CDMA与GSM接续时长对比测试分析

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作者：付俊超  刘新凯
    摘要：文章通过对GSM、CDMA接续过程各阶段时长进行测试，分析了造成CDMA接续较慢的主要原因，得出了技术特点和接续方式的不同是造成CDMA接续速度较GSM慢的结论。
 

    1、引言
    随着联通CDMA系统的广泛应用，CDMA用户数量迅猛增加。我们发现，CDMA技术在为人们带来语音清晰、绿色环保等优质服务的同时，还普遍存在着CDMA系统同GSM系统相比手机接续时间长的问题。本文通过对比CDMA和GSM在接续过程中各阶段耗时及相应原因，分析了造成CDMA系统接续时间较长的原因。
    2、测试方案
    在一个完整的接续过程中，CDMA和GSM的某些阶段所完成的功能基本相同。根据所完成的功能，我们将CDMA和GSM这两个系统分别从几个不同的阶段进行对比，从而统计出它们在不同的无线环境下各阶段所耗费的时长。
    2.1测试阶段划分
    根据接续过程完成的功能，将CDMA系统和GSM系统的接续过程分为五个阶段：静默阶段、主叫无线侧接续阶段、交换侧接续阶段、被叫无线侧接续阶段和回铃阶段，如图1所示。

    图1  接续阶段划分

    2.2测试环境的划分
    由于测试的目的是为了通过对比CDMA网络和GSM网络接续过程中各阶段的时长，以确定引起CDMA接续时间长的原因，并为了体现不同测试环境对G、C两网造成的不同影响，因此，在测试中定义了较好和较差两种无线环境。具体测试环境的划分如表1所示：

    表1  测试环境划分

	CDMA		GSM
	Ec/Io	Rx Power	Tx Power	Rx Power
较好	[-5，-8]	[-60，-75]	[-15，-5]	[-60，-75]
较差	[-8，-12]	[-80，-95]	[-5，15]	[-80，-95]

    3、对比测试结果
    3.1静默阶段
    使用秒表记录从按下“SEND”键到发出第一个消息发出的时间间隔。测试中使用的CDMA网络设备厂家为Ericsson，测试手机为三星X19。GSM设备厂家为Nortel，测试手机类型为萨基姆OT160。在测试中，主被叫均属于本地普通用户。静默时间测试结果如表2所示：

    表2  静默时间测试结果

	无线环境较好			无线环境较差
	MIN	MAX	AVE	MIN	MAX	AVE
CDMA	1.3	2.7	2.1	1.1	2.8	2.3
GSM	0.3	1.2	0.6	0.4	1.5	0.7

    通过上述测试可以看出，CDMA静默时间明显较长，一般比GSM长约1.5秒。同时，随着无线环境的劣化，CDMA和GSM的静默时间均有所增加，但变化不大。
    3.2主叫无线侧接续阶段
    主叫无线侧测试结果如表3所示：

    表3  主叫无线侧接续时长

	无线环境较好			无线环境较差
	MIN	MAX	AVE	MIN	MAX	AVE
CDMA	1.454	2.383	1.75	1.2372	3.515	2.331
GSM	1.016	2.702	1.69	1.116	2.931	1.934

    通过上述测试结果可知，CDMA系统和GSM系统在无线环境良好时，主叫无线侧接续时长基本相同；但在无线环境较差时，CDMA系统主叫无线侧接续时间明显增长。
    3.3交换侧接续阶段
    交换侧接续时长测试结果如表4所示：

    表4  交换侧接续时长

	无线环境较好			无线环境较差
	MIN	MAX	AVE	MIN	MAX	AVE
CDMA	0.088	0.155	0.107	0.092	0.164	0.111
GSM	0.098	0.187	0.12	0.87	0.177	0.117

    从上述统计结果可以看出，在交换侧接续阶段，CDMA与GSM耗时基本相同。由于交换侧接续过程在MSC侧进行，因此，统计结果不受无线环境的影响，仅与MSC的处理性能有关。
    3.4被叫无线侧接续阶段
    被叫无线侧接续时长测试结果如表5所示。

    表5  被叫无线侧接续时长

	无线环境较好			无线环境较差
	MIN	MAX	AVE	MIN	MAX	AVE
CDMA	1.843	7.177	3.344	1.934	13.213	5.213
GSM	2.09	4.513	2.836	2.322	6.476	3.142

    通过上述测试结果可以看出，该阶段CDMA系统耗时和GSM系统相比明显较长，且随着无线环境的劣化，该阶段CDMA系统较GSM系统耗时进一步增长。
    3.5回铃阶段
    回铃阶段时长测试结果如表6所示：

    表6  回铃阶段接续时长

	无线环境较好			无线环境较差
	MIN	MAX	AVE	MIN	MAX	AVE
CDMA	-0.2	-0.6	-0.3	-0.3	-0.6	-0.4
GSM	0.3	0.6	0.5	0.3	0.7	0.5

    由于MSC对回铃实现的方式不同，因此，不同的MSC测试结果差别较大。负值表示主叫回铃先于被叫振铃，正值表示被叫振铃先于主叫回铃。
    为了掌握CDMA网络和GSM网络的接续时长，我们综合以上各阶段的测试结果，分两种测试环境对两网的接续时长从按下“SEND”键到被叫振铃时长进行统计。统计结果如表7所示：

    表7  总接续时长

所处阶段		无线环境较好		无线环境较差
		CDMA平均耗时	GSM平均耗时	CDMA平均耗时	GSM平均耗时
接续阶段	静默阶段	2.1	0.6	2.3	0.7
	主叫无线侧阶段	1.75	1.856	2.331	1.934
	交换侧阶段	0.107	0.12	0.111	0.117
	被叫无线侧阶段	3.344	2.836	5.213	3.142
回铃阶段		-0.3	0.5	-0.4	0.5
合计		7.001	5.912	9.555	6.393

    通过以上各阶段接续时长的测试结果可以看出，在无线环境较好的情况下，CDMA系统接续时长比GSM系统慢1秒到1.5秒。CDMA系统接续时间较长的阶段主要为静默阶段和被叫无线侧阶段，它们分别比GSM系统的相应阶段慢约1.5秒和0.5秒。在无线环境较差的情况下，CDMA系统接续时长比GSM系统慢2秒到3秒。引起CDMA系统接续时间较长的阶段主要为静默阶段、主叫无线侧阶段和被叫无线侧阶段，分别比GSM系统慢约1.5秒、0.5秒和2秒。
    4、测试结果分析
    通过对以上各阶段测试结果的分析可知，静默阶段、主叫无线侧接续和被叫无线侧接续较慢是造成CDMA接续时间较长的主要原因。结合对CDMA和GSM接续方式的分析，造成CDMA和GSM在接续时长差异的原因主要有以下几方面：
    4.1系统消息更新阶段
    CDMA系统建立通话前必须有一个系统更新过程，在系统更新过程中手机要收到一次“AccessParameterMessage”和一个包含“CONFIG_MESSAGE_SEQ”的开销消息。如果手机能够较快地收到，则会缩短手机呼叫建立的时间。规范中规定在1.28秒内各种overheadmessage必须至少发送一遍。因此，在更新系统消息阶段，CDMA一般要比GSM系统多耗时0～1.28秒。
    4.2多Probe接入
    在CDMA网络接入阶段，接入是以Probe的形式进行的。手机根据当前的接收电平及接入参数，计算出第一次接入时的发射功率，若发出第一个“Origination”消息后，在规定的时间内没有收到系统的确认消息，手机将增加发射功率发出第二个“Origination”消息，直至系统丢失或接入探针耗尽。为了控制系统内部干扰，一般情况下，初始发射功率较低，这就引起第一次接入尝试成功率偏低，继而需进行多次接入尝试，最后造成接入时间耗费较长。当无线环境较好时，一次接入成功率比例较高。当无线信号较差时，一次成功的接入成功率较低，在一次成功的接入过程中经常需要发送多次probe。而每多发一次probe，会增加一定的接入时长，具体时长由系统参数确定。
    4.3参数影响
    如果寻呼信道手机内部设置的参数SCI=0，则它将每隔1.28秒监听一次寻呼信道并接受系统信息，如SCI=1时，则每隔2.56秒监听一次寻呼信道。在手机登陆网络时，系统将通过消息“systemparameter”发送MAXSCI参数给手机，让其与SCI进行比较，再选择其中较小的值。同样，手机在登陆时通过登记消息“register”发送给基站系统，该消息包含原SCI设置值，基站在进行比较后，会选择两者中的较小值。
    由于现网中MAXSCI的取值一般为1，即每隔2.56秒监听一次寻呼信道，这样就增加了系统Paging被叫MS的时长，从而增加了整体接续时间。
    4.4二次接入
    部分手机厂商为了提高手机的表现和接通率，第一次接入失败时，手机会自动按照上一次的接入请求消息，将MSG-SEQ消息序列号加一后再次上发请求，没有给用户任何提示。从手机屏幕上看，尽管呼叫请求还在正常进行着，但实际上用户已经经历了一次呼叫失败和一次呼叫成功的时间总和，一般二次接入的时间均在10秒以上，有时还可以从手机上观察到手机重新同步的现象，因此，用户感觉建立时间很长。
    二次接入一般出现在两个或者多个小区相邻的位置或无线环境较差的区域。在一些基站分布密集切换频繁的区域，二次接入的发生概率明显高于乡村等低话务量区域。
    4.5其他原因
    接入切换、接入过程中的业务协商，导频污染等情况都会影响CDMA接续时间。
    5、总结
    通过对CDMA和GSM接续各阶段耗时的对比分析，我们可以看出，更新系统开销、多Probe接入、接入切换、二次寻呼、接续参数设置等，是造成CDMA系统与GSM系统相比接续时间较长的主要原因。而这些原因是与CDMA接入方式及CDMA技术本身紧密相关的，是由CDMA技术本身的特点决定的。
    在接续过程中，由于CDMA系统与GSM系统的不同以及CDMA技术自身的特点，在多数情况下，CDMA接续时间还很难达到GSM的水平。因此，在日常的CDMA优化中，切不可一味追求缩短接续时长。在进行接入时长优化期间，要密切注意网络调整和参数修改对其他相关网络性能的影响，避免因此导致网络质量和其他相关性能的下降。

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