TD上网提速及感知优化综合解决方案

1 成果上报申请书 成果名称 TD 上网提速及感知优化综合解决方案 成果申报单位 重庆 公司 、设计院有限公司 成果 承担 部门 /分 公司 重庆公司 ： 网络部、计划部 、 无线中心、交换中心 设计院有限公司 ： 重庆分公司 项目负责人姓名 项目负责人联系电话 和 Email 成果专业 类别 * 无线、数据网络 成果研究 类别 * 相关网络解决方案 省内评审 结果 * 优秀 关键词索引（ 3 5 个） TD 上网 加速 优化 应用投资 400 1200 万元 （ 根据 流量或并发用户数而定） 产品版权归属单位 中国移动通信集团重庆有 限公司 中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司 对企业现有标准规范的符合度： (1) 第三代移动通信系统 TD-SCDMA 无线子系统设备规范 R4 基本功能分册 / QB-A-003-2007、 第三代移动通信系统 TD-SCDMA 无线子系统设备规范 HSDPA 分册 / QB-A-002-2007：在 RNC 内 增加 DCA 优化功能 ； (2) 第三代移动通信系统 TD-SCDMA 无线子系统设备规范 GGSN 分册 / QB-C-005-2007：在GGSN 的核心网交换机上旁路一套包含 TCP 优化、 HTTP 优化、动态数据压缩、终端内容适配、智能缓存功能的优化加速系统。 成果简介 ： 随着 3G 网络的正式商用，移动上网业务迎来了高速发展时期，该业务同时也是 3G网络为用户提供的重要体验业务，而网速不稳定等问题 将成为直接影响用户感知的短板，通过分析，如果要改善这类情况， 需要提升 TD 无线资源的使用效率，并对传统的互联网协议或数据传输流程进行适用于复杂无线环境的优化 。 针对以上目标，本方案从无线网和核心网 两 方面，共 6 项关键技术进行了优化调整： 1.TD DCA(Dynamic Channel Allocation 动态信道分配 )：包括“ Channel Switching信道转换”和“ Capacity Management 容量管理” 2 大部分。总体目标：减少不必要的无线资源占用，给更多用户提供更高的速率，并减少掉线。 (1)信道转换 包含 2 方面： a.弱覆盖环境下触发的码道占用数下调，可减少不必要的码道占用，以向无线环境好的用户提供更多码道； b.基于申请业务速率变化的码道数调 2 整。 (2)容量管理 包括 3 方面： a.动态信道分配； b.呼叫接纳控制； c.拥塞控制。 2. 传输协议优化：根据无线链路特征，动态感知可用带宽，动态调整 TCP 参数和传输策略，提高传输效率； 3. 应用协议优化： 对 现有 HTTP 协议进行优化， 使 用户 浏览器能够对 HTML 页面进行操作，将 后续的 各项请求和响应打包在一起统一进行传输， 从而 减少了应用层会话冗余和开销 ； 4. 动态数据压缩：结合无线带宽估计机制，当网络可用带宽小时，压缩算法采用压缩比 大 的参数配置，当网络可用带宽大时，采用压缩比小的参数配置； 5. 终端内容适配：通过识别手机终端的属性，根据终端属性进行页面大小调整、重排等； 6. 智能缓存 ：将客户访问过的内容在 Cache 中存放一个副本，当该内容下次被访问时，不必连接到网站，而是由 Cache 中保 留的副本提供，从而节省时间，减少资源耗费。 本方案的实现是通过将上述六类优化技术整合为一个稳定且兼容的系统，根据不同的场景和应用进行相应的优化，从而实现对 移动数据业务 HTTP、 FTP、 Mail 及视频 等 的加速和用户感知提升。 在不改变现有网络带宽的情况下， 本方案 可以实现 CMNET 业务 的 综合 加速倍数达到2.43 倍 ； 本方案 具有良好的经济效益， 可节省 TD 网络单期工程扩容成本 3% 8%； 并预计能拉动用户和业务多增长 5%10%。 方案 还 具有良好的社会效益，符合集团和本地业务发展趋势，能够实现企业和用户“双赢”，并支持网 络可持续性发展，贯彻节能减排思想。 3 省内试运行效果： 集团公司 文件已安排重庆公司进行数据加速技术试点，为该新技术在更大范围推广进行测试验证 。 测试组网图如下： 推荐的 优化加速系统 架构 目前重庆测试正在进行当中，初步测试结果如下： TD-SCDMA 加速测试 （ CMNET 下行） 1 网页浏览（图像原始） : 速度提高到 1.3-2 倍 2 网页浏览（图像中低） : 速度提高到 1.4-2.5 倍 3 邮件接收 : 速度提高到 1.3-3.5 倍 4 HTTP 下载 : 速度提高 到 1.3-4 倍 5 视频浏览 ： 停顿次数减少 5-10 次 通过测试可知，在引入上述优化加速技术后，能够明显提高用户上网 速度 、提高用户移动上网感知 ，增强公司移动数据业务竞争力，在各省市公司具有良好的推广意义 。 优化加速技术具有 明显的社会和经济效益，并增强 企业 竞争力，是在 3G 时代中保持中国移动网络和业务质量领先的一项重要解决方案。建议引入移动数据业务加速技术时，重点针对 CMNET 下行 数据业务进行优化加速 。 4 文章主体（ 3000 字以上，可附在表格后）： 一、背景情况 (1) 3G 数据业务 发展迅猛 ： 随着 TD 商用和智能终端的普及，移动上网数据流量、特别是 CMNET 业务量及占比均呈持续上升趋势。 (2) 现有的 技术体制存在 着 不足： TD 制式相对于 WCDMA 和 CDMA2000 网络的数据下载速率并不占优势；传统互联网协议用在移动互联网上存在较多问题。 (3) 用户 上网 感知欠佳：网速不稳定、异常掉线成为影响用户上网感知的短板， 例如用户互联网类投诉在重庆公司 2009 年 基础通信类投诉中占 20%左右。 鉴于以上问题，需要提升 TD 无线资源的使用效率，并对传统的互联网协议 或数据传输流程 进行适用于复杂无线环境的优化，从而提升 TD 上网业务的速率和稳定性，最终达到提升 TD 网络竞争力，消除用户感知短板的目的。 因此，本课题主要 针对现网存在的一些典型问题， 有针对性地 研究六项加速关键技术，提出可操作的创新技术方案 ，如下图所示 ： 二、技术方案 本方案综合采用六类优化技术 （ DCA 优化、 TCP 优化、 HTTP 优化、动态数据压缩、终端内容适配、智能缓存 ） ，通过对 RNC 及 GPRS 核心网进行优化及增加加速网元，实现对TD 上网类业务的加速和 用户 感知优化。 其中，在 RNC 侧只需增加 DCA 优化功能 ； 在 GGSN侧的核心网交换机上旁路一套 优化加速网元，进行 TCP 优化、 HTTP 优化、动态数据压缩、终端内容适配、智能缓存的 功能 实现。 如下图所示。 当前存在典型 问题 解决方案 用用 户户 在在 弱弱 覆覆 盖盖 、 或或 长长 时时 间间 无无 业业 务务 等等 情情 况况 仍仍 占占 较较 多多 无无 线线 资资 源源 ；多多 用用 户户 、 多多 业业 务务 并并 发发 时时 无无 线线 资资 源源 分分 配配 不不 够够 合合 理理 现现 网网 TCP协协 议议 在在 移移 动动 互互 联联 网网 环环 境境 下下 存存 在在 较较 多多 不不 适适 应应 的的 问问 题题 互互 联联 网网 上上 仍仍 大大 量量 存存 在在 较较 落落 后后 的的 HTTP1.0， 而而 相相 对对 改改 进进 的的HTTP1.1的的 使使 用用 局局 限限 性性 大大 ， 移移 动动 互互 联联 网网 的的 应应 用用 层层 效效 率率 不不 高高 在在 移移 动动 Internet网网 中中 页页 面面 等等 时时 远远 高高 于于 Internet， 用用 户户 感感 知知差差 。 随随 着着 智智 能能 终终 端端 的的 普普 及及 ， 移移 动动 上上 网网 业业 务务 也也 需需 要要 进进 行行 终终 端端 内内 容容 适适配配 处处 理理 。 P2P流流 量量 和和 CMNET业业 务务 迅迅 速速 增增 长长 ， 需需 要要 考考 虑虑 对对 CMNET业业 务务 的的 缓缓存存 DCA(动动 态态 信信 道道 分分 配配 ) TCP协协 议议 优优 化化 HTTP协协 议议 优优 化化 动动 态态 数数 据据 压压 缩缩 终终 端端 内内 容容 适适 配配 智智 能能 缓缓 存存 5 优化加速综合解决方案 示意图 服务器端HTTP协议优化动态数据压缩智能缓存数据包重组基本速率控制共享速率控制错误处理和重传判定优化用户端终端内容适配TD无线资源调度优化 优化流程示意图 以下分别对 6 类技术 的 实现方式进行描述： 1、 DCA（动态信道分配 ）优化 主要包含“ Channel Switching 信道转换”和“ Capacity Management 容量管理” 2个方面技术： DCA 优化示意图 6 该技术实现了 4 个方面功能： A、在弱覆盖时，触发信道下调，以节省码道资源，降低功 率资源消耗；在强覆盖时，恢复码道占用； B、根据用户申请业务量的升降，动态调高或降低分配给用户的码道资源； C、用户长时间无业务时，由 CELL_DCH 状态转 IDLE 状态，以减少无效的资源占用； D、在多用户，多类型业务并发时，根据邻近多个小区无线资源情况，合理 接纳用户并配置资源。 通过该技术的优化，可解决无线资源占用率高，接通率低，掉线率高的问题。 2、 TCP 协议优化 标准 TCP 协议存在的问题：标准的 TCP 协议是为有线网络固定主机设计的，在移动互联网环境下必须考虑以下几方面的改进：检测出导致丢包的错误性 质；根据检测到的错误性质调整发送端数据发送速率；更可靠和精确的拥塞检测能力。 TCP 协议优化基本原理 是 改进 TCP 协议，以“无线带宽估计”技术为基础，防止带宽占用加剧或等待时延的增长。 主要 从 3 个方面 进行改进 ： 数据包重组 ； 无线带宽估计 ； 错误处理和重传判定优化。 （ 1） 数据包重组 数据包重组 是 合并小的数据包成为更大的数据包，共用一个数据报头，减小报头开销到接近 4%，从而进一步提高传输速率和无线带宽利用率。 H E AD E RD A T A 3H E AD E RD A T A 2H E AD E RD A T A 1D A T A 3 D A T A 2H E AD E RD A T A 1A ) 原 数 据 包B ) 重 组 后 的 数 据 包 数据包重组示意图 （ 2） 无线 带宽估计 无线带宽估计 是 通过算法，让数据源端预先估算无线链路的可用传输带宽，从而以合适的速率向发送端发送数据包。在具体实现上是通过发送端的数据发送速率和 ACK 的接收速率 进行 综合计算来实现无线带宽估计。示意公式 如下 ： Tk TTk 内接收到的比特数内发送的比特数用带宽移动互联网下行链路可 k：无线上行链路是下行链路带宽的 k 倍（ 0k1）； k1：代表重组后的数据包大 小为原来的 k1 倍（ 0k1 1， k1 即为重组系数）； k2：代表基本速率控制开启后总体传输时间缩短为原来的 k2 倍（ 0k2 1）； Y：代表优化加速服务器能够实现 Y 倍 (0Y 1)数据压缩； d：代表开启智能缓存后，公网上的传送时间近似变为原来的 d 倍（ 0d 1）； Ct：代表各种原因导致的网络拥塞时间，一般数倍于 RTT。 由于 )W YWdkk( 121 1M，且 )NMN(L o gW YWdkkR T T 11 221 1 RTT公式（ 2），即引入优化加速系统后，可以起到 缩短总体传输时间、改善用户感知、提高网络稳定性的作用。 11 四、经济和社会效益 （ 1）经济效益 根据重庆公司现状测算，采用加速新技术后， 在 节省网络扩容成本和拉动业务收入方面 具有良好经济效益： 1） 能够提高现网网络容量利用率，可节省 TD 网络单期工程扩容成本 3% 8%； 2） 能够提高用户感知，降低单位客服成本，促进数据用户量和业务量更大发展。预计能拉动移动业务收入多增长 5%10%。 （ 2）社会效益 1） 实现企业和用户“双赢” 通过提高网络接入速度及连接可靠性，提升用户感知和忠诚度，减少用户互联网类投诉 在基础通信类投诉中 占比高 的不利现状，提升公司品牌满意度和在 3G 市场的市场占有率；通过全面提升用户感知，为移动数据业务的迅速发展提供可靠保障，助推移动 TD网络又快又好地发展。 2） 支持网络可持续性发展，贯彻节能减排思想 加速方案基于标准的 TCP/IP 及 HTTP、 WAP2.0 等协议提出，也可对 TD 网络以及GPRS/EDGE 网络提供优化加速； 新技术基本不改变现网网元，可最大程度上保护现有投资，避免资源浪费。 五 、本省应用推广情况 DCA 优化功能已集成到现网 RNC 中 实现 ； TCP 优化、 HTTP 优化、动态数据压缩、 终端内容适配、智能缓存功能 则采用在 GGSN侧的核心网交换机上旁路一套优化加速系统实现 ，对现网的影响小且可靠性高， 推荐的系统构架 如下图所示。 推荐的 优化 加速系统 架构 12 集团公司 文件已安排重庆公司进行数据加速技术试点，为该新技术在更大范围推广进行测试验证 。 目前重庆测试正在进行 当 中，初步测试结果如下： TD-SCDMA 加速测试 （ CMNET 下行） 1 网页浏览（图像原始） : 速度提高到 1.3-2 倍