GSM原理及其网络优化第9章网络测试.docx

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GSM原理及其网络优化第9章网络测试

第9章网络测试

9.1网络测试概述

网络测试是运营商监测网络性能和运行质量的重要手段，是通过测试仪表对网络巾的各种数据进行采集和记录，并对这些数据进行分析的过程。

本章的网络测试主要指的是对无线网络测试.根据测试目的的不同，可分为网络评估测试和日常优化测试。

网络测试是检验网络运行质量的有效方法。

网络评估测试可以从用户感受角度了解网络运行的情况.由于仅从网络的性能统计指标上来评估判断本地网的运行质虽情况存在一定的片面性，还需要从用户的角度来评判本地网络运行的好坏。

网络评估测试就是模拟用户习惯，使用测试终端进行大量的、大范围的拨打测试，对测试结果进行量化分析，得到当前网络的运行状况。

日常优化测试是指在日常网络运维工作中，经常会出现一些不可预料的问题，如：

无线方面的上下行千扰、覆盖差、掉话高等。

单单通过告警分析和运行数据统计难以发现问题原因。

但这类问题通常是与用户联系最紧密、最直接的，只有根据现场测试所采集到的数据，才能对网络问题进行分析、做出准确的判断，同时提出改进或优化调整方案。

另外，当遇到网络投诉，本地网管和运行统计指标中不能判断故障原因时，则由测试人员使用测试仪表对问题区域进行测试，以便发现网络问题、准确定位故障原因、改进网络运行质量、提高客户对网络的满意度。

9.2网络评估

经过十几年的网络建设，尤其是近几年移动通信事业的快速发展，GSM移动通信网的网络规模、用户数量都达到了空前的水平，随着市场竞争日益加剧，网络服务质量成为移动运营商之间竞争的关键因素。

建设一个优质高效的网络成为每一个移动运营商网络工作的核心内容。

只有全面深刻地了解现有网络的运行情况，才能更好地维护、优化网络，为今后网络建设与发展提出合理的建议。

优质高效的网络是什么样子，如何评判、评估移动网络的优劣成为一个摆在每个运营商面前的重要课题。

网络评估的目的：

（1）了解网络的整体服务质量，掌握网络的整体运行状况；

（2）通过数据分析查出现有网络中存在的问题、隐患；

（3）为今后的网络优化和网络建设提供直接参考依据。

一般来说，评估一个移动网络的优劣可以采取以下三种形式：

（1）网络整体运行指标评估，主要指通过网管系统收集无线网络的运行性能指标来评估网络的优劣，例如:

话务量、信道利用率、拥塞率、掉话率、分配失败率、寻呼成功率、位里更新成功率等。

（2）无线网络现场测试评估，主要指通过模拟用户使用行为，使用测试仪表对无线网络进行评估。

主要包括：

覆盖率、语音质量、接通率、掉话率、切换成功率、平均呼叫建立时延等。

（3）通过客户投诉和客户问卷调查.以客户满意度为基础，对网络性能进行评估。

9.2.1评估测试内容

网络评估主要是围绕着M盖、容贝和服务质量三个方面进行的。

对网络的整体评估具体可以从以下几个方面来分析。

9.2.1.1网络彼盖评枯

网络覆盖率是无线网的一个最重要指标，它反映了网络覆盖的广泛程度，网络在地理位且上的可用性是网络评估中最重要的一个方面。

网络覆盖主要由覆盖率这个指标来衡量，覆盖率的一般定义为：

覆盖率=（Rx≥-90dBm取样点数）/总取样点数X100%，另外，对GSM信号而言，取样点还需要满足同频C/I≥9dB、第一邻频C/I≥-9dB。

9.2.1.2语音质量评估

在语音质量评估方面，GSM系统通常使用BER作为路测语音评估标准；但是使用BER的弊端在于其难于与其他通信系统的语音质量进行对比。

因此，目前流行的做法为借鉴通信系统通用的MOS分评价标准，从语音质量感受的角度进行语音质量评估。

常用的MOS分评价方法包括主观MOS分评价和客观MOS分评价。

主观MOS分采用ITU-TP.800和P.830建议书，由不同的人分别对原始语音和经过系统处理后有衰退的语音样本进行主观感觉对比，得出MOS分，最后求平均值。

而客观MOS评价则采用ITU-TP.862建议书提供的PESQ方法，用专门的仪表或软件进行测试，如表9-1所示。

9.2.1.3网管话务指标评枯

网管话务统计指标反映的是网络的整体运行情况。

它从统计指标的角度，对网络的各种性能进行全方位的评估.其主要指标有：

系统掉话率、接通率、分配失败率、网络负荷、信道利用率等。

其中网络负荷主要是指各网络单元的负荷评估，如基站的负荷、A接口负荷、LAC区的负荷、BSC和MSC的CPU负荷等，不同厂家的负荷门限有着很大的差异，需要根据实际情况和厂家规定的门限来判定。

9.2.2评估测试方法

评估测试主要以现场评估测试为主，现场评估测试主要分为语音业务评估和数据业务评估。

1.语音业务评估

业务评估为：

（1）DT（DriveTest）测试数据，主要评估网络接通/覆盖/掉话/话音质量，对城区的主道路，交通干线测试，具体包括：

接通率、掉话率、覆盖率、话音质量、里程掉话比。

（2）CQT（CallQualityTest）具体的测试指标包括：

覆盖率、接通率、掉话率、话音断续/背景噪声率、单方通话/回声/串话率。

2.数据业务评估

基于GSM的数据业务网络是GPRS，建议采用测试指标进行评估，具体测试项目有WAP首页登陆时长、WAP首页登陆成功率、attach成功率、PDP激活成功率、Ping和FTP等。

9.2.3影响评估的因素

通常的无线网络质量评估测试方法有路测（DT）和现场拨打测试（CQT）。

对大范围的覆盖区域的评估主要采用DT方法测试，对于正点保证场所，如宾馆、密集商业区等，主要采用CQT方法测试。

点、线结合来评估测试区域的网络质址，评估测试主要使用网络质量指标：

覆盖率、接通率、掉话率、通话质量等。

下面我们将就一些影响评估测试准确性的因素进行分析。

1.测试手机

测试手机的接收性能对测试结果有明显的影响。

不同厂家、不同型号的测试手机其接收性能有一定的差距。

例如：

SAGEM、TEMS测试手机。

进行DT路测时，测试手机放置的位置对侧试结果也会造成一定影响，如测试手机放置在前挡风玻璃上与放置在车后座上，其测试电平会有10dBm以上的差异。

另外，影响测试结果的还有测试车辆的密封程度、测试车辆的内部结构均会影响测试结果的准确性。

2.网络运行状况

进行测试时应保证测试区域内所有基站设备处于良好的运行状态。

如果基站工作异常，则其覆盖区域内将会出现接入失败、掉话、切换失败等现象。

由于测试样本数量相对较少，当个别基站出现异常时，将会严重影响测试指标。

另外，在不同网络时段进行测试其评估结果也不尽相同，不同的忙闲时段.基站的话务负荷情况是不同的，因而影响评估测试中的网络接入性能指标。

3.测试区域

测试区域不同，地面特征、传播环境、基站密度、话务密度、频率复用方式不同.所以网络服务质量也有区别。

在评估一个城市或地区的网络质量时，应该考虑到以上各种因素的影响，尽量将整个评估区域都考虑到，合理安排DT测试路线和CQT测试点。

4.统计方法

对于评估测试的各项指标，不同的统计方法得出的评估结果也有很大的不同。

首先采样点的数量越多，样本数量越大，测试得到的结果越准确。

目前的DT测试软件都是以固定时间间隔来记录网络样本值的，是基于时间序列采样的，并对采样求算术平均来得出评估结果的各项指标。

但在评估测试的路测（DT）中，测试车辆速度受交通条件的限制，时快时慢，这样采样点就会在速度慢的路线上较多，在速度快的路线上较少，导致测试结果不能真实反映测试区域的网络情况。

相对于时间序列的采样统计，我们可以采取基于地理位置的统计，将距离较近的采样点进行合并或者对其采样点进行加权平均，这样可以减小由于测试车辆速度引起的评估偏差。

9.3DT测试与CQT测试

目前，网络评估的主要方式是无线网络测试评估，常用的无线网络质量测试主要有路测（DT.，DriveTest）和现场拨打测试（CQT.，CallQualityTest）。

9.3.1DT

DT是指使用测试仪表在公路、街道等路线进行测试，并对测试过程中的各种网络信息进行记录。

一套普通的DT测试仪表主要由测试手机、GPS、笔记本电脑、测试软件以及连接线缆等组成，其中测试手机除了具有普通手机的基本功能外，还应具有显示并输出网络信息、锁频、禁止切换、强制切换、扫频等测试功能；GPS主要提供测试取样点的经纬度信息；笔记本电脑和测试软件组成测试平台，完成对测试手机、GPS数据采集的操作控制功能，并对测试数据进行记录、处理与分析。

9.3.2CQT

CQT是由网络测试人员使用测试手机或专用仪表（PDA）对重点保证场所和话务热点区域，在话务忙时进行主被叫拨打测试，对每次拨打测试情况进行现场记录。

如通话正常、噪声、串话、单通、未接通、呼叫失败等，最后对测试结果进行统计分析，完成网络现场评估。

CQT可以发现DT常规测试中难以发现的单通、串话和噪声问题，可以对整个通信网络各个环节进行有效的通话测试。

9.3.3测试中的通信过程介绍

DT测试优化工作要求测试工程师对通信过程中的信令流程有一个清晰的认识，熟悉通信过程中每一个细节，这样才能够在遇到网络问题时，准确判断并分析故障原因。

下面介绍几种基本通信过程的空中接口上的层三信令流程。

9.3.3.1空闲模式

在空闲模式下，MS监听驻扎小区的BCCH和其所在的PCH寻呼子信道的寻呼消息，另外，MS还会测量周围邻小区BCCH频点的电平，井试图解码邻小区的BCCH信息。

这些系统消息有:

1）SYSTEMINFORMATIONTYPE1：

包括小区信道描述和RACH控制参数；

2）SYSTEMINFORMATIONTYPE2（2bis,2ter）：

邻小区BCCH频点描述，RACH控制信通，允许的PLMN（扩展邻小区BCCH频点描述+RACH控制信道：

扩展邻小区BCCH频点描述2）；

3）SYSTEMINFORMATIONTYPE3：

CI,LAI，控制信道描述，小区选择，小区选择参数.RACH控制参数；

4）SYSTEMINFORMATIONTYPE4：

LAI，小区选择参数，RACH控制参数，CBCH信道描述，CBCH移动配置；

5）SYSTEMINFORMATIONTYPE7：

小区重选参数:

6）SYSTEMINFORMATIONTYPE8：

小区重选参数。

在空闲模式下，MS会做的几个动作有：

1）MS解码本小区的BCCH信息，SystemInformationTpye1、SystemInformationTpye2.、SystemInformationTpye3、SystemInformationTpye4、SystemInformationTpye13。

2）MS监听本小区的寻呼消息，PagingRequestType1.PagingRequestType2.PagingRequestType3。

3）MS在其他时隙上，根据BA列表对邻小区进行同步，SynchChannelInformation中有相应的邻小区的解码消息一般来说，每一个SynchChannelInformation的具体内容是不同的，手机根据SystemInformationTpye2中的BA列表，循环对邻小区进行同步。

9.3.3.2主叫试呼流程

下面为一个典型的手机主叫起呼的信令流程:

UL:

ChannelRequest（RACH,随机接入请求）;

DL:

PagingRequesttype];

DL:

PagingRequesttype1;

DL:

SystemInformationTpye4;

DL:

ImmediateAssignment（立即指派消息，分配SDCCH）;

UL:

CMserviceRequest（CM子层业务请求）;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

ClassmarkChange;

UL:

MeasurementReport;

DL:

CMserviceAccept（CM请求确认）;

UL:

Setup;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

DL:

CallProceeding;

DL:

SystemInformationTpye5（邻近小区BCCH频点描述）;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye6（CI,LAI，小区参数设置）;

DL:

AssignmentCommand（分配TCH）;

UL:

AssignmentComplete;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SynchChannelInformation;

……

DL:

SystemInformationTpye5:

UL:

MeasurementReport;

DL:

Alerting（振铃）;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

DL:

Progress;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SynchChannelInformation;

DL:

Connect（呼叫成功的标志）;

UL:

ConnectAcknowledge;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport.

9.3.3.3被叫流程

DL:

PagingRequesttype1;

DL:

PagingRequesttype2;

DL:

PagingRequesttype3;

UL:

ChannelRequest（RACH,随机接入请求）;

DL:

SystemInformationTpye1;

DL:

PagingRequesttype1;

DL:

PagingRequesttype1;

DL:

ImmediateAssignment（立即指派消息，分配SDCCH）;

UL:

PagingResponse;

UL:

ClassmarkChange;

DL:

SystemInformationTpye6;

DL:

Setup;

DL:

CallConfirmed;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

DL:

AssignmentCommand（分配TCH）;

UL:

AssignmentComplete;

UL:

Alerting;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

……

UL:

Connect;

DL:

ConnectAcknowledge;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

……

9.3.3.4切换流程

……

DL:

HandoverCommand（网络向手机发送切换命令）;

UL:

HandoverAccess（手机在新的BCCH频点上向目标小区发随机接入burst）;

DL:

PhysicalInformation（目标小区向手机发送指配信道的物理信息）;

UL:

HandoverComplete（切换成功的标志）;

DL:

PhysicalInformation;

DL:

PhysicalInformation;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

……

9.3.3.5呼叫结束流程

……

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye5;

UL:

MeasurementReport;

DL:

Disconnect;

DL:

SystemInformationTpye6;

UL:

MeasurementReport;

UL:

Release;

DL:

ReleaseComplete;

DL:

SystemInformationTpye5:

DL:

ChannelRelease;

UL:

MeasurementReport;

DL:

SystemInformationTpye1;

……

9.3.3.6位置更新流程

UL:

RRChannelRequest;

DL:

RRImmediateAssignment;

UL:

MMLocationUpdatingRequest;

UL:

RRClassmarkChange;

UL:

RRGPRSSuspensionRequest;

DL:

MMAuthenticationRequest;

CL:

MMAuthenticationResponse;

DL:

MMIdentityRequest;

UL:

MMIdentityRespone;

DL:

MMLocationUpdatingaccept;

UL:

MMTMSIRealocationComplete;

DL:

RRChannelRelease.

9.3.3.7DT中一些事件的定义

试呼次数：

以channelrequest和CMservicerequest同时出现来确定试呼开始。

接通次数：

当一次试呼开始后出现了。

Connect,ConnectAcknowledge消息中的任何一条就计数为一次接通。

掉话次数:

在一次通话中如出现Disconnect或ChannelRelease二中任意一条，就计为一次呼叫正常释放。

只有当两条消息都未出现而由专用模式转为空闲模式时，才计为一次掉话。

呼叫失败：

在一次呼叫过程中，若连续出现多个CMServiceRequest，则视为一次呼叫失败。

切换失败：

HandoverCommand→HandoverFailure。

切换成功：

HandoverCommand→HandoverComplete。

呼叫建立时延：

出现最后一条channelrequest到alerting的时间差（以帧号差计算）。

9.4语音质量评估

语音质最评估是网络评估的重要组成部分，目前国内的移动网络存在GSM和CDMA两种制式，在日常的网络测试中，它们分别使用不同的网络语音质量指标，如GSM网络使用以BER为基础的RxQual指标，CDMA网络主要考核FER指标，评测标准不统一。

对于移动运营商来说，上述语音评测标准缺乏通用性，不能进行横向对比，不能真实、全面地反映客户对语音质量的感知度。

所以，需要一种通用的语音评测标准来代替目前基于各自网络本身语音指标的测试标准。

近几年兴起的MOS测试恰好弥补了上述不足，下面将简略介绍一下基于MOS的语音评估.

9.4.1MOS评测标准简介

MOS（MeanOpinionScore）是近年来流行的语音质量评估标准，由于它比传统的基于比特误码率的语音评测标准更能真实反映手机用户的语音感知，所以被普遍应用在各种网络评估测试中。

MOS语音测试可以测试出单通、回声、噪声等网络故障。

MOS的评价范围包括ISDN网络、移动网络、固定电话网络和VOIP等。

它采用国际电信联盟（IN）的P.862标准（PESQ），对通信系统中的语音编码器、核心网络、传输网络、空中接口及客户终端环节对语音质量的影响进行端到端的评测。

MOS可以对GSM移动通信系统中的FR,HR,EFR,AMR等多种语音编码方案进行评测，是基于误码率的语音评测标准所不能做到的。

MOS标准可分为主观和客观两种，常用的语音质最测试的主观测试方法有：

主观MOS，客观测试方法主要有：

PSQM,PSQM+,MNB,PAMS,PESQ等。

主观MOS（MeanOpinionScore，ITU-TP.800）评分作为语音质量的评分标准，采用ITU-TP.800和P.830建议书，请一组经过听觉训练的测试人员大约40-60名，分别对原始语音样本和经过系统处理有衰退语音样本根据一套详细的标准来对被测语音进行主观感觉对比，各自按照0-5分对接收到的语音质量进行评分，是一种纯粹主观的定性评测。

P.830对测试的要求非常严格，所有的操作都要严格地服从操作流程，对录音系统、语音采样、语音输入级别、听者级别、不同发话者（（8男、8女、8儿童）、多发话者（多人同时讲话）、差错处理、不同语音编码方式的兼容性、过失、环境噪音、音乐等，都作出了详细严格的规定。

随着语音因

语言、年龄、性别的变化，得分亦被赋予不同的愈义。

ITU-T在非常宽的听觉范围内，选取不同年龄、性别和语言组别的相同得分，做出语音质2的判别并得出MOS分，最后进行统计分析得到最终的MOS分。

可见MOS主观评分相当严格，采用这种评分方法不仅耗时、成本昂贵，且往往受测试条件和测试人员主观因素的影响，测试结果的可靠性也较差。

在实际评测工作中，需要一种更有效的、可重复的、客观的方法，这样基于客观的语音评估方法应运而生。

客观语音评估方法一般可分为时域、频域和听觉域的评估方法。

时域和频域评估方法是利用网络中的一些客观参量来反映语音质量，如信噪比、误码率、接收质量等。

由于客观参量不能准确反映人们的主观感受，因此听觉域的评估方法效果更好。

听觉域的客观语音评估算法是利用人耳的听觉模型，用客观算法对主观评估过程进行模拟。

1.ITU-TP.800知觉分析测试系统（PAMS——PerceptualAnalysisMeasurementSystem）

由英国电信最早提出，在大见主观测试的基础上，通过波形对比建立波形差与主观评分的客观算法，因此提供一个预测主观评分的手段。

PAMS是一个“listeningopinion”测试，PAMS尝试测试收听的质量和收听能力，寻找引入的特定语音信道的错误是如何影响收听质量和收听能力的。

PAMS的值范围是1（差）～5（好）。

2.ITU-TP.861知觉通话质量测试（PSQM——PerceptualSpeechQualityMeasure）

由荷兰KPN最早提出，在大量主观测试与分析现代通信系统中的设备性能等基础上（如信噪比，误码串，编码压缩损伤，传输损伤）建立语音质量与主