安徽阜陽聯通QOS測試報告

1、安徽阜陽聯通QOS測試分析報告1、 QOS原理3G系統除了在空中接口的物理層采用更加復雜的技術，可以提供更高的頻譜利用率外，另一個最具代表性的特點就是UMTS真正清晰地定義了端到端的QoS結構。UMTS系統考慮了當前已經存在和未來可能應用的各種多媒體業(yè)務，為了保證這些業(yè)務的QoS，定義了各種QoS保證手段，從而使系統可以充分發(fā)揮自身的技術優(yōu)勢，為用戶提供差異化服務，提高用戶的滿意度，增加運營收益。1.1、 QOS功能描述通過端到端QoS機制的具體實施，終端用戶將會對移動網絡所提供的服務感到滿意，而UMTS運營商也能更有效地利用各種資源，開發(fā)新興的高利潤移動內容服務。QoS對UMTS系統無線資源

2、的有效利用以及保證運營商最大限度地盈利起著非常關鍵的作用。（解決用戶感知和資源有限之間的矛盾，一方面盡可能保證用戶感知，令一方面最大限度地節(jié)省資源投資，提高資源利用率）QoS的實施給終端用戶帶來的利益主要體現在：用戶級別的區(qū)分，可以保證高端用戶得到比低端用戶更好的服務；不同業(yè)務應用的區(qū)分，體驗要求高的業(yè)務會得到優(yōu)先處理，對于有實時性要求的應用，每個網元將盡可能早地處理其數據；而對于沒有實時性要求的應用，其數據處理將被延后?？傊?，實現Qos保證機制的目的，是針對不同的業(yè)務特性和用戶需求，提供不同的服務資源和質量保證，實現不同的用戶體驗。1.2、 優(yōu)先級類型描述中興通訊根據QoS參數中業(yè)務類別（T

3、raffic Class和THP業(yè)務處理優(yōu)先級）和用戶優(yōu)先級（ARP），定義了基本優(yōu)先級、調度優(yōu)先級和應用優(yōu)先級，在RNC內部進行無線資源管理時使用，不涉及到網元之間的傳遞。優(yōu)先級只是在無線資源不足，即發(fā)生擁塞的時候，系統在各個用戶之間進行資源分配的參考。在無線資源充足的情況下，每個用戶都可以得到所需的無線資源?；緝?yōu)先級體現了用戶和業(yè)務的優(yōu)先關系，在同等無線資源條件下，使高優(yōu)先級的用戶和高優(yōu)先級的業(yè)務能得到更好地服務，即獲得無線資源的能力更強。基本優(yōu)先級僅反映了用戶和業(yè)務等級，沒有反映出該用戶該業(yè)務對資源的占用情況。數據速率越高，對資源的占用就越大。系統還需要在優(yōu)先等級和對系統資源占用多寡之

4、間做一個最終的策略抉擇。因此，中興通訊的RRM模塊還設計了應用優(yōu)先級映射表。調度優(yōu)先級和應用優(yōu)先級基于基本優(yōu)先級得到。調度優(yōu)先級，是基于基本優(yōu)先級和承載類型映射的，表達優(yōu)先級別和承載類型的綜合關系，用于強拆和隊列調度時使用。應用優(yōu)先級映射表，是基于基本優(yōu)先級、承載類型和實時速率的三維表，表達優(yōu)先級別和資源占用的策略權衡，體現差異化服務和資源效率之間的最佳匹配，擁塞控制和負荷控制時使用該表。無論是基本優(yōu)先級映射表，調度優(yōu)先級映射表還是應用優(yōu)先級映射表，都是在OMC中可配置調整的。不同的映射數據，可體現不同的運營策略傾向。通過調整基本優(yōu)先級映射表，可以體現用戶等級和業(yè)務等級的運營策略傾向；通過調整

5、應用優(yōu)先級映射表，可以調節(jié)高等級用戶業(yè)務對系統資源搶占的尺度。1.3、 優(yōu)先級功能實現原理基于用戶等級的QoS差異化、以及R99、HSDPA和HSUPA的QoS差異化最終都是體現在接納控制、擁塞控制和負荷控制中。在接納控制中，可以基于基本優(yōu)先級和不同的傳輸信道設置不同的接納門限。通過設置不同優(yōu)先級的接納門限，可以使得不同用戶優(yōu)先級的用戶/業(yè)務可以在接入時體現其難易程度；比如在負荷相對比較高時，高優(yōu)先級用戶可以接入，而低優(yōu)先級用戶不能接入，避免低優(yōu)先級用戶接入影響高優(yōu)先級用戶的服務質量。擁塞時的差異化體現在資源搶占和排隊用戶再次接納的調度策略上。資源搶占功能的引入是為了保證具有強拆能力的用戶能夠

6、在資源擁塞的情況下，通過搶占其他可以被強拆的或者優(yōu)先級較低的用戶的資源來快速接入。只有當系統發(fā)生擁塞時，才可以觸發(fā)資源搶占的功能，以體現高優(yōu)先級用戶的差異化和提高系統的呼通率，其主要策略體現在下述兩個方面：強拆：具有強拆能力的高優(yōu)先級業(yè)務可以強拆低優(yōu)先級的用戶的業(yè)務，通過搶占其它可以被強拆的且優(yōu)先級較低的用戶的資源來快速接入，體現用戶之間的服務差異化。降速：降低在線用戶數據業(yè)務的速率，提高呼通率。當業(yè)務被接納拒絕后，如果有強拆能力但強拆失敗或者沒有強拆能力，但都具有排隊能力的用戶，則可以把該用戶/業(yè)務放入隊列中進行排隊等待資源釋放再次進行接納。對于上述場景入隊的用戶，是按照調度優(yōu)先級進行調度做

7、接納嘗試或者觸發(fā)降速處理，也即調度優(yōu)先級越高的用戶可以優(yōu)先被選擇做接納嘗試或者降速處理，提高接入成功率，從而體現不同優(yōu)先級之間的差異化。負荷控制的目的：是在系統發(fā)生過載的情況下，采取措施使系統的負荷盡快恢復到正常，以保持系統的穩(wěn)定。負荷控制的降負荷手段包括：降低PS業(yè)務/AMR業(yè)務的數據速率、強制切換、I/B類強切到CELL_FACH、強制掉話等。2、 測試方案2.1、接納擁塞測試接納控制（Admission Control）算法的主要功能是在業(yè)務請求新的小區(qū)資源時根據請求的資源要求，小區(qū)當前資源使用狀況等，決定是否接納新的業(yè)務請求，以防止新的業(yè)務接入后系統出現過載狀態(tài)，從而保持系統穩(wěn)定；同時

8、在資源允許的情況下，盡可能多地接入業(yè)務，以充分利用系統資源，保證用戶的Qos。擁塞控制（Congestion Control）算法的主要作用在于系統擁塞的情況下，能夠對系統的無線資源進行再分配，根據業(yè)務屬性進行一系列控制措施來緩解擁塞，從而提高接通率，實現不同優(yōu)先級的業(yè)務對系統資源的合理利用。當系統的上行或者下行負荷接近或超過接納控制門限，新的業(yè)務請求由于沒有足夠資源而無法接入，就意味著發(fā)生了擁塞，需要RNC執(zhí)行擁塞控制策略。這里所述的業(yè)務請求包括：RAB建立、修改或協商/再協商、SRNC入局重定位、跨Iur接口RL建立、RNC內部切換（切入），入局系統間切換， 頻間切換（切入），RNC間軟切

9、換（切入），同一個用戶的二次RAB建立,以及動態(tài)無線承載調整觸發(fā)的業(yè)務速率提升等。通過上述對擁塞接納的描述，可以看出觸發(fā)擁塞/接納控制的條件雖然多種多樣，但算法控制過程確實統一的。因此本次測試只選取一種條件觸發(fā)擁塞/接納控制，觀察觸發(fā)擁塞/接納算法時，RNC對無線資源如何調配。在業(yè)務請求新的小區(qū)資源時，RNC需要充分考慮小區(qū)如下資源占用情況：上行干擾、下行功率、碼道資源、CE資源、承載的用戶數等，對系統資源預先進行權衡，以防止在業(yè)務接入小區(qū)的過程中出現資源不足或在業(yè)務接入小區(qū)后出現小區(qū)過載等現象。上述資源中，CE資源、碼道資源和承載的用戶數等屬于硬資源，很難通過后臺參數調整去實現觸發(fā)，而上行干

10、擾由于受到無線環(huán)境的特殊情況影響，經常會出現較大的波動，因此本次測試通過調整下行功率來觸發(fā)擁塞/接納控制算法。即通過調整“DCH下行接納門限”參數來模擬實現擁塞狀態(tài)，再新建RAB接入，通過對空口、Iu口以及RNC內部信令消息的分析，確定RNC如何通過擁塞/接納控制算法實現QOS差異化策略。根據上面分析，設計了4個測試分別實現不同場景下的QOS差異化策略：Ø Test1：不同ARP用戶級別同種業(yè)務網絡擁塞狀態(tài)下接納表現方案：設定首先，在HLR側分別對3個UE（UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預設置，同時

11、在SGSN側將對應ARP區(qū)間能力進行預設置：ARP區(qū)間PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE33NoYesNo測試步驟：i. UE2發(fā)起FTP業(yè)務；ii. UE發(fā)起業(yè)務，占用NodeB下行功率資源，此時通過PMS查看NodeB（997）的下行功率資源大于在36dBm左右，通過換算約為小區(qū)下行最大功率的20%左右。調整“與基本優(yōu)先級相關的接納控制關系”中的等級3的DCH下行接納功率門限為20%；iii. UE1和UE3同時發(fā)起FTP業(yè)務；iv. 觀察UE1和UE3不同的接納狀態(tài)。Ø Test2：相同ARP用戶級別不同業(yè)務網絡擁塞狀態(tài)下的接納表現方案：設定首先，

12、在HLR側分別對3個UE（UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預設置，同時在SGSN側將對應ARP區(qū)間能力進行預設置：ARP區(qū)間PCIPVIQAUE12NoNoNoUE22NoNoNoUE32NoNoNo測試步驟：i. UE2發(fā)起FTP業(yè)務（I類業(yè)務）ii. UE發(fā)起業(yè)務，占用NodeB下行功率資源，此時通過PMS查看NodeB（997）的下行功率資源大于在36dBm左右，通過換算約為小區(qū)下行最大功率的20%左右。調整“與基本優(yōu)先級相關的接納控制關系”中的等級5的DCH下行接納功率門限為20%；iii. UE1發(fā)起

13、會話業(yè)務（C類業(yè)務），UE3發(fā)起FTP業(yè)務（I類業(yè)務）；iv. 觀察UE1和UE3不同的接納狀態(tài)；Ø Test3：網絡擁塞狀態(tài)下的強拆策略方案：設定首先，在HLR側分別對3個UE（UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預設置，同時在SGSN側將對應ARP區(qū)間能力進行預設置：ARP區(qū)間PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE33NoYesNo測試步驟：i. UE2和UE3同時發(fā)起FTP業(yè)務ii. UE發(fā)起業(yè)務，占用NodeB下行功率資源，此時通過PMS查看NodeB（997）的下行功率

14、資源大于在38dBm左右，通過換算約為小區(qū)下行最大功率的25%左右。調整“與基本優(yōu)先級相關的接納控制關系”中的等級5的DCH下行接納功率門限為25%；iii. UE1發(fā)起FTP業(yè)務；iv. 觀察UE2和UE3不同擁塞調度策略；Ø Test4：網絡擁塞狀態(tài)下的降速策略方案：設定首先，在HLR側分別對3個UE（UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預設置，同時在SGSN側將對應ARP區(qū)間能力進行預設置：ARP區(qū)間PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE32NoNoNo測試步驟：i. UE

15、2和UE3同時發(fā)起FTP業(yè)務ii. 觀察業(yè)務下行DCH下行功率狀態(tài)，調低DCH下行接納功率門限，模擬擁塞臨界狀態(tài)；iii. UE1發(fā)起FTP業(yè)務；iv. 觀察UE2和UE3不同擁塞降速策略；2.2、負荷測試3、 測試結果分析Ø Test1：不同ARP用戶級別同種業(yè)務網絡擁塞狀態(tài)下接納表現UE1的接入過程如下：Uu口信令Iu口信令如上圖可知，等級較高的UE1可以正常的接入網絡中。UE3的接入過程如下：Uu口信令Iu口信令由上圖可知，UE3接入網絡被拒絕。對比UE1和UE3的接入過程，發(fā)現兩者在RRC建立、鑒權等過程都是一致的，但RNC收到CN下發(fā)了RAB_Assignment Requ

16、est消息后，兩者產生了差別，RNC通知NodeB 為UE1 準備無線鏈路配置，隨后建立無線承載。而對于UE3，RNC則直接向CN回復Response，然后就發(fā)起拆線過程。分析RAB_Assignment Response消息，結論：通過上面實驗可以看出，RNC在接收到CN側下發(fā)的RAB_Assignment Request消息后，通過消息內攜帶的帶的PL、PCI、PVI及QA消息得到UE的QOS參數。UE1:UE2:UE3:得到UE的QOS參數后，RNC會結合UE的發(fā)起的業(yè)務，目前對于所有數據業(yè)務RNC均默認為I類

17、業(yè)務,所以RNC會依照THP等級來確定UE的基本優(yōu)先級。ARPSegTHPBPUE1119UE2216UE3313確定UE的基本優(yōu)先級后，RNC會從內部配置的“與基本優(yōu)先級相關的接納控制關系”表中查找到與該基礎優(yōu)先級對于的接納門限。由于我們事先已經將基礎優(yōu)先級為3的“DCH下行功率接納門限”調整為20%<小于NodeB實時上報的下行TCP測量值，所以RNC會認定網絡處于擁塞狀態(tài)，對UE3接納拒絕。同時向CN回復拒絕原因為：no_radio_resources_available_in_traget_cell(目標小區(qū)無可用無線資源)。上述過程既是UMTS網絡針對不同優(yōu)先級用戶實施的QOS

18、差異化策略。Ø Test2：相同ARP用戶級別不同業(yè)務網絡擁塞狀態(tài)下接納表現UE1接入過程：Uu口信令Iu口信令UE3的接入過程：Uu口信令Iu口信令通過以上流程分析，UE3在接入過程中被拒絕。對比UE1和UE3的接入過程，發(fā)現兩者在RRC建立、鑒權等過程都是一致的，但RNC收到CN下發(fā)了RAB_Assignment Request消息后，兩者產生了差別，RNC通知NodeB 為UE1 準備無線鏈路配置，隨后建立無線承載。而對于UE3，RNC則直接向CN回復Response，然后就發(fā)起拆線過程。分析RAB_Assignment Response消息，結論：通過上面實驗可以看出，RNC

19、在接收到CN側下發(fā)的RAB_Assignment Request消息后，通過消息內攜帶的帶的PL、PCI、PVI及QA消息得到UE的QOS參數。UE1：UE3：通過對UE1和UE3的RAB_Assignment Request消息分析可知，2個終端的PL等級都為2,兩者的PCI、PVI、QA能力都是一致。RNC在得到這些QOS參數后，會結合UE發(fā)起的業(yè)務種類去確定用戶的基礎優(yōu)先級。UE1：UE3：通過RAB_Assignment Request消息可知，UE1發(fā)起的是會話類業(yè)務（C類業(yè)務），對于會話類業(yè)務，RNC會依據依據其QOS參數和業(yè)務類型確定其基礎優(yōu)先級。UE3發(fā)起的是數據類業(yè)務（I類業(yè)

20、務），對于數據類業(yè)務，RNC還會依據RAB_Assignment Request內攜帶的THP等級，確定其基礎優(yōu)先級。ARPSeg業(yè)務類型THPBPUE12C類業(yè)務-13UE32I類業(yè)務25確定UE的基本優(yōu)先級后，RNC會從內部配置的“與基本優(yōu)先級相關的接納控制關系”表中查找到與該基礎優(yōu)先級對于的接納門限。由于我們事先已經將基礎優(yōu)先級為3的“DCH下行功率接納門限”調整為20%<小于NodeB實時上報的下行TCP測量值，所以RNC會認定網絡處于擁塞狀態(tài)，對UE3接納拒絕。同時向CN回復拒絕原因為：no_radio_resources_available_in_traget_cell(目標

21、小區(qū)無可用無線資源)。上述過程既是UMTS網絡針對不同業(yè)務用戶實施的QOS差異化策略。Ø Test3：網絡擁塞狀態(tài)下的強拆策略UE1接入過程：通過上圖可知，UE1從RRC 連接建立到最終PDP激活共耗時2.703秒，明顯高于UE2的1.781秒。比較兩者建立時間，UE2從Uplink Direct Transfer（GMM Identity Response）到Radio Bearer Setup耗費400毫秒，而UE1耗費1秒鐘。觀察UE3的信令：通過上圖可知，UE3被強制拆除了無線承載鏈路。結論：UE2和UE3同時發(fā)起FTP業(yè)務，占用NodeB的下行功率資源，通過PMS查看，此時NodeB下行功率大約在38dBm左右，略大于整個小區(qū)的下行總功率的25%。此時UE1再發(fā)起業(yè)務，RNC通過NodeB實時上報的TCP得知該小區(qū)的下行功率超過了接納門限，所以認定為該小區(qū)為擁塞。RNC通過RAB_Assignment Request 信