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2数据业务优化
数据业务性能问题不是单一片面的问题,很难用简单统一的方法进行处理,并且随着数据业务类型和用户数的不断增加,各个节点的网络资源也需要不断进行优化和调整,使其能够满足用户业务需求,导致数据业务优化周期会更长,优化方式也更加复杂和艰难。
因此,需要改变前有的优化方式,将被动式解决问题的优化变为主动预防式优化保障,同时需要更多数据业务智能优化算法,提供可靠性能优化工具。
在这种思路下,尽量做到提前发现问题,防患于未然。
数据业务优化工作主要包括:
数据业务性能评估体系、业务网络、核心网络、无线网络和终端用户感知,如下图所示:
2.1数据业务性能评估体系
完整的数据业务性能评估优化,与网络的各个环节都有着紧密的联系,需涉及覆盖全部的网络的各个节点(包括无线网、核心网、业务网、终端以及业务层),这就使得数据业务的业务流程比话音业务复杂许多。
另外,数据业务具有多样性的特征,使得业务模型和网络资源分配的方式更加错综复杂。
不同的业务类型对QOS的要求也千差万别,而QOS将直接影响终端用户的业务体验,如下图所示:
数据业务进行优化的前提是对业务性能进行全面的了解,针对数据业务的多样性以及对QOS的不同要求,建立一整套能够真实反映用户感知的覆盖全网的端到端指标评估体系,找出不同数据业务类型的性能瓶颈所在的节点,作为数据业务性能问题定位和优化的基础,如下图所示:
2.2核心网数据业务性能端到端优化
核心网络是数据业务承载的重要节点,核心网应与业务网、业务网相配合,分析选定业务流量,建立话务模型;
结合专业工具和统计分析,研究核心网节点接口容量以及性能对数据业务质量的影响,定位核心网瓶颈,并提出优化改进方案。
●数据业务话务模型统计分析
跟踪选定业务的业务流量,结合特有的业务模型算法,建立选定业务的话务模型,了解业务分布模式和用户行为模式,作为核心网资源分析优化的基础。
●核心网容量分析优化
基于话务模型,研究核心网各个节点和各个接口(IU-PS/Gn/Gi)容量对选定业务性能的影响,提出容量改进方案,并帮助建立容量预警机制,使其能够满足业务的发展要求。
●核心网性能分析优化
对选定数据业务进行信令跟踪,并结合话务统计和相关传输协议算法,研究移动管理和会话管理的主要指标,分析核心网节点对选定数据业务端到端QOS的影响,定位核心网瓶颈,优化核心网中存在瓶颈的节点,使其满足各种业务类型QOS的要求。
2.3业务网数据业务性能端到端优化
业务网络是数据业务的发起者,由业务网关和业务服务器等关键设备构成。
需要通过挂表和统计分析,研究选定数据业务设备性能,以及用户行为对业务端到端性能产生的影响,提出改进方案。
●业务设备性能分析优化
对选定业务设备统计数据和信令流程进行分析,研究业务网关和业务服务器的性能,以及业务设备与主要接口的资源配置和容量。
●用户行为分析优化
分析主要的用户行为(特别是VIP用户)规律对业务KPI产生的影响,结合业务网设备性能,对不同的业务提供可靠资源,解决业务网对不同业务类型的瓶颈。
2.4无线网数据业务性能端到端优化
与核心网、业务网工作相配合,结合主动测试和统计分析,分析TD无线网络对数据业务性能的影响,以及无线资源分配设置的合理性。
针对选定数据业务,在热点区域进行用户感知度优化。
●无线资源容量分析优化
分析选定数据业务为无线网络带来的资源配置容量问题,提出短期或长期优化方案,包括空口容量、小区容量、RNC和NodeB数据链路容量等。
●无线网络性能优化
结合DT/CQT、RNC和NodeB统计分析,研究选定业务在无线侧接入性、完整性和稳定性指标,定位无线网络影响业务性能的瓶颈,结合数据业务接入和资源调度算法,提出有针对性的改进和优化方案。
2.4终端业务性能端到端优化
●用户感知度优化
在选定的RNC区域或者数据业务热点地区,针对不同数据业务类型,对终端用户感知度的进行评估和优化,提高终端用户对不同业务类型的感知。
●终端应用程序优化
随着更多智能手机不断推出,手机应用程序种类也不断涌现,需要对用户行为进行建模分析,对常用的手机应用程序进行重点优化,使手机应用程序能够给用户提供更好的服务,提升产品竞争力。
3、数据业务优化案例
3.1基于华为DCCC算法数据业务优化案例
3.1.1DCCC算法说明
PS域业务包括实时业务和非实时业务,非实时业务对时延敏感度小,其主要应用是PS域interactive/background业务,简称为BE业务。
基于BE业务的特性,从充分利用信道资源的角度出发,利用BE业务对时延的相对不敏感性,可以对其进行信道重配置,即在BE业务有数据需要传送,同时也有资源可用的条件下,为该业务配置较大的信道带宽,使该业务的Qos尽量得到满足;
如果BE业务的数据已经传输完毕或者只有少量数据偶尔传输,则为该业务配置较小的信道带宽,以节约有限的无线资源。
称为DCCC算法。
3.1.2DCCC算法作用
当切换点为2:
4、关闭DCCC算法开关时,第一个用户申请UL128k/DL2048k接入后,上行PS128占用16码道,SICH至少占用2个码道,上行剩余码道小于14个。
当第二个用户申请UL128k/DL2048k时,上行空闲码道不足以承载PS128k,导致上行速率受限,为保证该用户接入,申请业务将被调整到R4载波,降速为UL128k/DL384k。
即单H载波仅能进入一个UL128/DL2048用户。
为解决以上问题,可打开DCCC算法开关和RAB降速接入开关,并将上行初始接入速率调整为16K,在不开启帧分复用开关时同一H载波能同时接入6个H用户。
同时,系统可根据用户占用数和使用需求,最大可将上行速率升速到128k,从而最大程度利用上下行带宽资源,实现多个HSDPA用户接入,提高接入能力。
3.1.3DCCC算法相关参数
参数名称
修改说明
默认值
DCCC_SWITCH
DCCC算法开关
1
RAB_DOWNSIZING_SWITCH
RAB降速接入开关
EVENT4ATHD
触发4A事件测量的门限
D1024
TIMETOTRIGGER4A
触发时间4A
D640
PENDINGTIME4A
触发后的挂起时间4A
D4000
EVENT4BTHD
触发4B事件测量的门限
D64
TIMETOTRIGGER4B
触发时间4B
PENDINGTIME4B
触发后的挂起时间4B
DCCCSTG
动态信道调整策略
专用信道升速降速
ULRATEUPADJLEVEL
上行升速调整级别
3级
ULMIDRATETHD
上行中间速率[kbps]
D32
ULBETRAFFINITBITRATE
上行BE业务初始接入速率
D16
表1DCCC参数集
3.1.4开启DCCC算法后主要问题
打开DCCC算法后上行速率升级调整分多级(2级或3级),在多载波、多用户、并发业务等复杂情况下,会导致升速速度较慢、处理时延较长、掉话概率增加,导致PS业务(网页浏览、在线视频等)用户感知恶化,如图1、图2所示,打开DCCC算法开关(按照厂家默认参数设置)前后浏览网页和在线视频播放时延相差达20s以上。
图1网页浏览业务图2在线视频业务
3.1.5HTTP网页浏览优化
●问题现象
在关闭DCCC情况下,上行固定请求业务带宽为16k/32k/64k/128k不同场景下,Http网页访问结果(访问新浪网站)如下,可见在上行带宽为128k的时候,上行吞吐率并不受限于带宽:
不同上行带宽情况下对网页访问时延的影响
16k
32k
64k
128k
大于16k个数占总数比例
56.50%
50.00%
11.40%
0.00%
打开网页平均时长
66.165
28.813
25.849
24.172
表2不同上行带宽对网页访问时延的影响
●优化过程
在打开DCCC开关的场景下,由于DCCC参数的配置不合理,导致在网页访问过程中上行DCH进行多次重配置,从而影响了上行时延。
图3DCH多次重配置
在重配置过程中,由于上行32k调整到128k的触发时延达5s之久,导致大量的上行数据在终端的缓存内积压,服务器放缓了下行数据的发送。
图4重配置导致终端侧数据缓存积压
●优化方案
当前的DCCC参数机制不合理,无法迅速准确的根据终端的需求调整上行带宽。
通过对7种DCCC参数组合的反复尝试,我们在现网对DCCC参数进行了优化,主要思路是从“慢升快降”调整为“快升慢降”,表3为最佳参数与优化前参数的对比,图4为优化前后结果网页打开时延。
DCCC参数组
优化前
优化后
32k触发4A事件测量的门限[字节]:
6k
2k
32k触发时间4A[毫秒]:
5000
1280
32k触发时间4B[毫秒]:
640
2560
32k触发后的挂起时间4A[毫秒]:
4000
2000
128k触发4B事件测量的门限[字节]:
12K
256
128k触发时间4B[毫秒]:
表3优化前后DCCC参数
图5DCCC参数优化前后网页访问时延对比
3.1.6在线视频优化
多用户调度时会存在一定的带宽损失,因此多用户下载带宽之和会小于最大带宽,而且用户越多损失越大,4用户时单用户下行带宽已经小于多数片源速率,下行带宽不足以支撑单载波4用户观看在线视频。
另从实测来看,三用户时缓冲时长达2分半钟,几乎不可忍受。
图6单载波下3用户时视频感知较差
TD上行速率设置为128Kbps时,各指标基本与天翼(无线环境好)单用户测试结果持平。
A.DCCC策略调整
目前的上行带宽动态调整策略采用“先小后大”的方式,即:
系统先按照最小带宽为用户分配资源,然后再根据带宽实际需求进行动态提速和降速;
厂家后续版本中将支持“先大后小”的动态带宽调整方式:
用户上线后系统将根据容量分配最大带宽,后续有新用户上线时,系统将对已接入用户动态降速以满足多用户同时使用,否则将始终以最大带宽方式运行,采用这种策略能够更好的提升用户体验。
B.并发业务优化
当下载业务与上行业务并发时(例如在线视频和Mail业务并发),Email附件上传会导致基于TCP的Streaming业务无法获得足够的下行流量,持续的上行TCP数据包会堵住上行ACK确认包,导致下行流量锐减。
网络可以将下行L2ACK包与数据包区分,通过更新算法在上下行链路上增加ACK包标识,网络优先调度发送ACK包。
华为后续版本支持该功能,从而解决以上问题。
3.2基于大唐PS调度算法数据业务优化案例
3.2.1大唐PS调度算法存在问题
通过对现有3G数据业务的初步统计分析,发现网页类和交互类业务量约占总3G数据业务量的一半,而两种业务归属于非实时业务,具有较强波动性和突发性,在优化资源调度算法前,TD网络中存在下面的问题:
1、当用户进行数据业务时,按照默认初始上行带宽(32Kb)进行数据业务,通过对空口侧抓包分析,发现很多重传,主要原因UE对下行数据包的确认慢,导致更多请求重传,时延较大。
当默认初始带宽修改为64Kb时,相对与32Kb的初始带宽,UE对下行数据包的确认较快,重传数据包次数相对较少,时延缩小,而在资源调度算法未开启时,网络不能够根据业务量变化自动调整上行带宽来解决上行受限问题,浏览网页时出现时延大的问题,导致用户感知度差。
2、当多用户进行业务时,在未开启资源调度算法情况下,对于上下行资源不能够进行充分的利用,即便是降低的初始默认带宽来接入更多的用户,但是用户整体感知度较差,不能够根据业务量的实时变化使带宽和用户数达到平衡。
3、曾启用大唐PS调度算法,出现掉话严重,接通率差,数据业务下载速率低和波动大,时延大等问题。
3.2.2大唐PS调度算法的基本原理
资源调度算法主要针对非实时业务(交互类、背景类业务)进行调度,而非实时业务具有较强的突变和波动性,资源调度算法能够根据用户业务量的突变和波动,自动调整上下行资源,使其满足用户QoS需求,解决因用户业务量的突变和波动带来资源受限和浪费等问题。
资源调度算法的基本原理为在UE初始建立连接后,进行数据业务时,RNC初始分配给UE的信道速率不能够满足用户业务量变化需求,为保证用户的QoS,同时提升网络侧资源利用率,需要根据用户的上下行业务量变化进行信道速率调整,分为UE侧上下行速率调整和RNC侧上下行速率调整:
1.当缓冲区数据量从少变多时,业务量达到4A触发门限,通过上报4A事件通知RNC,RNC根据网络资源占用情况来调整上行信道速率1,当用户较大的业务量需求的时,系统需要自动的增大用户的带宽,提高用户的业务感知度,解决上行资源受限问题,其原理如图1所示:
图表1触发4A事件
2.当缓冲区数据量由多变少时,业务量达到4B触发门限,通过上报4B事件通知RNC,RNC根据网络资源占用情况来调整下行信道速率1,当用户的业务量需求比较小的时,系统需要自动的减少用户的带宽,释放部分资源,释放的资源可以分配给已经接入的其他用户或者分配给新接入的用户,解决资源受限和浪费,增大系统容量,提升整体网络资源利用率,其原理图如图2所示:
图表2触发4B事件
3.2.3大唐PS调度算法优化思路
浙江TD网络开启资源调度算法以后,出现掉话率严重、下载速率低,时延较大等问题,针对这些问题,采取下面的优化思路,如图3所示:
图表3资源调度算法优化思路
基于资源调度算法优化思路,结合宁波和杭州TD网络,分别对大唐PS调度算法和华为DCCC算法进行优化,其优化重点如下所示:
1.开启大唐PS调度算法后,出现UE不支持RNC下发重配置数据导致掉话,掉话原因为当从H业务降到R业务时,R业务最大下行速率为384Kb,其UE能力支持时隙数为3个时隙,资源调度算法打开后,在分配资源时没有考虑UE能力,导致分配下行4个时隙,导致重配置失败,通过优化后,PS掉话率从50%降到30%左右,如表1所示:
表格1重配置考虑UE能力参数
优化前参数值
优化后参数值
资源分配是否考虑UE能力-HS-SICH
考虑
资源分配是否考虑UE能力-PhyCH
资源分配是否考虑UE能力-TrCH
不考虑
资源分配是否考虑UE能力-RLC
资源分配是否考虑UE能力-PDCH
2.开启大唐PS调度算法后,在重配置过程中UE上行失步过多导致掉话严重,由于PS调度算法开启后,重配置增多,将T312定时时长从2秒修改为4秒,UE上行同步更加容易,减少上行同步失败导致掉话,如表2所示:
表格2连接模式下UE上行同步定时器
连接模式T312(ms)
3.开启大唐PS调度算法后,速率上调和下调档过多和调整频率过快导致掉话严重、切换过程中重配置失败较多、速率低和时延较大等问题,针对上面的问题,修改上调和下调的档数,触发上报4A和4B事件定时器时长,上下行速率调整的定时器时长,同频和异频测量触发时间等参数,针对各种数据业务不断地对资源调度算法进行优化,其优化参数规类如表3所示:
表格3速率上调和下调频率相关参数规类表
参数类型
参数意义
上调档数和各档速率
控制上调频率和各档速率
下调档数和各档速率
4A事件触发时间
当该定时器超时,触发上报4A事件
4B事件触发时间
当该定时器超时,触发上报4B事件
4A事件滞后时间
在触发4A事件后的这段时间里不上报4A事件
在触发4B事件后的这段时间不上报4B事件
同频测量触发时间和相对门限
控制同频测量次数
异频测量触发时间和相对门限
控制异频测量次数
3.2.4大唐PS调度算法优化成果
1.在宁波资源调度算法打开后,出现PS掉话率严重恶化,最高达到50%,通过4次参数优化,PS掉话率控制在8%以下,PS掉话率变化趋势如图4所示:
图表4PS掉话率趋势图
2.针对大唐PS调度算法打开前后,在指定载波上,多用户同时对指定的网页进行HTTP业务对比测试,测试结果发现:
打开资源调度算法后,进行HTTP业务平均下载速率较高、平均时延较短,用户感知度明显较好,如图5所示:
图表5HTTP业务的平均速率和时延对比图
3.针对大唐PS调度算法打开前后,在指定载波上,多用户同时对指定的文件进行邮件上传业务对比测试,测试结果发现:
打开资源调度算法后,进行邮件上传业务平均上传速率较高、平均时延较短,用户感知度明显较好,根据业务量的变化,调整上行带宽需求,解决上行带宽受限问题,如图6所示:
图表6邮件上传业务的平均速率和时延对比图
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