基于WiMAX接入下的软交换性能测试

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WiMAX技术作为无线宽带城域网标准，在非视距传输及频谱利用效率方面较以前的3.5GHzMMDS产品具有较大优势。而作为下一代网络的核心之一，基于IP网络的软交换技术在综合业务接入、QoS等级保证方面也已经非常成熟，即将替代现有的PSTN设备。本文通过介绍几种不同WiMAX无线环境下接入软交换IAD性能测试的结果，为运营商“最后一公里”的综合业务接入提供一种灵活、便捷的解决方案。
    为实现各地提升城市形象、改善城市环境的目标，越来越多的通信、电力架空杆线等都将会入地，并且对于新城区、开发区等地方，在一开始规划时，都不会允许有架空杆线的存在，这对于基础电信运营商接入网的建设来说是一大难题。尤其是新进入的固网运营商，没有任何接入网资源，即使市政部门允许建设地下管道，其投资不但非常昂贵，而且是不可逆的。因此，各运营商都在寻找新的接入手段来替代有线接入，而新的接入手段必须满足方便、快捷、投资省的条件，才会被运营商们所接受。在WIMAX环境下，通过接入软交换IAD为用户提供语音及数据综合业务便是一个非常好的解决方案。
    网络拓扑图及测试环境
    网络拓扑结构如图1所示
    在本次测试中，室外型CPE距WiMAX基站约2公里左右，可满足视距、非视距等不同的传输条件，IAD配置有一个RJ11和一个RJ45接口，可分别接入普通话机及数据终端设备，采用静态公网IP地址认证的方式（IAD可采用DHCP、静态IP、PPPoE等不同认证接入方式）。设置CPE上下行带宽各为2Mbit/s。

    当IAD用户与PSTN用户通信时，IAD用户通过WIMAX无线链路接入IP承载网，由媒体网关控制器（华为SOFT3000）控制，将媒体流送至综合媒体网关（华为UMG8900），UMG8900与PSTN程控交换机（华为CC08）之间具有直达电路，完成通信。
    IAD用户之间进行语音通信时则由媒体网关控制器（华为SOFT3000）控制，通过IP承载网完成通信。
    不同信号环境下的测试结果
    为达到最佳接入效果，WiMAX可根据不同的无线环境自动调节传输信号的调制方式。在信号条件较好的情况下（一般为纯视距传输或少部分遮挡），采用频谱利用率较高的QAM调制方式；在有部分遮挡时，采用QPSK调制方式；在完全遮挡，仅靠反射及折射方式传播时，使用BPSK调制方式。
    1CPE与基站之间视距传输，采用QAM调制方式
    测试结果显示，在CPE与基站之间纯视距传输并采用QAM调制方式时，无线侧的时延为29ms，无丢包。若不进行数据下载，通话效果良好，与普通的PSTN电话并无区别，单路语音所占的带宽为90kHz左右。在测速网站上一边下载数据（即时传输速率基本达到2Mbit/s），一边通话时，由于IAD采用了QOS优先级保证机制，语音效果较danchun通话时基本无异。
    此种环境下，中心站及CPE的接收信号强度一般为-78dBm以上，CINR值（载干比）一般在15以上。
    2CPE与基站之间有遮挡但不很严重，采用QPSK调制方式
    测试结果显示，在CPE与基站之间有遮挡但不很严重时，采用QPSK调制方式，由于部分信号要经过折射、反射才能到达基站及CPE，无线侧的时延为49ms，较QAM调制时要增加不少，但无丢包。此时通话效果仍然很良好，进行数据下载时仍能达到2Mbit/s，虽然在同时通话话音效果有些下降，但能接受。
    此种环境下，中心站接收信号强度一般为-87dBm以上，CPE的接收信号强度则不能小于-82dBm，CINR值（载干比）一般在8-13之间。
    3CPE与基站之间遮挡严重，仅靠反射、折射等其它方式传播时，接收信号强度较弱，干扰较大，使用BPSK调制方式。
    测试结果显示，在CPE与基站之间有严重遮挡，采用BPSK调制方式时，无线侧的时延为46ms，较QAM调制时要增加不少，与QPSK调制时相差不多，此时基站接收信号强度为-90dBm，CPE接收信号强度为-85dBm，为不丢包时的最小值（接收信号强度一旦小于以上两个数据，并且CINR值小于6，将会产生丢包现象），并且下载速率已不能达到2Mbit/s，为1.2Mbit/s左右。此时单独进行语音通话时效果仍然良好，但在下载数据的同时进行通话效果较差。
    由于在BPSK调制方式下，基站及CPE的接收信号强度已经较弱，在天气发生变化时（阴天及下雨时信号衰落较大），其接收信号强度及CINR值将会下降很快，极有可能会造成丢包及时延过大等问题，从而影响通话质量。因此，在接入语音用户时，建议信号调制方式应尽量在QAM、QPSK下，CPE的接收信号强度要大于-81dBm，中心站的接收信号强度要大于-85dBm，CINR值要大于8。
    总结
    由于测试地点及环境较为固定，在实际应用中可能还会出现其它方面的一些问题，尤其是接入环境较差的条件下，接收信号强度及CINR值变会发生很大起伏。但从以上测试结果可以看出，由于采用了OFDM技术，在非视距传输及频谱利用率方面，WiMAX同其它的MMDS3.5GHz产品相比具有很大的优势，另外基于软交换的IAD在时延及带宽方面也具有良好的适应性，并且具有较强的QoS保证，因此WiMAX+软交换IAD非常适合有线进入较为困难且成本较高的开发区、中小企业园区等地区，为解决运营商的“最后一公里”接入问题提供了一种很好的解决方案。
作者：山东电信德州分公司网络部 王猛 程爽