基于用户分级和业务分类的无线资源动态调控方案v4.5.ppt

基于用户分级和业务分类的无线资源动态调控方案,中国移动通信研究院 2010年9月,提纲,项目背景和目标 现网问题概述 方案要素分解 方案效果预期 用户级别和业务类型的区分 用户分级方案 业务分类方案 用户级别和业务类型的传递 标准qos参数传递流程 推荐方案：标准qos流程+dscp方案 整体方案参考实例 dscp替代方案 2g无线资源动态调控策略 用户级别和业务类型的使用策略 多种无线资源调控手段 整体优化方案总结 现网改造要求 部署原则 改造量分析 下一步工作建议 附录,项目背景和目标,现网问题概述 方案要素分析 方案效果预期,现网问题概述,由qq等即时通信类业务引起的ccch公共控制信道过载，导致cs寻呼拥塞 ccch过载： 根据省公司统计，qq的ccch消耗是其他业务（如网页浏览和下载）的510倍，导致1.99%的小区（260个）ccch负荷超过红色门限(1)，3.4%的小区（445个）超出黄色门限(0.9)。（来源：深圳公司） cs寻呼拥塞：部分省公司的商业区域，寻呼成功率长期低于90%，严重影响用户感知,信令面,部分类型业务的pdch资源利用率较低，需针对性地优化无线资源调控策略 即时通信类业务流量低，网络资源占比高，投入产出比非常低，需针对性管控,业务面,目标方案需基于对业务类型和用户级别的区分，优化网络资源调控策略。在信令面缓解ccch拥塞现状，保证cs寻呼成功率；在业务面针对性管控投入产出比低的业务,方案要素分解,调控无线网资源,用户级别 业务类型参数,pcc架构下的qos协商和dpi检测,qos参数和 扩展参数下发,qos参数（用户级别/业务类型）,信令/业务承载优化,ccch拥塞缓解 pdch效率提升,2,1,3,ggsn/pcef,ue,sgsn,pcrf,dpi,ue,nodeb,bts,hlr/boss,用户签约信息,业务信息,用户状态信息,方案效果预期,效果一：ccch拥塞缓解，cs寻呼成功率提升 cs和ps信令实现区分，cs寻呼消息优先发送 ps业务类型实现区分，即时通信业务信令延迟发送 对具有优势数据业务的区域开启多ccch信道，缓解信令拥塞,效果二：网络整体pdch资源利用率获得提升 ps业务类型实现区分，针对性配置物理资源 小数据量业务对pdch资源的浪费减少，小区可承载数据业务总量增大,效果三：高低端用户获得差异化服务质量保障 基于签约和状态信息实现用户等级区分 系统负荷较大时，高端用户的服务质量优先得到保障 应急场景下，高端用户优先接入系统，获得服务。,效果四：不同类型业务获得差异化服务质量保障 基于价值、效率和安全性实现业务类型区分，业务归类依据区域特性灵活可配 系统负荷较大时，高价值高效率业务优先使用资源,无线资源数据占比下降，单位资源收益提升,用户级别和业务类型的区分,用户分级方案 业务分类方案,限制部分低价值用户对网络资源的随意占用，为高端用户提供更优质的差异化网络服务 提高用户的粘滞度，避免高端用户流失,用户分级方案,管控原则 对用户实行分级差异化管控，对高端用户和优质客户实行宽松的管控策略，对部分恶意用户实行严格的管控策略 用户分级原则 用户分级应综合考虑arpu贡献、业务习惯、工作性质等因素，不宜过多也不宜过少 初步建议用户级别控制在3个级别，具体用户策略以市场部策略为准,目的,原则,用户分级建议,金,银,铜,ophone等鼓励发展的3g手机用户 全球通高端用户、选择高端套餐的数据卡用户 军队，政府，企业领导,神州行、动感地带用户中绝大部分用户 选择中端套餐的数据卡用户,神州行、动感地带用户中欠费风险高，arpu值低的用户 选择低端套餐的数据卡用户 因某些原因被列入黑名单的户,1. 用户分级为三类: 金(高端)、银(普通) 、铜(低端) 2. 采用符合标准的 qos arp参数（allocation/retention priority，分配/预留优先级）来标识用户分级，在接入和拥塞情况，可以为优先级高的用户进行优先调度和处理。 3. 具体的用户分级策略由boss端确定，通过综合优先级下发给pcrf，由pcrf映射为arp参数,本次试点的三类用户分级建议：,arp=1,arp=2,arp=3,具体的用户分级策略还需集团市场最终确定,现网不同业务的资源占比和资源效益差别较大；在无线资源一定的情况下，通过业务分类保证高价值业务质量，实现差异化服务，提高资源利用效率,业务分类方案,分类应兼顾业务收益价值和资源使用效率，同时也需考虑对自有业务的优先保证 考虑业务细分对设备改造的影响，现阶段主要区分部分资源恶意占用的业务，后期可根据业务开展情况作进一步细分,目的,原则,业务分类列表（初期）,目前，对即时通信类业务进行管制是最迫切的需求，其次是提高高价值自有业务优先级的需求，初期以实现这两个目的为主，对其他业务进行比较基本的分类 上表所示业务分类应用于当前试点阶段。后续，如有明确的需求，可以对业务分类进行调整和扩充，各业务类型与综合优先级的对应关系，也可以灵活的调整,考虑兼顾业务收益价值和资源使用效率，同时优先保证自有业务，在试点阶段推荐对现网业务分为如下表所示四大类：,tc：业务类型标识。标准共定义了四种业务类型：会话类、交互类、流类和背景类。由于现 网中业务主要为交互类和背景类，故选用交互类和背景类标识。 thp：交互类业务处理优先级标识。可进一步区分交互类业务中自有业务和浏览类业务的优先级；从而影响无线侧资源调控优先级。 上表为试点阶段推荐使用的业务类型标识参数，后续可根据网络实际需求，添加其他qos参数标识，如gbr。 核心网元的流控和其他控制功能亦可使用其他qos参数，如mbr，具体定义可参见附录,业务分类和qos参数映射关系,采用ip包头中的dscp字段和标准qos参数中的tc和thp参数和对业务类别进行标识，具体如下表：,dscp参数说明,dscp参数：ip报文头域的一个字段，原用于表示差异化服务等级（differentiate service），用于ip报文在ip网络的qos差异化传输处理。 通过此参数可以标识不同的业务（如qq），本方案中该参数只用于下行用户数据报文ip头的dscp。 为了不影响核心网正常传输，采用的不是gtp-u的ip头中的dscp字段，而是业务数据包的ip头中的dscp字段。,ip包：,用户级别和业务类型的传递,标准qos参数传递流程 推荐方案：标准qos流程+dscp方案 dscp替代方案 整体方案参考实例,page 15,存在的问题： 当用户同时使用qq和其他业务时，频繁的业务变更会造成pdp update消息的乒乓效应，会使gn接口和gb接口的信令负荷急剧增加； 如果终端不支持pfc，则无法发起modify bss pfc流程，qos无法发送给bsc处理； pdp modify流程需要时间，对于即时通讯类等小数据量业务，可能pdp modify流程未完成而业务数据已传完，无法体现效果，实时性差； 标准qos流程无法实现同一pdp内并发业务的区分调度，间断出现的即时通信类业务会引起整体pdp qos基本调低，影响用户基本数据业务的体验。,bsc,sgsn,ggsn,update pdp request,update pdp response,modify pdp request,modify pdp accept,modify bss pfc accept,modify bss pfc request,ms,感知业务类型,标准qos流程对普通的业务资源调度可以满足，但对即时通信类业务则无法有效的管控，因此还需要引入其他的传递机制,标准qos参数传递流程,pfc流程,page 16,标准qos流程+dscp方案,ggsn,pcrf,pdn,gx,hlr,终端,boss,sgsn,1,2,3,bts,bsc,bss,gn/gp,gb,基本qos参数传递方案： 1. boss和hlr将用户签约信息(含qos)下发给pcrf； 2. pcrf将qos控制规则下发给ggsn； 3. ggsn检测到业务变更后，将新qos参数传递给sgsn； 4. sgsn将新qos参数传递给无线和终端。,4,2,特定业务的无线资源优化过程： 1. ggsn接收pcrf下发的业务处理规则 2. ggsn感知业务类型（如qq），并基于qq业务的qos要求，修改ip报文的dscp值； 3. ggsn将修改了dscp的报文下发给sgsn； 4. sgsn将报文下发给bsc，bsc基于报文的dscp，按照此dscp对应的调度处理方式调整资源分配和处理。,1,3,pcrf将特定业务类别是否需要特殊处理的策略下发给ggsn,鉴于标准qos流程存在的问题，提出dscp方案作为标准qos参数传递方案的补充，处理qos方案无法很好处理的特定业务；特定业务规则由pcrf统一下发给ggsn。,1,qos参数传递流程：,dscp流程：,1,dscp方案（1）,ggsn,ue,sgsn,2,dpi,ggsn识别出数据包的业务类型，将业务类型标识在数据包ip包头中的dscp中，发送给sgsn,解析数据包中的dscp标识，识别出数据流业务类型，针对特定的业务类型进行无线侧信令面和业务面的优化。,bts,1,直接转发，不做处理,业务侧,检出,业务类型,优点： 业务类型信息携带在数据包中传递，无需增加额外的信令，开销小； 只涉及bsc和ggsn的改造，涉及网元少，部署相对简单； 缺点： bsc需增加检测业务包dscp字段功能，此外llc协议头的长度可变，无法通过简单的偏移读取dscp值，可能引起较大的性能下降； bssgp协议会对ip包进行分片，在bsc上会存在分片乱序问题，造成误检测； llc加密的情况下（在中国，llc pdu未加密），bsc不能解析llc内容，无法获取dscp值。,page 18,dscp方案（2）,sgsn将ip包用bssgp协议封装后通过gb口发给bsc。bsc上的处理模块解析收到的包：剥离llc包头、sndcp包头。sndcp包头中的f字段标识了该分片是否是包含了ip包头的第一分片。通过ip包头中的dscp值，获取到业务类型，然后进行相关无线资源优化处理。,page 19,整体方案参考实例,pdn,gx,用户1,sgsn,bts,bsc,bss,gn/gp,gb,pcrf将业务处理规则下发给ggsn（规则内容：qq业务用dscp方案处理，规则预定义在ggsn上） ggsn检测到目前用户1的当前业务从ftp变为了网页浏览 根据pcrf激活的预定义规则，触发qos参数修改流程 pdp qos级别修改为网页浏览级别 ggsn检测到用户1使用了qq 根据pcrf激活的预定义规则，不触发qos流程，触发dscp流程 ggsn将qq的业务类型标识在qq数据包的dscp字段中 dscp标识随业务包传递到bsc，bsc检测到dscp字段为qq标识的数据包 对该数据包按qq级别进行无线资源调度，不改变用户pdp qos级别,pcrf,ggsn,业务类型变更 ftp-web,2,qos参数修改流程,3,1,4,检测到qq,5,6,7,dscp标识随业务包传递,8,9,注：由于dscp流程必须在ggsn对业务类型识别并标识后，随后途径的网元才能基于该标识做差异化处理，故dscp方案不适用于上行数据的处理。对上行数据的差异化调控只能基于qos参数修改流程。,dscp替代方案,dscp+bssgp方案 gtp-u+bssgp方案,ggsn,ue,sgsn,dpi,ggsn识别出qq即时消息包，将dscp优先级标识在qq数据ip包头中，发送给sgsn,读取bssgp包头中的业务类型参数，识别出qq数据流，针对qq 业务数据进行无线侧信令面和业务面的优化。,bts,解析数据包中的dscp标识，识别出qq数据流，将业务类型结果存放在bssgp包头的可用字段中,业务侧,ggsn到sgsn方案同方案b，sgsn到bsc的业务传递方案是将业务类型结果存放在bssgp包头的可用字段中，bsc解析bssgp中该字段来获得业务的类型。,检出,qq,方案1. dscp+bssgp业务类型传递方案,bssgp：业务类型,sgsn负荷增加需评估（dscp读取功能和qos profile填写功能） 采用bssgp协议头中的已有字段还是扩展专用字段，对方案效果有影响 使用dt的情况下，该方案也不适用,网元改造需求：ggsn，bsc，sgsn,ggsn,ue,sgsn,dpi,ggsn识别出qq即时消息包，将业务标识携带qq数据包的gtp-u包头内，发送给sgsn,读取bssgp包头的内容qos profile中的业务类型参数，识别出qq数据流，针对qq 业务数据进行无线侧信令面和业务面的优化。,bts,解析gtp-u表头扩展标识，识别出qq数据流，将业务类型结果存放在bssgp包头的内容qos profile信元中,业务侧,在gtp-u包头的扩展字段中增加qq标识字段，ggsn将业务类型写入该字段； sgsn检出gtp-u中的业务类型自动，通过bssgp包头将业务类型传递给，bsc解析bssgp包头来获得业务的类型。,检出,qq,方案2. gtp-u+bssgp业务类型传递方案,qos profile：业务类型,需要评估设备的影响分析 标准参数方式，可拓展至3g和lte,网元改造需求：ggsn，bsc，sgsn,传递方案比较,目前各方案网元性能开销还没有进行有效的评估，需试点验证，考虑到方案b已有厂商实现，可以先采用方案b试点，以验证无线侧资源调控的效果,2g无线资源动态调控策略,用户级别和业务类型的使用策略 多种无线资源调控手段,用户级别和业务类型的使用策略,bsc需能够支持根据用户级别进行接入控制、拥塞控制和资源调度，保证高优先级用户可以优先接入系统以及优先使用资源,用户级别,根据核心网参数设置原则，对于非qq类业务采用标准qos参数作为无线资源调控依据 由核心网决定非qq类业务建立时其pdp context的qos参数，以及在发生业务并发或变更时，是否发起pdp更新修改qos参数 bsc在接收到qos参数后，需能够支持根据标准qos参数进行无线资源调控,业务类型,根据核心网参数设置原则，针对特殊业务（如即时通信），采用dscp参数辅助qos参数作为无线资源调控依据 只有需要特殊处理的业务（目前仅为qq业务），核心网才会在其ip包头dscp上打上相应标记 bsc在检测dscp获得特殊业务类型后，综合dscp与当前pdp context的qos参数，进行无线资源调控 如果当前pdp context仅承载特殊业务，则以dscp作为资源调配的唯一依据 如果当前pdp context还承载其它业务，则需要综合考虑dscp和qos参数,qos参数,dscp参数,用户级别和业务类型的使用策略,用户级别与业务类型的结合 综合用户级别和业务类型，形成综合调度优先级，用于无线资源调度 综合优先级与用户级别及业务类型的对应关系可以在bsc侧灵活配置，是否针对小区级可调可基于bsc改造量确定,bsc侧可灵活配置,多种无线资源调控手段,保证语音业务不受影响，即保证语音对数据的优先 对无线资源的调控，以区分用户级别、业务类型为主，将上述参数映射至综合优先级 由于各厂商已有成熟的无线资源调控手段，且各成体系，因此不强制要求实现细节的统一，但要求实现效果和配置灵活性,无线资源调控原则,无线资源调控手段,无线资源调控手段调整tbf占用度,bsc根据综合调度优先级设置合适的tbf占用度，普通业务的tbf占用度设置为1，即时通信类的tbf占用度设置为0.5（或更小），使得在tbf复用度上限一定时，pdch信道上复用的即时通信类业务数量可以更多。 现网中，tbf平均复用度设置有门限（一般要求设置为24），超过门限则不能再复用用户 调整tbf占用度（提高tbf复用度）可保持当前bsc中tbf复用度门限不变，并避免出现将所有即时通信类用户都分到同一组pdch信道上的情况。,新接入用户,无线资源调控手段最大pdch信道占用数,page 29,空口资源拥塞情况下，bsc能根据综合调度优先级配置业务可占用的最大pdch信道数量，在该范围内调整给业务分配的pdch信道数。如在资源拥塞时，限制为即时通信类业务分配的pdch数为1 现网典型class 10 ps终端时隙分配为3+2，但由于即时通信类业务数据量小，实际可以只使用1个pdch，浪费较多空口资源。,无线资源调控手段的使用示例,在本次试点测试中，建议对上述手段进行组合测试，且设备中各种手段涉及的关键参数需可以配置。选取试点效果较明显的调控手段组合，并综合考虑设备改造量和成本，作为设备规范要求。,可依据区域业务特征在bsc侧可灵活配置,可依据现网试验结果配置合适的参数值,可依据现网试验结果配置合适的参数值。要求至少对qq业务能够设置独立的tbf释放时延。,整体优化方案总结,整体优化方案总结,ggsn,pcrf,pdn,gx,hlr,rnc,终端,boss,sgsn,soap,soap,gr,bts,bsc,bss,gn/gp,iu-ps,gb,3,2,1,区分用户级别和业务类型 用户分为金银铜三个基本，业务类型分为四个优先级。 传递相关参数 采用标准qos流程加dscp的传递方案进行相关参数的传递，对于qos流程不能有效处理的及时通信类业务采用dscp方案。 调控无线网资源 通过接入控制、拥塞控制、调整tbf复用度、调整pdch信道分配、调整tbf释放时延等手段优化无线资源利用。,基于用户分级和业务分类的无线资源动态调控方案，通过区分用户级别和业务类型、传递相关参数和无线资源调控三个步骤，优化了无线资源的利用率，减少网络拥塞,3,2,1,现网改造要求,部署原则 改造量分析,部署原则（无线）,热点区域部署： 仅在热点区域的bsc设备开启该功能 调控策略小区级可调： 统一优先级与用户级别及业务类型的对应关系可以在bsc侧灵活配置，是否针对小区级可调可基于bsc改造量确定 例如，在大学校园内某一时段（22：00pm之后），大量用户使用即时通信类业务，而其他类型业务的使用很少，则对该范围内的小区可提高即时通信业务的统一优先级。,改造量分析,核心网元：（网络） ggsn sgsn boss hlr pcrf 无线网元：（无线） bsc,下一步工作建议,验证方案,后续工作时间计划,9月20日：试点规范定稿 11月中旬：完成设备功能开发 11月底：提交厂商自测试报告 12月初：启动现网测试,其他无线资源调控方案,tbflimit on active tbf方案 基于包大小的无线资源分配,tbflimit on active tbf原理,对pdch上tbf的状态进行区分：当tbf上有数据传输时为激活tbf，否则为非激活tbf。均值tbf门限更改为仅对激活tbf数量进行限制。 现网问题：均值tbf门限对所有类型tbf数量进行限制，pdch资源利用率较低 开启效果：均值tbf门限仅控制实际产生pdch负荷的用户数量，相同门限下pdch上可复用大量非激活tbf业务（如qq，fetion等），提高了pdch资源利用率。,开启前: tbflimit对所有类型tbf数量和进行限制，包括激活和非激活状态的tbf，当存在较多突发性小数据量业务时，pdch利用率较低。,开启后: tbflimit仅对激活tbf数量进行限制，同一pdch资源上可同时复用大量非激活tbf业务，当存在较多突发性小数据量业务时，所需pdch资源减少。,不区分用户和业务类型，能减少pdch的占用，提高pdch的共享和分配成功率,ftp 用户 (high activity),聊天用户 (low activity),非激活的tbf,激活的tbf,tbflimit on active tbf示例,例子:7个用户正在进行数据业务,其中ftp用户一直有数据业务在进行.,依据tbflimit 分配资源,tbflimit on active tbfs,tbflimit=4,tbflimit=2,ftp 用户 (high activity),聊天用户 (low activity),非激活的tbf,激活的tbf,目前: tbflimit 考虑所有的tbfs, 有业务承载(激活)及无业务承载的(非激活),功能开启后: 只有业务承载的tbfs（激活）才被考核,ggsn,gprs backbone,packet data network,gb,sgsn,bsc,b t s,b t s,bss,bsc,b t s,ater,abis,map,map,x25/ip,pcu,um,基于包大小进行ater优化,基于包大小进行pdch优化,1,2,与pcc架构无关的 ater优化和pdch优化,基于包大小的资源分配优化,ater 优化的目标: 提高”实际gb吞吐量”相对“需求ater资源”的占比 通过对总ater资源的优化，减少所需的ater链接数量 增加ater-ps口“actual gb throughput / ater resources needed”的比率，减少预留gch资源却未被使用的比率 减少ater资源缺乏导致的tbf建立失败 当ater拥塞时，优化前的算法可能导致更多的建链失败/阻塞,基于包大小 改变mcs编码 分配ater的gch资源,基于包大小的ater资源分配优化,ater优化的原理： tbf分为“short data” tbf和“data” tbf两种，“short data” tbf指这个tbf上承载的数据小于规定的字节数（由参数设置），例如signalling 或short data transfer，否则认为是“data” tbf 对被认为是“short data”的 tbf限制其最大允许的(m)cs。 在分配gch资源时，对“short data” tbf按所设置的pdch参数init_pdch_short_data_egprs/gprs和所允许的最大(m)cs分配相应的gch资源。 所有tbf初始建立时都被看作是“short data” tbf，按“short data” tbf处理。一旦该tbf承载的数据超过规定的字节数