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1、中国移动集团重点/联合研发项目结题汇报报告,2010年11月30日,项目名称：全业务环境下的融合系统端到端QoS保障机制研究项目编号：2010_JZ_13,一.开题计划完成情况,目 录,二、主要研究成果（整合后）,1.1 研究背景及目标（开题报告）,随着电信重组和全业务运营的开展，电信运营商之间的竞争进入了一个新的阶段，在新的竞争形势下，如何保持品牌竞争力，提升用户感知，提高业务质量，是中国移动必须面对的课题。,业务变革：移动互联网成为全球发展趋势，推动电信业务转变,全业务竞争和移动互联网发展大潮下，传统电信运营商面临着网络流量爆炸性增长，而业务收入增长缓慢的问题，语音业务ARPU逐渐降低，并
2、很可能最终走向免费。总体来看，移动互联网已经成为推动全球电信业务发展的增长点，相应的，电信运营商的收入增长和业务发展重心由话音业务向数据业务转变。因此，网络优化也必须从以语音业务为中心向语音和数据双中心转移。,随着TD-SCDMA网络的大规模部署，全网数据业务流量迅猛发展,局部地区出现T网和G网数据业务高负荷现象。随着智能终端的推广，数据流量还将进一步增长，对网络形成全面的冲击。在高负荷情况下，如何解决QoS保障，在各种业务混合调度的情况下，做到：(1)实现无线网络负荷控制的不同策略，避免在发生拥塞之后才开始处理，提高网络性能；(2)实现优先用户、优先业务优先调度；就成了提高数据业务用户感知的
3、核心问题。,流量冲击：数据业务迅猛发展，QoS保障面临挑战,1.1 研究背景及目标（开题报告）,1/实现基于无线网络负荷分级的QoS保障,2/实现基于用户和业务分级的QoS处理,在不同的网络负荷下（或称之为“红橙黄蓝”状态下），实现网络负荷控制的不同策略。,针对不同用户和业务分配相应的调度优先级和保障指标，实现综合用户等级和业务类型的 QoS 分级和控制策略。,THP,ARP,缩写释义：ARP：Allocation/Retention Priority THP：Traffic Handling Priority,业务类型,用户优先级,业务处理优先级,会话类（Conversational）流类（
4、Streaming）交互类（Interactive）背景类（Background）,准入控制,拥塞控制,信道分配,用户和业务综合优先级,功率负荷,码道负荷,干扰负荷,网络负荷等级,1.2 主要研究内容及分工（开题报告）,网络负荷分级,用户和业务分级,混合业务的业务承载类型,优化混合业务的业务承载类型，对混合业务的承载类型进行差异处理。,基于功率负荷、码道负荷、干扰负荷等综合判断网络负荷，在不同的网络负荷控制下的采用负荷均衡、PS降速、拒绝接入、主动释放等不同策略，提高网络性能。,特定用户的特定业务可以采用业务承载类型/TC/ARP/THP综合考虑配置。,基于业务的数据包分级调度,GGSN可识别
5、同一用户的每个数据包的业务类别，并在数据包中标识调度优先级，RNS优先调度该用户的高优先级业务数据包，低优先级数据包优先级降低或限速。,RRM算法优化,优化RNC基于用户的优先级分配，不同网络负荷情况下的算法策略。,1.3 开题计划完成情况总结,项目计划100%完成,一.开题计划完成情况,目 录,二、主要研究成果,2.1网络负荷分级方案,负荷测量值规定,HSPA接入用户数：小区HSPA接入用户数量；小区HSPA用户GBR总速率：即当前接入HSPA用户GBR之和，区分上下行；HSPA码道占用情况：小区HS-PDSCH信道剩余码道总数；小区E-DCH信道剩余码道总数；区分业务类型的HSPA业务量：
6、小区HSPA上行业务量（会话类）；小区HSPA上行业务量（流类）小区HSPA上行业务量（交互类）小区HSPA上行业务量（背景类）小区HSPA下行业务量（会话类）；小区HSPA下行业务量（流类）小区HSPA下行业务量（交互类）小区HSPA下行业务量（背景类）,OVSF码资源负荷：业务时隙剩余码道数：每载波每时隙；小区R4业务上行剩余码道总数；小区R4业务下行剩余码道总数；,Iub接口传输带宽负荷；基站Iub接口剩余的传输带宽；基站Iub接口信令链路负荷；小区下行功率负荷：下行业务时隙发射功率；针对每载波每时隙分别测量；下行业务时隙发射总功率：在下行时隙上，多个载波共同发射的总功率小区上行干扰负荷
7、：上行业务时隙干扰电平（ISCP）；针对每载波每时隙分别测量；公共控制信道负荷：寻呼量负荷；FACH信道负荷；基站处理能力负荷；主CPU处理能力负荷；主CPU内存负荷；基带板处理能力负荷；,R4业务量、HSDPA业务量；寻呼量；核心网各网元/RNC 关键单板CPU处理负荷；核心网各网元/RNC 关键单板内存负荷；,R4业务码道资源负荷测量,HSPA业务码道资源负荷测量,小区公共资源负荷测量,端到端资源负荷测量,2.1网络负荷分级方案,为了评估特定区域的负荷情况，可以区域内所有小区的整体负荷情况来评估一个区域的负荷。对于小区负荷的评估可以参考如下指标。小区码资源占用率 反映业务时隙BRU使用情况
8、，为扩容提供依据。根据协议规定，TD-SCDMA系统的每个业务时隙有16个BRU，对应16个SF=16的码道。其中，上行业务时隙允许使用的扩频因子为1/2/4/8/16；下行业务时隙允许使用的扩频因子为1或16（HSPA并计入）。因此，对于单频点小区，小区码资源占用率由各业务时隙的码道利用率组成；对于多频点小区，小区码资源占用率由每个载波上各业务时隙的码道利用率组成，小区码资源占用率为各载波/业务时隙码资源占用率的平均值。小区码资源占用率可以准确反映当前小区的码资源状态。,其中：M为主载波上的上行业务时隙数，RACH信道一般占用TS1的2个BRU资源；N为主载波上的下行业务时隙数。,其中：M为
9、辅载波k上的上行业务时隙数；N为辅载波k上的下行业务时隙数。k0、1、2、9。建议扩容门限：码资源占有率忙时超过75%,2.1网络负荷分级,接入拥塞率 RAB建立成功率中，某些原因可以体现系统容量已经超限 接入拥塞率=接入拥塞次数/总的RAB建立尝试次数。建议扩容门限：接入拥塞率忙时超过2%小区HSDPA用户数 用于衡量网络HSDPA业务的负荷情况。此指标是单载频的用户数，平均户数超过6个，持续三天的忙时超过6个用户。在频谱资源和设备能力均有剩余的前提下，优先采用单小区增加HS载波配置的方案进行扩容；在上述方法不可用的前提下，可采用小区分裂的方式增加新的基站进行扩容。小区HSDPA平均在线用户
10、数：定时查询在线的HSDPA用户数，最后取均值。小区HSDPA最大在线用户数定时查询在线的HSDPA用户数，最后取最大值。建议扩容门限：小区HSDPA平均在线用户数忙时超过可接入用户数75%HSDPA码资源利用率 HSDPA码资源利用率反映了用户的实际流量情况，是根据HS-SCCH实际统计出的HS-PDSCH被调度的BRU数。HSDPA业务码资源利用率=HSDPA业务占用的BRU数/全部可用BRU数。建议扩容门限：HSDPA码资源占有率忙时超过75%。,2.2 基于用户和业务优先级的QoS保障研究混合业务分级处理背景,3GPP网络中为了分级保障不同类型业务的QoS，提出了会话类（Convers
11、ational）、流类（Streaming）、交互类（Interactive）、背景类（Background）四种业务类型。当用户使用某单一业务时，网络可以将该业务映射到其中一种业务类型。然而，当用户同时使用不同业务时，例如用户同时在看在线视频、下载软件、访问网页，且收发IM消息时，就无法根据3GPP的定义，将这多种并发业务归为四种业务类型的一种。在实际网络的无线资源管理过程中，会话类仅用于AMR语音和可视电话业务，并发的PS域业务基本都标识为背景类。由于并发业务无法对应到四种业务类型中的一种，并发的PS域业务基本被都标识为背景类，网络无法根据不同的业务特点进行分级处理。,2.2 基于用户和业
12、务优先级的QoS保障研究混合业务分级处理主要思路和方案,在QoS协商过程中，终端请求的Taffic Class（TC）为default TC，为实现不同并发业务的分级处理，需通过PDP修改对业务类型进行更新，在做PDP修改时，QoS profile不再用默认的业务类型，而是用混合业务类型，基于GGSN发起的混合业务处理流程如下图：,基于MS混业业务类型判别与GSN类似，不同的在于混合业务TC由MS根据混合业务特点定义该混合业务的最优业务类型并下发，处理流程如下图：,实施方案将具体业务（如BT）归类到具体的TC类中，根据运营商对于业务种类的关注度进行TC类排行，配置触发GGSN反向更新的流量门限
13、，根据用户组等信息来配置TC四大类对应的QoS信息。当流量门限到达时，GGSN查看用户TC四大类的流量比例信息，根据配置的TC类比例关注排名来发起反向更新并清空TC四大类的流量信息。举例：流量门限到达的时候，背景类流量为0K，会话类流量为5M，流类流量为7M，交互类流量为4M，运营商关注排行是：背景类（30%）流类（50%）会话类（10%）交互类（10%），由于背景类的流量是0，也没有达到流量的30%,所以不可以按照背景类对应QoS信息发起反向更新，但是流类有流量，但没有达到整体流量的50%，也不能用，会话类流量达到了10%以上，那么就要使用会话类的QoS进行反向更新，当然也要情况各个TC类的
14、流量方面下次继续计算。,2.2 基于用户和业务优先级的QoS保障研究混合业务分级处理测试,测试组网图,SGSN和RNC1之间的Iu-PS接口基于IP承载，通过CE互联GGSN通过ZTE 3928访问internet,为验证算法方案的可行性，北京公司组织开发厂家进行了混合业务分级处理测试版本的开发，并在昌平TD试验室进行了测试。,GGSN License需开通策略控制,2.2 基于用户和业务优先级的QoS保障研究混合业务分级处理-降低FTP业务用户的Qos等级（TC降低）,使用MU351使用HTTP、QQ业务、PPSTREAM一段时间后，用户UE开始使用FTP业务，使得 用户UE上网总流量超过配
15、置的流量门限10M，且FTP业务的流量超过UE上网总流量的30%；此时GGSN反向更新QOS，将MBR由1M修改为32kbps，使用dumeter工具，在拨号的PC上测试FTP业务下载速率，可以看出速率降低。,2.2 基于用户和业务优先级的QoS保障研究混合业务分级处理-提升HTTP业务用户的Qos等级（THP提升）,该用例测试主要HTTP，采用web邮箱带附件方式实现，UE使用PPSTREAM、QQ业务、FTP、HTTP业务，使HTTP总流量超过配置的流量门限2M，且HTTP业务的下载流量超过UE上网总流量的15%；此时GGSN发起反向更新，将MBR由360kpbs提高到1M,使用dumet
16、er工具，在拨号的PC上测试FTP业务下载速率，可以看出速率提升。,2.2 基于用户和业务优先级的QoS保障研究混合业务分级处理-提升PPSTREAM业务用户的Qos等级（TC提升）,UE使用HTTP、QQ业务、FTP一段时间后，开始使用PPSTREAM业务，使得 UE上网总流量超过配置的流量门限10M，且PPSTREAM业务的流量超过UE上网总流量的25%；此时GGSN发起反向更新，将MBR由1M提升至2M，使用dumeter工具，在拨号的PC上测试FTP业务下载速率，可以看出速率提升。,2.3 RRM算法完善与增强多流调度算法,多卡终端,数据整合、分解,网络侧,多流调度机制,数据整合、分解
17、,内容分解为多个数据流,终端侧通过数据整合、分解模块，将发送的数据分解为多个数据流，网络侧采用多流调度机制，不同数据流采用不同载波承载，网络侧接收信号后将分解的多流数据进行整合。,控速算法流程,整体算法流程,2.3 RRM算法完善与增强多流调度算法,网络侧算法包含接入、切换、2/3G切换及升降速等全部流程，具体算法描述参见附录1。,2.3 RRM算法完善与增强多流调度算法,HLR,RNC,UE,启用Multi-SIM功能，多卡共用主号码（如COMMON ISDN1）,多张SIM卡在HLR中独立签约MSISDN,SGSN,扩展MAP流程：MAP_ISDN消息及MAP_Restore消息中增加CO
18、MMON ISDN,判断主卡及子卡,将COMMON ISDN号码传递给RNC,判断出IMSI1，IMSIn是和COMMON ISDN捆绑的卡,RNC为每个IMSI分配不同的载波,终端缓存数据流并整合,本部分为已实现的demo版本调度算法具体机制。,2.3 RRM算法完善与增强多流调度算法,SGSNRNC:修改了COMMON ID消息：,SGSNHLR：修改了MAP_ISD和MAP_Restore消息，上述消息中增加COMMON ISDN的字段信息。,注：蓝色字体为新增字段。,所作改动均在协议支持范围内，难度较小,2.3 RRM算法完善与增强多流调度算法,测试组网图,SGSN和RNC1之间的Iu
19、-PS接口基于IP承载，通过CE互联；GGSN与多流服务器互联。,为验证算法方案的可行性，北京公司组织厂家进行了多流调度算法测试版本的开发，并在昌平TD试验室进行了功能测试。,小区11：时隙2：4，主载波频点10088，辅载波10062、10070，两辅载波各配置1个时隙为EPUCH信道，3个时隙为DSCH信道，各种控制信道各1条；小区12：时隙2：4，主载波频点10054，辅载波10062、10070，两辅载波各配置1个时隙为EPUCH信道，3个时隙为DSCH信道，各种控制信道各1条；小区11与小区12互为邻区。,卡1,卡2,用户附着时HLR将签约信息下插SGSN，并通过COMMON ID下
20、插给RNC，卡1、卡2具有相同的COMMON MSISDN,卡1被分配至10062频点,卡2被分配至10070频点,根据测试结果，相同COMMON MSISDN的卡1、卡2根据多流调度算法将分配至不同的载波。,2.3 RRM算法完善与增强多流调度算法测试结果,23,结束,谢谢大家！,附录1：多流调度算法描述接入,卡1，卡2，卡n接入网络；核心网（CN）通过common ID信令将卡1，卡2，卡n的IMSI通知RNC，RNC根据预定编码规则或预存数据库，通过IMSI判断卡1，卡2，卡n是否为关联用户：(2.核心网根据预存数据库，判断卡1，卡2，卡n是否属于关联用户，并将结果通知RNC：)若卡1，
21、卡2，卡n为关联用户，则启动修正的DCA算法，即RNC根据卡1，卡2，卡n驻留的小区频点信息（该小区共m个可接入载波，m1）若n m,则在m个载波中，RNC控制卡1，卡2，卡n分别驻留于n个载波上，载波选择参照以下原则：根据UE上报的测量报告，RNC控制各卡选择最优载波（无线环境最好、资源剩余最多）、最优时隙（无线环境最好、资源剩余最多），保证各卡均可获得最好的服务保证；假设单载波的峰值速率为T，用户签约速率为t，若t(m-a)T，m a，m、a均为整数，则RNC根据测量报告，选择（m-a）个最优载波（无线环境最好、剩余资源最多）分别由卡1,卡（m-a）驻留；剩余卡由网络侧回复诸如鉴权失败等消
22、息，不提供服务。n m,则根据载波状态，RNC控制卡1，卡2，卡m分别驻留于这m个载波上，其余（n-m）个卡，依据最优载波、最优时隙的原则，分布到最多的时隙上。若卡1，卡2，卡n不为关联用户，则参照正常DCA算法处理；卡1，卡2，卡n分配完驻留载波后，网络与UE参照正常流程通信。,附录1：多流调度算法描述切换,在卡1，卡2，卡n通信的过程中，若发生切换：若卡1，卡2，卡n为关联用户，则若为RNC内切换，则若RNC判决卡1，卡2，卡n中任意卡需要进行切换，则卡1，卡2，卡n均需进行RNC内切换，且各卡的目标Node B相同。RNC通过向目标Node B发送Radio Link Setup Req
23、uest消息进行载波的驻留，在此过程中，RNC控制卡1，卡2，卡n分别向同一小区的不同载波切换，选择原则为最优载波、最优时隙，若目标小区存在资源已满的载波，则参照网络是否允许抢占及一号多卡业务优先级，判决是否抢占资源。若为RNC间切换，则若源RNC判决卡1，卡2，卡n中任意卡需要进行切换，则卡1，卡2，卡n均需进行RNC间切换，且各卡的目标RNC相同。源RNC向CN发送Relocation Request消息，将卡1，卡2，卡n的源RNC标识，目的RNC标识，以及SRNC需要通过CN透传给Target RNC的信息等传递给CN。CN发送Relocation Request消息给目标RNC，同时
24、将卡1，卡2，卡n的相关信息传递给目标RNC。目标RNC通过Radio Link Setup Request消息，将卡1，卡2，卡n驻留于目标RNC的目标小区的不同载波，处理流程与RNC间切换类似。若卡1，卡2，卡n不为关联用户，则参照正常切换流程进行。,附录1：多流调度算法描述2/3G切换,在卡1，卡2，卡n通信的过程中，若发生3G-2G的切换，若卡1，卡2，卡n为关联用户，则有任一卡发生，则触发卡1，卡2，卡n的3G-2G的切换，切换之后，卡1，卡2，卡n分别驻留于不同时隙。若卡1，卡2，卡n为不关联用户，参照正常流程处理；在卡1，卡2，卡n通信的过程中，若发生2G-3G的切换，若卡1，卡
25、2，卡n为关联用户，则有任一卡发生，则触发卡1，卡2，卡n的2G-3G的切换，切换之后，卡1，卡2，卡n驻留于不同载波，选择原则为最优载波、最优时隙，若3G网络资源不足，则根据可服务载波数，由RNC确定可是使用的SIM卡。若卡1，卡2，卡n为不关联用户，参照正常流程处理。,附录1：多流调度算法描述升降速,若用户业务所需流量下降，则卡1，卡2，卡n均由Node B控制启动DCCC算法，进行减速，根据业务所需流量，直至单卡流量降至8kbps；此后若所需流量上升，则卡1，卡2，卡n均进行升速处理，直至满足业务所需流量；若用户使用业务过程中进入业务保持状态，即无流量发生，则根据终端支持情况：若终端支持Cell_FACH等保持状态，则网络与终端通信，控制卡1，卡2，卡n均由Cell_DCH状态向Cell_FACH状态迁移；此后，若业务恢复，则卡1，卡2，卡n均由Cell_FACH状态回迁至Cell_DCH状态。若终端不支持Cell_FACH等保持状态，则方案一：网络控制卡1，卡2，卡n均降速至8kbps，各卡均保持与网络的通信；此后，若业务恢复，则卡1，卡2，卡n均由8kbps上升直至流量满足业务需求。方案二：网络控制卡1降速至8kbps，同时CN针对卡2，卡n发起释放过程；此后，若业务恢复，卡1进行升速处理，卡2，卡n参照算法流程1、2、3,重新启动接入网络。,
