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文檔簡介
1、安徽阜陽聯(lián)通QOS測試分析報告1、 QOS原理3G系統(tǒng)除了在空中接口的物理層采用更加復(fù)雜的技術(shù),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(jié)構(gòu)。UMTS系統(tǒng)考慮了當前已經(jīng)存在和未來可能應(yīng)用的各種多媒體業(yè)務(wù),為了保證這些業(yè)務(wù)的QoS,定義了各種QoS保證手段,從而使系統(tǒng)可以充分發(fā)揮自身的技術(shù)優(yōu)勢,為用戶提供差異化服務(wù),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(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)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(nèi)容服務(wù)。QoS對UMTS系統(tǒng)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(guān)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(xiàn)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(wù);不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的區(qū)分,體驗要求高的業(yè)務(wù)會得到優(yōu)先處理,對于有實時性要求的應(yīng)用,每個網(wǎng)元將盡可能早地處理其數(shù)據(jù);而對于沒有實時性要求的應(yīng)用,其數(shù)據(jù)處理將被延后??傊瑢崿F(xiàn)Qos保證機制的目的,是針對不同的業(yè)務(wù)特性和用戶需求,提供不同的服務(wù)資源和質(zhì)量保證,實現(xiàn)不同的用戶體驗。1.2、 優(yōu)先級類型描述中興通訊根據(jù)QoS參數(shù)中業(yè)務(wù)類別(T
3、raffic Class和THP業(yè)務(wù)處理優(yōu)先級)和用戶優(yōu)先級(ARP),定義了基本優(yōu)先級、調(diào)度優(yōu)先級和應(yīng)用優(yōu)先級,在RNC內(nèi)部進行無線資源管理時使用,不涉及到網(wǎng)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(tǒng)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(xiàn)了用戶和業(yè)務(wù)的優(yōu)先關(guān)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(wù)能得到更好地服務(wù),即獲得無線資源的能力更強?;緝?yōu)先級僅反映了用戶和業(yè)務(wù)等級,沒有反映出該用戶該業(yè)務(wù)對資源的占用情況。數(shù)據(jù)速率越高,對資源的占用就越大。系統(tǒng)還需要在優(yōu)先等級和對系統(tǒng)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(shè)計了應(yīng)用優(yōu)先級映射表。調(diào)度優(yōu)先級和應(yīng)用優(yōu)先級基于基本優(yōu)先級得到。調(diào)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(guān)系,用于強拆和隊列調(diào)度時使用。應(yīng)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(quán)衡,體現(xiàn)差異化服務(wù)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(diào)度優(yōu)先級映射表還是應(yīng)用優(yōu)先級映射表,都是在OMC中可配置調(diào)整的。不同的映射數(shù)據(jù),可體現(xiàn)不同的運營策略傾向。通過調(diào)整基本優(yōu)先級映射表,可以體現(xiàn)用戶等級和業(yè)務(wù)等級的運營策略傾向;通過調(diào)整
5、應(yīng)用優(yōu)先級映射表,可以調(diào)節(jié)高等級用戶業(yè)務(wù)對系統(tǒng)資源搶占的尺度。1.3、 優(yōu)先級功能實現(xiàn)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(xiàn)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(shè)置不同的接納門限。通過設(shè)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(wù)可以在接入時體現(xiàn)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(wù)質(zhì)量。擁塞時的差異化體現(xiàn)在資源搶占和排隊用戶再次接納的調(diào)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(tǒng)發(fā)生擁塞時,才可以觸發(fā)資源搶占的功能,以體現(xiàn)高優(yōu)先級用戶的差異化和提高系統(tǒng)的呼通率,其主要策略體現(xiàn)在下述兩個方面:強拆:具有強拆能力的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)可以強拆低優(yōu)先級的用戶的業(yè)務(wù),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(xiàn)用戶之間的服務(wù)差異化。降速:降低在線用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率,提高呼通率。當業(yè)務(wù)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(wù)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(diào)度優(yōu)先級進行調(diào)度做
7、接納嘗試或者觸發(fā)降速處理,也即調(diào)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(xiàn)不同優(yōu)先級之間的差異化。負荷控制的目的:是在系統(tǒng)發(fā)生過載的情況下,采取措施使系統(tǒng)的負荷盡快恢復(fù)到正常,以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。負荷控制的降負荷手段包括:降低PS業(yè)務(wù)/AMR業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)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(wù)請求新的小區(qū)資源時根據(jù)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(wù)請求,以防止新的業(yè)務(wù)接入后系統(tǒng)出現(xiàn)過載狀態(tài),從而保持系統(tǒng)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(wù),以充分利用系統(tǒng)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(tǒng)擁塞的情況下,能夠?qū)ο到y(tǒng)的無線資源進行再分配,根據(jù)業(yè)務(wù)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(xiàn)不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)對系統(tǒng)資源的合理利用。當系統(tǒng)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(wù)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(wù)請求包括:RAB建立、修改或協(xié)商/再協(xié)商、SRNC入局重定位、跨Iur接口RL建立、RNC內(nèi)部切換(切入),入局系統(tǒng)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(diào)整觸發(fā)的業(yè)務(wù)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(tǒng)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(diào)配。在業(yè)務(wù)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(shù)等,對系統(tǒng)資源預(yù)先進行權(quán)衡,以防止在業(yè)務(wù)接入小區(qū)的過程中出現(xiàn)資源不足或在業(yè)務(wù)接入小區(qū)后出現(xiàn)小區(qū)過載等現(xiàn)象。上述資源中,CE資源、碼道資源和承載的用戶數(shù)等屬于硬資源,很難通過后臺參數(shù)調(diào)整去實現(xiàn)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(jīng)常會出現(xiàn)較大的波動,因此本次測試通過調(diào)整下行功率來觸發(fā)擁塞/接納控制算法。即通過調(diào)整“DCH下行接納門限”參數(shù)來模擬實現(xiàn)擁塞狀態(tài),再新建RAB接入,通過對空口、Iu口以及RNC內(nèi)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(xiàn)QOS差異化策略。根據(jù)上面分析,設(shè)計了4個測試分別實現(xiàn)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(wù)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下接納表現(xiàn)方案:設(shè)定首先,在HLR側(cè)分別對3個UE(UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預(yù)設(shè)置,同時
11、在SGSN側(cè)將對應(yīng)ARP區(qū)間能力進行預(yù)設(shè)置:ARP區(qū)間PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE33NoYesNo測試步驟:i. UE2發(fā)起FTP業(yè)務(wù);ii. UE發(fā)起業(yè)務(wù),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(diào)整“與基本優(yōu)先級相關(guān)的接納控制關(guān)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(wù);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(wù)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下的接納表現(xiàn)方案:設(shè)定首先,
12、在HLR側(cè)分別對3個UE(UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預(yù)設(shè)置,同時在SGSN側(cè)將對應(yīng)ARP區(qū)間能力進行預(yù)設(shè)置:ARP區(qū)間PCIPVIQAUE12NoNoNoUE22NoNoNoUE32NoNoNo測試步驟:i. UE2發(fā)起FTP業(yè)務(wù)(I類業(yè)務(wù))ii. UE發(fā)起業(yè)務(wù),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(diào)整“與基本優(yōu)先級相關(guān)的接納控制關(guān)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(wù)(C類業(yè)務(wù)),UE3發(fā)起FTP業(yè)務(wù)(I類業(yè)務(wù));iv. 觀察UE1和UE3不同的接納狀態(tài);Ø Test3:網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下的強拆策略方案:設(shè)定首先,在HLR側(cè)分別對3個UE(UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預(yù)設(shè)置,同時在SGSN側(cè)將對應(yīng)ARP區(qū)間能力進行預(yù)設(shè)置:ARP區(qū)間PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE33NoYesNo測試步驟:i. UE2和UE3同時發(fā)起FTP業(yè)務(wù)ii. UE發(fā)起業(yè)務(wù),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(diào)整“與基本優(yōu)先級相關(guān)的接納控制關(guān)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(wù);iv. 觀察UE2和UE3不同擁塞調(diào)度策略;Ø Test4:網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下的降速策略方案:設(shè)定首先,在HLR側(cè)分別對3個UE(UE1UE2UE3的ARP區(qū)間等級進行預(yù)設(shè)置,同時在SGSN側(cè)將對應(yīng)ARP區(qū)間能力進行預(yù)設(shè)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(wù)ii. 觀察業(yè)務(wù)下行DCH下行功率狀態(tài),調(diào)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(wù);iv. 觀察UE2和UE3不同擁塞降速策略;2.2、負荷測試3、 測試結(jié)果分析Ø Test1:不同ARP用戶級別同種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下接納表現(xiàn)UE1的接入過程如下:Uu口信令I(lǐng)u口信令如上圖可知,等級較高的UE1可以正常的接入網(wǎng)絡(luò)中。UE3的接入過程如下:Uu口信令I(lǐng)u口信令由上圖可知,UE3接入網(wǎng)絡(luò)被拒絕。對比UE1和UE3的接入過程,發(fā)現(xiàn)兩者在RRC建立、鑒權(quán)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(chǎn)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(fù)Response,然后就發(fā)起拆線過程。分析RAB_Assignment Response消息,結(jié)論:通過上面實驗可以看出,RNC在接收到CN側(cè)下發(fā)的RAB_Assignment Request消息后,通過消息內(nèi)攜帶的帶的PL、PCI、PVI及QA消息得到UE的QOS參數(shù)。UE1:UE2:UE3:得到UE的QOS參數(shù)后,RNC會結(jié)合UE的發(fā)起的業(yè)務(wù),目前對于所有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)RNC均默認為I類
17、業(yè)務(wù),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(nèi)部配置的“與基本優(yōu)先級相關(guān)的接納控制關(guān)系”表中查找到與該基礎(chǔ)優(yōu)先級對于的接納門限。由于我們事先已經(jīng)將基礎(chǔ)優(yōu)先級為3的“DCH下行功率接納門限”調(diào)整為20%<小于NodeB實時上報的下行TCP測量值,所以RNC會認定網(wǎng)絡(luò)處于擁塞狀態(tài),對UE3接納拒絕。同時向CN回復(fù)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(wǎng)絡(luò)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(wù)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下接納表現(xiàn)UE1接入過程:Uu口信令I(lǐng)u口信令UE3的接入過程:Uu口信令I(lǐng)u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(xiàn)兩者在RRC建立、鑒權(quán)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(chǎn)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(fù)Response,然后就發(fā)起拆線過程。分析RAB_Assignment Response消息,結(jié)論:通過上面實驗可以看出,RNC
19、在接收到CN側(cè)下發(fā)的RAB_Assignment Request消息后,通過消息內(nèi)攜帶的帶的PL、PCI、PVI及QA消息得到UE的QOS參數(shù)。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(shù)后,會結(jié)合UE發(fā)起的業(yè)務(wù)種類去確定用戶的基礎(chǔ)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(wù)(C類業(yè)務(wù)),對于會話類業(yè)務(wù),RNC會依據(jù)依據(jù)其QOS參數(shù)和業(yè)務(wù)類型確定其基礎(chǔ)優(yōu)先級。UE3發(fā)起的是數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)(I類業(yè)
20、務(wù)),對于數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù),RNC還會依據(jù)RAB_Assignment Request內(nèi)攜帶的THP等級,確定其基礎(chǔ)優(yōu)先級。ARPSeg業(yè)務(wù)類型THPBPUE12C類業(yè)務(wù)-13UE32I類業(yè)務(wù)25確定UE的基本優(yōu)先級后,RNC會從內(nèi)部配置的“與基本優(yōu)先級相關(guān)的接納控制關(guān)系”表中查找到與該基礎(chǔ)優(yōu)先級對于的接納門限。由于我們事先已經(jīng)將基礎(chǔ)優(yōu)先級為3的“DCH下行功率接納門限”調(diào)整為20%<小于NodeB實時上報的下行TCP測量值,所以RNC會認定網(wǎng)絡(luò)處于擁塞狀態(tài),對UE3接納拒絕。同時向CN回復(fù)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(wǎng)絡(luò)針對不同業(yè)務(wù)用戶實施的QOS差異化策略。Ø Test3:網(wǎng)絡(luò)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(jié)論:UE2和UE3同時發(fā)起FTP業(yè)務(wù),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(wù),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
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