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【摘要】随着人们对移动数据业务需求的不断提高，对CDMA2000-1x网络的数据传输也提出了更高的要求。分组网络中的分组控制功能（packet control function，PCF）设备因其有限的容量而成为影响数据传输质量的主要瓶颈之一。PCF负荷对网络的数据传输有着重要的影响，本文结合运营商CDMA2000-1x网络的有关情况，运用数据曲线法进行对比分析，研究得出了PCF扩容门限的取定原则。
【关键词】CDMA2000-1x;PCF;扩容门限;分组数据业务
1.引言
用户对移动通信的需求不再是简单的语音通话，而是包括无线上网、多媒体彩信、在线游戏等丰富多彩的数据业务。为满足用户不断提高的数据业务需求，采用CDMA2000-1x技术组成一张覆盖全国的通信网络。
在CDMA2000-1x的分组网络中，数据业务的传输主要由PCF[1]（分组控制单元）完成，因此，PCF对数据传输的处理能力成为影响数据传输质量的主要因素之一。随着数据业务量的不断加大，PCF有限的容量势必无法满足。网络会出现拥塞、掉话、上线难等情况，这时我们需要为其扩容以满足用户需求。
2.CDMA2000-1x系统网络结构及PCF功能
2.1 CDMA2000-1x系统的网络结构
CDMA2000-1x网络可分为电路域网络和分组域网络两大部分。所有的业务在无线网络（RN）中进行分流，语音业务通过电路域网络交换系统（C-NSS）传输，数据业务通过分组域网络交换系统（P-NSS）传输[1，2]。CDMA2000-1x网络系统中引入了高速分组数据业务，在网络结构中增加了分组域部分并利用了现有IP技术，构造了CDMA2000-1x的分组数据网络。
CDMA2000-1x网络主要由移动台（MS）、无线网络（RN）、网络交换系统（NSS）、操作维护系统（OMS）四部分构成。
2.2 分组域网的组成及PCF功能简介
2.2.1 分组网的组成
3GPP2的标准中CDMA2000-1x分组数据网的基本组成结构中各功能单元由以下部分构成[3]：分组数据服务节点（PDSN）、归属地代理（HA）、AAA服务器、分组控制功能（PCF）、无线资源控制（RRC）、移动终端（MS）。
2.2.2 PCF功能简介
PCF负责与BSC配合，完成与分组数据有关的无线信道控制功能[3]。PCF通常作为无线网络设备而设置于BSC（基站控制器）内，或与BSC同址外置，它作为完成分组业务所必须的功能单元，主要负责与BSC、MSC配合将分组数据用户接入到PDSN上[4]。根据CDMA2000标准的相关规定，无线系统（BSS）通过A8和A9接口与PCF连接，PDSN与PCF的接口为A10/A11，移动用户通过以上接口建立与PDSN数据应用的连接，PCF具有建立维护终止与PDSN的两层链路连接（PPP），管理无线资源、路由选择、缓冲分组数据等功能。
3.PCF对数据业务的影响及PCF扩容门限的取定
3.1 衡量PCF容量的几个因素
根据CDMA2000-1x网络结构和CDMA2000-1x的编码和传输原理，可知衡量网络中数据传输质量的因素主要有以下几个方面：各时段平均前向吞吐量（FCH，基本信道）、各时段平均反向吞吐量（FCH）、各时段平均前向吞吐量（SCH，辅助信道）、各时段平均反向吞吐量（SCH）、各时段数据用户的接入成功率、各时段数据用户从休眠状态到激活状态的成功率、各时段数据用户的掉话率、各时段数据用户的切换成功率、各时段前向SCH的请求成功率、各时段反向SCH的请求成功率、各时段无线侧的阻塞率、各时段PCF侧的阻塞率等。
3.2 PCF容量对系统数据业务的影响
根据3.1节中衡量PCF负荷对系统数据业务影响的几个因素，我们给出运营商某业务区现网中使用的BSC/PCF的相关数据进行分析，如表1所示。
从表1的数据中可以看出，衡量网络数据的各项指标与PCF负荷呈现反比的关系，当数据用户较多，网络中的数据流量较大时，网络中数据的接入率、掉话率、阻塞率和等指标同处在一个较高的水平。此时现网质量较差，用户可以明显感知。同时，随着数据用户的不断增长，而PCF的处理能力有限，这种现象将表现的更加明显，现有网络时刻会有扩容PCF的需求。
3.3 PCF扩容门限的取定
考虑到系统数据网络中PCF的扩容需求，本文需要为其取定一个设定值，当网络符合超过这一设定值时，则可以考虑为其扩容。本节主要论述PCF扩容门限的取定原则。
在3.1节所列诸多因素当中，取其中主要的四个因素：数据用户的接入成功率、数据用户从休眠状态到激活状态的成功率以及数据用户的掉话率（这三个因素同时也可以反映其他几个因素的质量水平），结合PCF负荷，并选用一种常用的科学分析方法：数据曲线法来进行分析。
根据数据用户的接入成功率、数据用户从休眠状态到激活状态的成功率和数据用户掉话率同时结合同时段内PCF的负荷，可以得到各BSC的五个指标的曲线表，如图1所示。
从图1可以看出，在数据业务忙时（早10点至晚24点），PCF负荷处于高水平时，数据用户接入成功率和数据用户从休眠状态到激活状态的成功率处于很低的水平，数据用户的掉话率和PCF侧的拥塞率较高。数据用户的接入成功率和数据用户的激活率与PCF负荷呈现反比的关系，而用户掉话率和PCF侧的拥塞率则与PCF负荷呈现一致的特性。
图1 BSC指标曲线图
通过分析得出：
（1）当PCF负荷处于0%-60%时，数据用户的接入成功率和用户从休眠状态到激活状态的成功率处于很高的水平（接近100%），用户掉话率和拥塞率较低，各项指标处于很好的状态，网络运行处于优良水平，系统资源没有完全利用。
（2）当PCF负荷处于60%-80%时，数据用户的接入成功率和用户从休眠状态到激活状态的成功率有略微下降（80%-100%），用户掉话率和拥塞率不高，各项指标处于系统正常工作的范围之内，PCF的负荷指标比较理想，在保证了系统正常运行的同时系统资源得到充分应用，此时系统处于最佳工作状态。
（3）当PCF负荷达到80%以上时，数据用户的接入成功率和用户从休眠状态到激活状态的成功率急剧下降（5%-40%），用户掉话率和拥塞率很高，此时会出现用户上线困难、误帧率较高、响应速度很慢和切换困难等情况，网络质量很差，需要通过扩容解决。
通过分析可以得出结论，PCF负荷80%是网络数据业务运行质量的一个转折点，可以取定80%作为系统PCF的扩容门限，当网络中PCF负荷超过80%时，考虑为其扩容，以满足系统中数据业务的增长需求。
4.结束语
在CDMA网络设计与维护中，关于PCF是否扩容这一问题，目前尚没有比较统一的标准，所依据的主要是设计人员的经验和运营商自身的需求。本文结合从运营商中心机房提取的现网相关数据，利用曲线分析方法，介绍了一种取定PCF扩容门限的方法。本文通过科学分析找到了一个科学合理的判定标准，为我们的设计工作找到一条扩容依据。
参考文献
[1]常永宇，桑林等编著.CDMA2000-1X网络技术[M].北京：电子工业出版社，2005.
[2]康桂霞等编著.CDMA2000-1x无线网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2007.
[3]于鹏，白春霞等译.第三代移动通信系统原理与工程设计——IS95 CDMA和CDMA2000[M].北京：电子工业出版社，2001.
[4]高宇，王晋等.面向CDMA2000-1X网络的移动流媒体服务器的设计与实现[J].测控技术，2007（05）：14-31.
作者简介：张卫民，男，兰州交通大学硕士研究生，研究方向：通信与信息系统。
【关键词】CDMA2000-1x;PCF;扩容门限;分组数据业务
1.引言
用户对移动通信的需求不再是简单的语音通话，而是包括无线上网、多媒体彩信、在线游戏等丰富多彩的数据业务。为满足用户不断提高的数据业务需求，采用CDMA2000-1x技术组成一张覆盖全国的通信网络。
在CDMA2000-1x的分组网络中，数据业务的传输主要由PCF[1]（分组控制单元）完成，因此，PCF对数据传输的处理能力成为影响数据传输质量的主要因素之一。随着数据业务量的不断加大，PCF有限的容量势必无法满足。网络会出现拥塞、掉话、上线难等情况，这时我们需要为其扩容以满足用户需求。
2.CDMA2000-1x系统网络结构及PCF功能
2.1 CDMA2000-1x系统的网络结构
CDMA2000-1x网络可分为电路域网络和分组域网络两大部分。所有的业务在无线网络（RN）中进行分流，语音业务通过电路域网络交换系统（C-NSS）传输，数据业务通过分组域网络交换系统（P-NSS）传输[1，2]。CDMA2000-1x网络系统中引入了高速分组数据业务，在网络结构中增加了分组域部分并利用了现有IP技术，构造了CDMA2000-1x的分组数据网络。
CDMA2000-1x网络主要由移动台（MS）、无线网络（RN）、网络交换系统（NSS）、操作维护系统（OMS）四部分构成。
2.2 分组域网的组成及PCF功能简介
2.2.1 分组网的组成
3GPP2的标准中CDMA2000-1x分组数据网的基本组成结构中各功能单元由以下部分构成[3]：分组数据服务节点（PDSN）、归属地代理（HA）、AAA服务器、分组控制功能（PCF）、无线资源控制（RRC）、移动终端（MS）。
2.2.2 PCF功能简介
PCF负责与BSC配合，完成与分组数据有关的无线信道控制功能[3]。PCF通常作为无线网络设备而设置于BSC（基站控制器）内，或与BSC同址外置，它作为完成分组业务所必须的功能单元，主要负责与BSC、MSC配合将分组数据用户接入到PDSN上[4]。根据CDMA2000标准的相关规定，无线系统（BSS）通过A8和A9接口与PCF连接，PDSN与PCF的接口为A10/A11，移动用户通过以上接口建立与PDSN数据应用的连接，PCF具有建立维护终止与PDSN的两层链路连接（PPP），管理无线资源、路由选择、缓冲分组数据等功能。
3.PCF对数据业务的影响及PCF扩容门限的取定
3.1 衡量PCF容量的几个因素
根据CDMA2000-1x网络结构和CDMA2000-1x的编码和传输原理，可知衡量网络中数据传输质量的因素主要有以下几个方面：各时段平均前向吞吐量（FCH，基本信道）、各时段平均反向吞吐量（FCH）、各时段平均前向吞吐量（SCH，辅助信道）、各时段平均反向吞吐量（SCH）、各时段数据用户的接入成功率、各时段数据用户从休眠状态到激活状态的成功率、各时段数据用户的掉话率、各时段数据用户的切换成功率、各时段前向SCH的请求成功率、各时段反向SCH的请求成功率、各时段无线侧的阻塞率、各时段PCF侧的阻塞率等。
3.2 PCF容量对系统数据业务的影响
根据3.1节中衡量PCF负荷对系统数据业务影响的几个因素，我们给出运营商某业务区现网中使用的BSC/PCF的相关数据进行分析，如表1所示。
从表1的数据中可以看出，衡量网络数据的各项指标与PCF负荷呈现反比的关系，当数据用户较多，网络中的数据流量较大时，网络中数据的接入率、掉话率、阻塞率和等指标同处在一个较高的水平。此时现网质量较差，用户可以明显感知。同时，随着数据用户的不断增长，而PCF的处理能力有限，这种现象将表现的更加明显，现有网络时刻会有扩容PCF的需求。
3.3 PCF扩容门限的取定
考虑到系统数据网络中PCF的扩容需求，本文需要为其取定一个设定值，当网络符合超过这一设定值时，则可以考虑为其扩容。本节主要论述PCF扩容门限的取定原则。
在3.1节所列诸多因素当中，取其中主要的四个因素：数据用户的接入成功率、数据用户从休眠状态到激活状态的成功率以及数据用户的掉话率（这三个因素同时也可以反映其他几个因素的质量水平），结合PCF负荷，并选用一种常用的科学分析方法：数据曲线法来进行分析。
根据数据用户的接入成功率、数据用户从休眠状态到激活状态的成功率和数据用户掉话率同时结合同时段内PCF的负荷，可以得到各BSC的五个指标的曲线表，如图1所示。
从图1可以看出，在数据业务忙时（早10点至晚24点），PCF负荷处于高水平时，数据用户接入成功率和数据用户从休眠状态到激活状态的成功率处于很低的水平，数据用户的掉话率和PCF侧的拥塞率较高。数据用户的接入成功率和数据用户的激活率与PCF负荷呈现反比的关系，而用户掉话率和PCF侧的拥塞率则与PCF负荷呈现一致的特性。
图1 BSC指标曲线图
通过分析得出：
（1）当PCF负荷处于0%-60%时，数据用户的接入成功率和用户从休眠状态到激活状态的成功率处于很高的水平（接近100%），用户掉话率和拥塞率较低，各项指标处于很好的状态，网络运行处于优良水平，系统资源没有完全利用。
（2）当PCF负荷处于60%-80%时，数据用户的接入成功率和用户从休眠状态到激活状态的成功率有略微下降（80%-100%），用户掉话率和拥塞率不高，各项指标处于系统正常工作的范围之内，PCF的负荷指标比较理想，在保证了系统正常运行的同时系统资源得到充分应用，此时系统处于最佳工作状态。
（3）当PCF负荷达到80%以上时，数据用户的接入成功率和用户从休眠状态到激活状态的成功率急剧下降（5%-40%），用户掉话率和拥塞率很高，此时会出现用户上线困难、误帧率较高、响应速度很慢和切换困难等情况，网络质量很差，需要通过扩容解决。
通过分析可以得出结论，PCF负荷80%是网络数据业务运行质量的一个转折点，可以取定80%作为系统PCF的扩容门限，当网络中PCF负荷超过80%时，考虑为其扩容，以满足系统中数据业务的增长需求。
4.结束语
在CDMA网络设计与维护中，关于PCF是否扩容这一问题，目前尚没有比较统一的标准，所依据的主要是设计人员的经验和运营商自身的需求。本文结合从运营商中心机房提取的现网相关数据，利用曲线分析方法，介绍了一种取定PCF扩容门限的方法。本文通过科学分析找到了一个科学合理的判定标准，为我们的设计工作找到一条扩容依据。
参考文献
[1]常永宇，桑林等编著.CDMA2000-1X网络技术[M].北京：电子工业出版社，2005.
[2]康桂霞等编著.CDMA2000-1x无线网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2007.
[3]于鹏，白春霞等译.第三代移动通信系统原理与工程设计——IS95 CDMA和CDMA2000[M].北京：电子工业出版社，2001.
[4]高宇，王晋等.面向CDMA2000-1X网络的移动流媒体服务器的设计与实现[J].测控技术，2007（05）：14-31.
作者简介：张卫民，男，兰州交通大学硕士研究生，研究方向：通信与信息系统。