关闭只剩下4个时隙，将FPDCH设置为4，防止外来CS用户干扰。由于避免有其它不相关的GPRS手机做ATTACH、RA更新等影响测试的因素，除测试手机以外的其他手机必须关闭。该测试所用到的设备包括：

（1）泰克K1205信令分析仪：一台。 （2）笔记本电脑2台：IBM、东芝各一台。 （3）操作系统：WINDOWS 2000

（4）测试手机：ERICSSON TEMS R520 两台 5、2、4测试方法

以五分钟为时间间隔，通过设置错误APN接入WAP及通过超级终端命令手机做PDP ACTIVATION及PDP DEACTIVATION，结合信令仪追踪到的信令流程以及OSS及时统计来估算SM层PDP ACTIVATION及PDP DEACTIVATION的信令开销。 5、2、5测试步骤

以下事件每次间隔五分钟：

（1）一部ERICSSON TEMS R520设置错误的APN并进行一次WAP激活操作,模拟PDP激活失败

（2）重复上步五次

（3）用一部ERICSSON TEMS R520设置错误的APN并进行五次WAP激活操作,模拟PDP激活失败 （4）重复上步五次

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东莞GPRS无线信道配置研究 （5）通过一台电脑连接R520并通过超级终端进行PDP ACTIVATION指令操作

（6）通过一台电脑连接R520并通过超级终端进行PDP DEACTIVATION指令操作

（7） 重复上述两步操作五次

（8） 通过两台电脑连接两部R520并通过超级终端进行PDP ACTIVATION

指令操作

（9） 通过两台电脑连接两部R520并通过超级终端进行PDP

DEACTIVATION指令操作

（10）重复上述两步操作五次

5、2、6测试结果分析

经过以上测试步骤,GPRS PDP激活相关的信令总共进行了成功的PDP激活操作 15次，失败的PDP激活操作30次，PDP去激活15次，最后的信令开销取多次测试结果的平均值，如下表：

Signalling Events RBCUL RBCDL PDP ACTIVATION(SUCCESS) 6 4 PDP ACTIVATION(FAILED) PDP DEACTIVATION 7 6 4 5 表5-2-6 GPRS PDP激活/去激活测试结果

一次成功的PDP ACTIVATION所涉及到的信令包括APCR和APAC，一次失败的PDP ACTIVATION所涉及到的信令包括APCR和APRJ,PDP DEACTIVATION涉及到的信令包括DPCR和DPCA。

APCR（Activate PDP context request）：PDP激活申请 APAC（Activate PDP context accept）：PDP上下文激活接受 APRJ（Activate PDP context reject）：PDP上下文激活拒绝 DPCR（Deactivate PDP context request）：PDP上下文去激活申请 DPCA（Deactivate PDP context accept）：PDP上下文去激活接受

5.3 ROUTEING AREA UPDATE

5、3、1 GPRS ROUTEING AREA UPDATE信令流程

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/31n6.html