3G小流量業(yè)務(wù)用戶感知度提升的優(yōu)化方法

1、3g小流量業(yè)務(wù)用戶感知度提升的優(yōu)化方法余玉廣 黃宇 鄒潔中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司玉林市分公司 網(wǎng)優(yōu)中心【摘 要】本文針對3g網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)普及后出現(xiàn)的部分小流量客戶感知下降的現(xiàn)象，分析ps資源管理原理和流程，提出了通過優(yōu)化相關(guān)參數(shù)并開啟相應(yīng)的功能提升3g小流量業(yè)務(wù)用戶感知的優(yōu)化思路和方案，并結(jié)合廣西玉林聯(lián)通wcdma網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞： always on；rate adaptation；小流量；用戶感知度1概述隨著wcdma網(wǎng)絡(luò)的普及，3g用戶也越來越多，目前使用3g上網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛，手機(jī)網(wǎng)頁瀏覽、qq、手機(jī)炒股“同花順”等后臺數(shù)據(jù)流量較小的軟件使用率提升，出現(xiàn)了部分3g用戶反映在使用

2、小流量業(yè)務(wù)時(shí)速率低，感受差，甚至不如edge的問題。這些問題主要反映了小流量、長時(shí)間連接這一類業(yè)務(wù)的用戶感知度。針對該問題玉林聯(lián)通通過分析ps資源管理原理和流程，研究相關(guān)參數(shù)和開啟相應(yīng)的功能，提出了提升3g小流量業(yè)務(wù)用戶感知的解決方案。wcdma網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源分配會根據(jù)承載業(yè)務(wù)的流量大小，對資源進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到合理資源配置。玉林聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)已開啟了always on功能，always on功能的開啟可以合理配置資源，但在dch向fach狀態(tài)轉(zhuǎn)換沒能把后臺數(shù)據(jù)流量較小的一類業(yè)務(wù)應(yīng)用，特別是小流量且斷續(xù)的業(yè)務(wù)考慮進(jìn)去，造成這部分業(yè)務(wù)的應(yīng)用在使用一段時(shí)間后分配的資源下降，從而影響了用戶感知度。本次專題

3、主要研究通過調(diào)整always on的判決門限來提升小流量用戶的感知度。而rate adaptation功能可以根據(jù)用戶業(yè)務(wù)量動態(tài)匹配，自適應(yīng)調(diào)整速率，開啟rate adaptation功能可以動態(tài)調(diào)整自適應(yīng)速率，同樣達(dá)到提升用戶使用感知度的目的。 2. always on與rate adaptation原理2.1、always on原理在ps呼叫過程中，rnc會根據(jù)承載業(yè)務(wù)的流量大小，對資源進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到合理配置資源，均衡各業(yè)務(wù)的作用。如果數(shù)據(jù)流量低于always on設(shè)置的門限值，此業(yè)務(wù)資源由dch狀態(tài)轉(zhuǎn)換為fach狀態(tài)。類似的，此后進(jìn)入pch或者idle狀態(tài)。2.1.1、always o

4、n的downsize功能在ps呼叫過程中，rnc會根據(jù)承載業(yè)務(wù)的流量大小，對資源進(jìn)行調(diào)整，如圖1所示，如果數(shù)據(jù)流量低于step1dlulthroughputthreshold (aoonfachparam)的門限值，將啟動t1計(jì)時(shí)器，當(dāng)這個(gè)timer,超時(shí)且數(shù)據(jù)流量仍維持在step1dlulthroughputthreshold門限下時(shí)，系統(tǒng)對所分配的資源進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)業(yè)務(wù)資源將由dch狀態(tài)轉(zhuǎn)換為fach狀態(tài)，同理，數(shù)據(jù)流量低于step2狀態(tài)門限且t2超時(shí)，則進(jìn)入pch或者idle模式。圖1 alwayson的downsize功能示意圖2.1.2、always on的upsize功能upsiz

5、e過程是downsize的一個(gè)逆過程，但在判決和實(shí)現(xiàn)方式上略有區(qū)別。在上行上，與downsize不同，downsize是對速率進(jìn)行判決，upsize對手機(jī)的buffer中的數(shù)據(jù)量的大小進(jìn)行判斷來決定是否需要upsize.如圖2所示，當(dāng)手機(jī)buffer中的數(shù)據(jù)量超過rep threshold門限并持續(xù)超過timetotrigger設(shè)定的時(shí)間門限時(shí)將觸發(fā)upsize。在觸發(fā)upsize event后，在pendtimeaftertrig門限時(shí)間內(nèi)不再重復(fù)觸發(fā)upsize event。圖2 alwayson的upsize功能示意圖2.2、rate adaptation 原理rate adaptati

6、on功能是指根據(jù)實(shí)際用戶業(yè)務(wù)量來動態(tài)匹配rb，自適應(yīng)調(diào)整速率，節(jié)省了系統(tǒng)資源的同時(shí)，也提高了服務(wù)質(zhì)量及用戶感知度。rate adaptation僅適用于ps i/b和背景類業(yè)務(wù)，流業(yè)務(wù)不支持。在呼叫管理中，rab的分配往往無法很好的與實(shí)際用戶業(yè)務(wù)量相匹配，一般有如下2個(gè)原因：（1）rab的分配依賴于rab請求和系統(tǒng)資源的使用，通常分配的速率會低于請求的速率;（2）rab的分配總是請求相同的比特率，實(shí)際上是最大的比特率，與業(yè)務(wù)需求無關(guān)。通常有2種機(jī)制進(jìn)行rate adaptation判決：（1）traffic monitoring：在rlc層周期性地評估用戶上下行的活動性。（2）rb resiz

7、ing process：基于traffic monitoring的輸出，決定當(dāng)前的rb是否需要匹配(上下行是獨(dú)立判決的)，如果需要，則觸發(fā)rb resizing。rb rate adaptation可以分別在上下行激活或同時(shí)激活,且兩者是通過獨(dú)立的流量監(jiān)控觸發(fā)。2.2.1、traffic monitoring traffic monitoring 基于吞吐率與buffer進(jìn)行監(jiān)控的。（1）吞吐率的測量通過劃窗方式計(jì)算平均的吞吐率，并且收集到的采樣點(diǎn)需基于可信的吞吐率。吞吐量的計(jì)算在上下行算法是一致的，在rlc層上的吞吐率計(jì)算包含重傳確認(rèn)的流量。為了評估用戶的吞吐率，要周期性的計(jì)算在時(shí)間t內(nèi)的平

8、均用戶吞吐率r=nb/t，nb為第一次在時(shí)間t內(nèi)傳輸?shù)膔lc-sdu 比特?cái)?shù)。吞吐率的評估基于一個(gè)大小為k（ranumberofsample）的劃窗，k 滑動窗口的大小，即最近的k個(gè)采樣速率作為t時(shí)間內(nèi)的估算的平均值，類似與遺忘平均算法。圖3 ra traffic monitoring（2）buffer測量。上行：當(dāng)rlc的buffer占用超過一個(gè)給定門限時(shí)，ue上報(bào)的4a事件。下行：rnc rlc buffer 占用監(jiān)測。buffer測量有2種方式：a）如果參數(shù)isbotriggerforrbadaptationallowed設(shè)為true，buffer 測量用于ul (eventa 4a r

9、eporting)和dl (rnc buffer occupancy monitoring)b）如果參數(shù) isbotriggerforrbadaptationallowed 設(shè)為 false，buffer測量僅用于 dl (rnc buffer occupancy monitoring) (前提條件是參數(shù)isdlrbrateadaptationallowed 設(shè)為 true)。當(dāng)ul的isulrbrateadaptationallowed和dl的isdlrbrateadaptationallowed這2個(gè)參數(shù)設(shè)置為true時(shí)，traffic monitoring才被激活。2.2.2、rb re

10、sizing processrb resizing是基于traffic monitoring的輸出，決定當(dāng)前的rb是否需要匹配，其中上下行是獨(dú)立判決的，如果需要匹配，則觸發(fā)rb resizing。主要分downsize及upsize兩個(gè)過程。（1）downsize過程：主要基于評估的吞吐率觸發(fā)，如果評估的吞吐率被認(rèn)為是可信的，圖4和圖5給出了降速到的目標(biāo)rb條件。 圖4 downlink下行 圖5 uplink上行（2）upsize過程：uplink與downlink的upsize過程不同，uplink 主要基于評估的平均吞吐率觸發(fā)upsize，如圖6所示；downlink分步步upsize機(jī)

11、制及多階段upsize兩種機(jī)制觸發(fā)upsize，downlink如果采用步步upsize機(jī)制，則與uplink的原理相同。如果采用多階段upsize機(jī)制，需考慮3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：the average throughput、the confidence level、the rlc sdu buffer occupancy，如圖7所示。 圖6基于評估的平均吞吐率upsize 圖7 downlink多階段upsize機(jī)制1當(dāng) average throughput 高于門限時(shí)， 算法也開始檢查rlc sdu buffer occupancy：a）低 buffer occupancy 意味著很少的數(shù)據(jù)在等待傳

12、輸。因此， upsize 是無價(jià)值的，因?yàn)榻酉聛頃幸粋€(gè)downsize將被觸發(fā)。這樣的 cases 一般是突發(fā)的業(yè)務(wù)量高峰導(dǎo)致的。b）中 buffer occupancy 意味著有一些數(shù)據(jù)在等待傳輸，所以upsizing 是值得的。然而，沒有必要upsize到最高的比特率： 中間的 比特率 就能支持用戶的業(yè)務(wù)且不會導(dǎo)致緊接一個(gè)downsize。c）高 buffer occupancy 意味著有很多數(shù)據(jù)在等待傳輸，所以有必要快速轉(zhuǎn)變?yōu)樽罡咚俾蕘碇С钟脩舻臉I(yè)務(wù)需求。具體的說，rnc 拿rlc sdu buffer occupancy 的值和dlrbsetconf 中定義的門限做比較，當(dāng)滿足條件r

13、lc sdu buffer occupancy rasduqueuethreshold(n+i)時(shí)找出最高的rb。如圖8所示。圖8 downlink多階段upsize機(jī)制23 優(yōu)化思路從以上原理論述看，always on功能的開啟可以合理配置資源。但在dch向fach狀態(tài)轉(zhuǎn)換沒能把后臺數(shù)據(jù)流量較小的一類業(yè)務(wù)應(yīng)用(主要是小流量且斷續(xù)的應(yīng)用，類似的還包括一些im業(yè)務(wù))考慮進(jìn)去，造成這部分應(yīng)用在使用一段時(shí)間后，其所分配的資源downsize，從而影響了用戶感知度?？梢韵鄳?yīng)的調(diào)整，always on的相關(guān)判決門限，提升小流量用戶的使用感知度。同時(shí)開啟rate adaptation功能，根據(jù)用戶業(yè)務(wù)量動

14、態(tài)匹配rb，自適應(yīng)調(diào)整速率，以提升用戶感知度。3.1 修改downsize&upsize的判決門限7月12日通過修改always on的downsize與upsize的判決門限，使之兼顧小流量業(yè)務(wù)的應(yīng)用。參數(shù)簡單說明原值建議值step1dlulthroughputthresholddownsize門限6000bit/s512bit/srepthresholdupsize門限trafficrepthrs128trafficrepthrs64參數(shù)解釋：a） step1dlulthroughputthreshold由6000bit/s改為512bit/s后，基本上可以滿足小流量業(yè)務(wù)的應(yīng)用。b

15、） repthreshold由128byte修改為64，64byte基本上可以滿足im等小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一次發(fā)送字節(jié)數(shù)。調(diào)整后驗(yàn)證結(jié)果如下：a) counters對比參數(shù)修改前后由進(jìn)入fach狀態(tài)的次數(shù)變化ue完成rrc連接建立時(shí)，ue才從空閑模式轉(zhuǎn)移到連接模式：連接模式下有4種狀態(tài)：cell_fach、cell_dch、cell_pch及ura_pch狀態(tài)。4種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換圖如下：always on開啟后，數(shù)據(jù)流量低于always on判決門限，業(yè)務(wù)資源由dch狀態(tài)轉(zhuǎn)換為fach狀態(tài)。此后進(jìn)入pch或者idle，目前玉林cell_pch及ura_pch沒有啟用。目前暫時(shí)沒法統(tǒng)計(jì)由dchtofach

16、的counters，調(diào)取參數(shù)修改前后由進(jìn)入fach的counters統(tǒng)計(jì)： 調(diào)整日期vs.rrcavgnbrcellfach.cum（累計(jì)進(jìn)入cellfach的次數(shù)）參數(shù)修改前7月9日星期六60860347月10日星期日5873073參數(shù)修改后7月16日星期六55281007月17日星期日5667815通過參數(shù)調(diào)整前后進(jìn)入 cell_fach的次數(shù)對比，參數(shù)調(diào)整后進(jìn)入 cell_fach的次數(shù)減少6.38%。b) 通過ping小字節(jié)數(shù)據(jù)包模似小流量查看回饋時(shí)延的變化利用ping數(shù)據(jù)包來模擬小數(shù)據(jù)量的傳送來進(jìn)行問題復(fù)現(xiàn)。ping服務(wù)器選擇。參數(shù)調(diào)整前ping 16byte的數(shù)據(jù)包時(shí)，經(jīng)過40s左

17、右，回饋時(shí)延突然加大，如左圖。而參數(shù)修改后，同樣使用ping小字節(jié)數(shù)據(jù)包驗(yàn)證，ping 16byte時(shí)，回饋時(shí)延基本上控制在合理可接收范圍內(nèi)，重復(fù)ping 了5分鐘，回饋時(shí)延一直維持在正常范圍內(nèi)，如右圖： 左圖：參數(shù)調(diào)整前ping 16byte的數(shù)據(jù)包時(shí)延 右圖：參數(shù)調(diào)整后ping 16byte的數(shù)據(jù)包時(shí)延 3.2 開啟rate adaptation功能7月15日晚我們開啟rate adaptation功能，根據(jù)實(shí)際用戶業(yè)務(wù)量來動態(tài)匹配rb，自適應(yīng)調(diào)整速率，節(jié)省系統(tǒng)資源的同時(shí)提高了服務(wù)質(zhì)量及用戶感知度。參數(shù)簡單說明原值建議值isdlrbrateadaptationallowedtraffic

18、monitoring激活falsetrueisulrbrateadaptationallowedtraffic monitoring激活falsetruemaxdlestablishmentrbrate rb建立時(shí)分配的速率384128maxulestablishmentrbraterb建立時(shí)分配的速率12864參數(shù)解釋：l isdlrbrateadaptationallowed& isulrbrateadaptationallowed: 當(dāng)這2個(gè)參數(shù)設(shè)置為true時(shí)，traffic monitoring才被激活。l maxdlestablishmentrbrate：rb建立時(shí)分配的最

19、大下行速率。l maxulestablishmentrbrate：rb建立時(shí)分配的最大下行速率。調(diào)整后驗(yàn)證：為驗(yàn)證rate adaptation的功能，挑選區(qū)域進(jìn)行ps384業(yè)務(wù)的定點(diǎn)下載&上傳測試： a）下載測試：定點(diǎn)下載測試中，rb建立時(shí)的上下行擴(kuò)頻因子均為16，即下行128kbps、上行64kbps。符合maxdlestablishmentrbrate=128；maxulestablishmentrbrate=64的參數(shù)設(shè)置。rb setup信令如下：rb 建立完成后，出現(xiàn)rb重配置信令，下行的擴(kuò)頻因子上升到了8，即下行384kbps，而上行擴(kuò)頻因子不變，這正是因?yàn)橄滦袧M足了ra

20、te adaption upsize 的條件，所以由128kbps提升為了384kbps。如下圖所示：b）上傳測試：上傳測試中，在rb建立時(shí)的上下行擴(kuò)頻因子均為16，即下行128kbps、上行64kbps。同樣符合maxdlestablishmentrbrate=128；maxulestablishmentrbrate=64的參數(shù)設(shè)置。rb setup信令如下：rb 建立完成后緊跟一條rb重配置信令(如下圖所示),下行的擴(kuò)頻因子變?yōu)?2，即下行64kbps，而上行擴(kuò)頻因子不變。這是因?yàn)樯蟼鳂I(yè)務(wù)測試中，下行基本沒什么流量，所以下行滿足了rate adaption downsize 的條件，所以由

21、128kbps降為了64kbps。接下來出現(xiàn)了第二條rb重配置信令，上行的擴(kuò)頻因子變?yōu)?，即上行128kbps，而下行擴(kuò)頻因子不變。這是因?yàn)樯闲袧M足了rate adaption upsize 的條件，所以由64kbps提升為了128kbps。如下圖所示：接下來又出現(xiàn)了第三條rb重配置信令，上行的擴(kuò)頻因子變?yōu)?，即上行 384kbps，而下行擴(kuò)頻因子不變。這是因?yàn)樯闲性俅螡M足了rate adaption upsize 的條件，所以由128kbps提升為了384kbps。如下圖所示： 以上測試結(jié)果說明了開啟rate adaptation功能可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶實(shí)際業(yè)務(wù)量來動態(tài)匹配rb從而自適應(yīng)調(diào)整速率

22、，讓用戶處于最佳的速率狀態(tài)。4 參數(shù)調(diào)整后對kpi指標(biāo)的影響4.1 調(diào)整always on判決門限前后指標(biāo)變化從調(diào)整前后相關(guān)kpi指標(biāo)對比來看，指標(biāo)變化不大，修改always on的downsize&upsize的判決門限，對整網(wǎng)指標(biāo)影響不大：時(shí)間rrc建立成功率rab建立成功率hsdpa_rab建立成功率hsupa_rab建立成功率hsdpa分組域業(yè)務(wù)掉線率hsupa分組域業(yè)務(wù)掉線率修改前2011-7-699.53%99.81%99.80%99.86%0.08%0.09%2011-7-799.47%99.84%99.83%99.90%0.07%0.09%2011-7-899.47%9

23、9.86%99.85%99.92%0.09%0.09%2011-7-999.54%99.80%99.79%99.87%0.11%0.12%2011-7-1099.57%99.84%99.83%99.91%0.07%0.08%2011-7-1199.56%99.82%99.80%99.86%0.08%0.09%修改后2011-7-1299.62%99.79%99.77%99.85%0.09%0.09%2011-7-1399.54%99.82%99.81%99.82%0.06%0.06%2011-7-1499.52%99.77%99.75%99.86%0.07%0.07%2011-7-1599.5

24、6%99.84%99.82%99.89%0.07%0.08%2011-7-1699.51%99.82%99.81%99.89%0.08%0.07%2011-7-1799.51%99.84%99.82%99.87%0.09%0.09%4.2 開啟rate adaptation前后指標(biāo)變化rate adaptation功能開啟后，會根據(jù)實(shí)際用戶業(yè)務(wù)量來動態(tài)匹配rb，主要關(guān)注的是rb重配的增多會不會影響各業(yè)務(wù)的指標(biāo)，特別是掉話率指標(biāo)的波動情況。調(diào)取rateadaption開啟前后5天的指標(biāo)變化：時(shí)間rrc建立成功率語音業(yè)務(wù)rab建立成功率r99分組域rab建立成功率hsdpa_rab建立成功率hsu

25、pa_rab建立成功率語音業(yè)務(wù)掉話率r99分組域業(yè)務(wù)掉線率hsdpa分組域業(yè)務(wù)掉線率hsupa分組域業(yè)務(wù)掉線率開啟前2011-7-1099.57%99.86%99.95%99.83%99.91%0.36%0.05%0.07%0.08%2011-7-1199.56%99.86%99.91%99.80%99.86%0.27%0.17%0.08%0.09%2011-7-1299.62%99.93%99.93%99.77%99.85%0.28%0.20%0.09%0.09%2011-7-1399.54%99.90%99.91%99.81%99.82%0.21%0.15%0.06%0.06%2011-7-1499.52%99.92%99.79%99.75%99.86%0.26%0.15%0.07%0.07%開啟后2011-7-1599.56%99.92%99.91%99.82%99.89%0.20%0.16%0.07%0.08%2011-7-1699.51%99.82%99.98%99.81%99.89%0.18%0.07%0.08%0.