（计算机应用技术专业论文）业务模型的研究与应用.pdf

闩u 筒 由子综会业务的嚣要，数据成用在下一代的移动通信业务中将 扮演越来越麓要的角色。为了更好的分析数据业务的流量特性，我们 裰据实际鳇3 g 鲎务来建立鲎务模型。3 g 受务模型是3 g 潮终嚣要瀵 足的业务目标，3 g 业务模型的建立是进行3 g 无线网络规划的基础。 增加对数据业务特征的了解，增加对网络性能受数据业务影响的分 析，对3 g 邋务模型的建立非常重要。选择适潮的模型来溉确反映通 信系统中的用户的业务行为，是合理设计3 g 网络的关键。3 g 业务 模型谈摆不麓进务对q o s 熬要求，根据实际鲍囊络 擎况遴行韭务特 征分析。因此，对业务模型的建立方法进行研究具有重要的意义。 业务模型能分为业务特征模型、业务流爨模型以及网络模型三 种。虽然这三个模型有榴似之处，德三者的研究重点和攒述方法却存 在较大区别。不同的业务具有不同的业务特征，它对实际的网络承载 鞍q o s 提懑不阕的要求，盘务特镊黪确定对照务模型的建立其有囊 鞭的指导意义；此外，只有通过对全网的流量负载进行数据处理，才 能对3 g 业务组合提出合理化建议，为建网提供可靠的依据。本文研 究的业务模型主要是网络的监务流鲞模型，是从统计意义上对业务流 擞进行分析和建模。 在翼熬懿3 g 霹终模鳖建模过程中，“三鼷模型”法楚一静普遍 采用的模型建模方法。通过对数据业务进行上述三层的分析，能够从 光线网络层蕊和数据传输层面对业务进行充分的表示。三层模型的分 轿方法同样能够正确的反映用户对业务的使丽行为。它不但考虑了暴 体业务应用实例的行为，也考虑了无线网络各层协议的相关特性，因 戴菲鬻适露予对遂务模型熬建模分辑。 3 g 业务模型是3 g 网络规划的起点。我们不仅要对用户的发展 进行预测，而且要对业务的发展以及用户的业务行为进行预测，才能 进行准确的网络规划。因此，如何尽可能准确地预测3 g 网络建成后 业务的发展策略以及用户的业务行为：如何根据不可能十分准确的业 务模型，规划建设未来的3 g 网络，评估网络的质量以及容量，就成 了3 g 业务模型建立必须考虑的两个重要目标。 本文首先将介绍业务模型的概念，其次描述g p r s 网络业务模 型的分析方法，第三列举3 g p p 定义的q o s 业务要求，然后具体分析 业务模型建模方法，最后探讨业务模型的仿真及其在网络规划过程中 的应用。 关键词业务模型3 g电路域业务分组域业务网络规划 s e r v i c e 酗d e l l n gl 乏e s e a 鬏c ha n d a p p l i c a t i o n a b s t r a c t b e c a u s eo ft h e d e v e l o p m e n t o ft h e i n t e g r a t e ds e r v i c e ，m o b i l e c o m m u n i c a t i o no ff u t u r eg e n e r a t i o ni sg o i n gt op l a yam o r ea n dm o r e i m p o r t a n tr o l ei nd a t as e r v i c e f o rw e l la n a l y s i sd a t af l o wc h a r a c t e r i s t i c o fs e r v i c e s ，w ee s t a b l i s hs e r v i c em o d e la c c o r d i n gt or e a l3 gs e r v i c e s 。 3 g s e r v i c em o d e li st h e o b j e c t i v e t h a t3 gn e t w o r k sn e e d m e e t ； 3 g s e r v i c em o d e li st h ef o u n d a t i o no f3 gw i r e l e s sn e t w o r kp l a n n i n g i n c r e a s i n gt h ek n o w l e d g e b fs e r v i c ec h a r a c t e r i s t i co ft h ed a t a 。i n c r e a s i n g n e t w o r k p e r f o r m a n c ea n a l y s i s ，i s v e r yi m p o r t a n t f o r s e t t i n g - u p o f 3 g - s e r v i c em o d e l 。c h o o s ep r o p e rm o d e lc a nc o r r e c t l yr e f l e c tt h es e r v i c e b e h a v i o ro fu s e r w h i c hi st h ek e yt od e s i g n i n g3 gn e t w o r k sr a t i o n a l l y a c c o r d i n g t od i f f e r e n ts e r v i c e r e q u i s i t i o nf o rq o s a n dt h ea c t u a ln e t w o r k s i t u a t i o n 。3 g s e r v i c em o d e la n a l y z et h es e r v i c ec h a r a c t e r i s t i c s oi ti s v e r yi m p o r t a n t t or e s e a r c hs e r v i c em o d e l i n gm e t h o d 强es e r v i c em o d e lc a r lb ed i v i d e di n t oc h a r a c t e r i s t i cm o d e lo f 氇es e r v i c e ， t h es e r v i c ew o r k l o a dm o d e la n dn e t w o r km o d e l d i f f e r e n ts e r v i c ep o s s e s s d i f f e r e n tc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e s ec h a r a c t e r i s t i c sh a v ed i f f e r e n tr e q u e s tf o r q o sa n dt h e b e a r s e r v i c ec h a r a c t e r i s t i ch a v e i m p o r t a n t d i r e c t i v et o s e r v i c e m o d e l i n g i n a d d i t i o n ，c a r r i e d o nd a t a p r o c e s s i n gt h r o u g h w o r k l o a di nt h ew h o l en e t w o r k , c o u l dm a k er a t i o n a ls u g g e s t i o nt ob u i l d 3 gs e r v i c em o d e l ，o f f e r e dt h er e l i a b l eb a s i sf o rn e t w o r kp l a n n i n g t h e s e r v i c em o d e l ，w h i c ht h ea r t i c l ef o c u s e so n ，i sm a i n l ys e r v i c ew o r k l o a d m o d e l ，w h i c hi sd o i n gt h es e r v i c ea n a l y s i sa tc o u n t i n g m e a n i n g ， l nt h em e t h o d so f p r e s e n t3 g n e t w o r km o d e l i n g ，”t h r e el a y e r sm o d e l ”i s o n eo f m o d e l i n gm e t h o d ，w h i c hi sg e n e r a l l ya d o p t e d u s i n g “t h r e el a y e r s m o d e l ”t o a n a l y s e sd a t as e r v i c e ，c a ns u f f i c i e n t l ye x p r e s st h es e r v i c ef r o m w i r e l e s sn e t w o r k a s p e c ta n d d a t at r a n s m i s s i o na s p e c t ，t h i sm e t h o da l s o c a l lb e s tr e f l e c tt h es e r v i c eb e h a v i o ro ft h eu s e r s i tc o n s i d e r e dt h e b e h a v i o ro fs e r v i c ei n s t a n c e 。a n dt h er e l e v a n t o fw i r e l e s sn e t w o r k p r o t o c o l ，s o “t h r e el a y e r sm o d e l ”i sv e r ya p p l y t om o d e l i n gt h es e r v i c e 3g - s e r v i c em o d e li st h es t a r t i n gp o i n to f3 gn e t w o r k p l a n n i n g w en e e d t op r e d i c tt h ed e v e l o p m e n to f u s e r , t h ed e v e l o p m e n to fs e r v i c ea n dt h e u s e r s s e r v i c e b e h a v i o r , a f t e rt h i s w ec a nc a r r yo na c c u r a t en e t w o r k p l a n n i n g h o wt op r e d i c t 3 gn e t w o r kd e v e l o p m e n tt a c t i c sa n du s e r s s e r v i c eb e h a v i o ro fs e r v i c ea f t e r b u i l d i n gu p a sa c c u r a t ea sp o s s i b l e ；h o w t ob u i l d3 gn e t w o r ki nt h ef u t u r ea c c o r d i n gt on o tv e r ya c c u r a t es e r v i c e m o d e l ；h o wt oa s s e s st h eq u a l i t ya n dc a p a c i t yo ft h en e t w o r k , b e c o m e t w oi m p o r t a n tg o a l sm u s tb ec o n s i d e r e dw h e n3 gs e r v i c em o d e lw a s b u i l d ， ， t h i sa r t i c l ew i l li n t r o d u c et h e c o n c e p t o ft h es e r v i c em o d e la tf i r s t , s e c o n d l yd e s c r i b e t h ea n a l y t i c a lm e t h o do f g p r sn e t w o r ks e r v i c em o d e l ， t h i r d l yd e s c r i b eq o ss e r v i c et h a t3 g p pr e q u i r e ，t h e nm a k eac o n c r e t e a n a l y s i so f t h es e r v i e em o d e l i n g m e t h o d ，f i n a l l y d i s c u s st h e a p p l i c a t i o n o f s e r v i c em o d e li nt h en e t w o r k p l a n n i n g x e yw o 薹t d ss e r v i c em o d e l ，t h i r dg e n e r a t i o n ，n e t w o r kp l a n n i n g ， c i r c u i ts w i t c hs e r v i c e ，p a c k e t ss w i t c hs e r v i c e 北京邮电火学硕士学位论文 第一章业务模型概述 第一章业务模型概述 由于综合业务的需要，数据应用在下一代的移动通信业务中将扮演越来越重 要的角色。3 g 无线通信系统渐渐由以话音为主的业务向最高速率达到2 m b p s 的分 组数据服务演进，因此为使用不同数据业务的用户提供良好的网络支持就显得十 分重要。随着网络业务种类的增加，以及处理不同数据业务难度的加大，3 g 系统 的网络规划和设计也变得更加复杂。 为了更好的分析数据业务的流量特性，我们根据实际的3 g 业务来建立业务模 型。3 g 业务模型是3 g 网络需要满足的业务目标，3 g 业务模型的建立是进行3 g 无线网络规划的基础。增加对数据业务特征的了解，增加对网络性能受数据业务 影响的分析，对3 g 业务模型的建立非常重要。选择适当的模型来正确反映通信系 统中的用户的业务行为，是合理设计3 q 网络的关键。 1 1业务模型综述 通信系统是为了支持通信业务应用而设计的不同类型的通信系统需要根据 所支持业务的类型和通信环境进行优化。按照与有线通信系统的异同，无线通信 系统仍然需要研究其业务的统计模型，用来分析系统的容量、进行频谱效率和覆 盖效率的计算，或者用于完成缓冲管理、接入控制、拥塞控制等网络管理的控制 功能。 业务的特征有很多种属性，如支持的数据速率范围、误码率要求、单向时延、 激活因子等等。所谓业务建模就是将业务的这些属性用数学手段进行描述。由于 业务是随机多变量，某个具体业务的个例并不具有遍历性意义，描述业务的行为 应从统计观点出发把握业务在统计特性上的规律。 业务建模本身也是- - f 7 学科，随着业务本身的发展而发展。业务模型最早出 现于电路交换系统的电话容量分析和研究中，并取得很大的成功。语音业务的模 型被确定为到达时间服从泊松过程，通话保持时间服从负指数分布的业务统计规 律。在电路交换系统在通信网络中占主要地位的1 0 0 多年历史中，这个模型被广 泛应用，发挥了极大的作用。 北京邮电大学硕士学位论文 第一章业务模猎概述 如果要求不是很高，那么数据分组也可以按照到达时间服从指数分布，分组 长度服从负指数分布来进行业务建模，去分析解决一些闯题。但是，对于语音、 图像、数据等具有多目标服务质量的综合业务来说用这种模型分析业务在网络 中的行为就显得远远不够精确，需要发展更加复杂的模型。 由于数学理论和技术的限制，以及应用的便利，任何业务模型都只可能是实 际网络业务的近似。考虑到具体的实现，根据业务对时延特性需求的不同，可以 把业务分为实时业务和非实时业务。实时业务如语音和会议电视：非实时业务如 环球网络( w o r l dw i d ew e b 。w w w ) 浏览和电子信函( e m a i l ) 等。 对于网络业务的研究和发展使得人们提出许多种业务建模的方式，本章仅仅 列出其中的几种。另外，当出现新业务和应用的时候，业务特性也会发生变化。 e m a i l 就是一个例子。近年来，用e m a i l 附加文件传输已经使用得很普遍，结果使 得e m a i l 的某些业务特性发生了改变。 1 2业务模型分类 根据不同的分析方法，可以从如下两个角度来理解业务模型的内涵。 3 g 业务模型包含无线网络规划业务模型、r n c 业务模型、c n 业务模型。其 中，无线两络规划的业务模型为3 g 网络无线部分要求满足的业务目标，r n c 的 业务模型来源于无线网络规划的仿真结果，c n 的业务模型又来源于无线网络规划 的仿真结果以及r n c 业务模型。 业务模型又能分为业务特征模型、业务流量模型以及网络模型三种。虽然这 三个模型有相似之处，但三者的研究重点和描述方法却存在较大区别a 本文将重点对第二种分类方法进行描述。 1 2 1业务特征模型 ， 业务特征模型是对一个业务操作实例的特征进行描述，通常是从使用该业务 的用户角度来进行分析。 业务特征模型仅仅是对某类业务的一个实例进行分析。不同的用户在不同的 时段使用该业务，特征模型可能存在非常显著的区别，即一类业务可能对应多个 业务特征模型。在分析一个业务特征模型时不考虑其他业务对该业务造成的影响， 也不考虑实际的网络实现方法。 2 北京邮电大学硕士学位论文 第一章业务梭型概述 l ，2 2救务流重模型 监务流量模型怒铡蠲数学豹方法对各释其体她务的流爨进行摇述，滋两对承 载该项业务的无线资源进行估算，以保证资源能够满足该项业务的需求。当网络 中同时执行多个业务嶷铡时，对嘲络漉曩进行分辑秘溅量，霹获褥业务滤爨模型。 妲务流量模型避对类渡务羽舆整情况进行分析，只髓要一个业务流羹模鍪 就能静态地涵盖所发缴的所有该炎业务实例。它从系统级的角度来描述一类业务 兹漉基特性，鼹终懿爨体实现与该模型鲍攒述感意稷关。 1 2 3湖络模型 网络模型是从网络中的某个测殿点对业务激情况进行描述。 鞋l 予业务囊瘠溅与其俸网络的实现捺议 鬻相关，因j 鞋：弼络模型依赖予具体 的网络实现。网络模穗专门用于辩菜个网络郝分进 亍描述。它非常适羽予某些其 体网络滕面的分析。例如在m a c 朦上分析软切换。但是，暇是由于网络模型的专 趸性，宪不适溺于辩尚网终特性光关的业务提供全嚣的描述。 1 2 4黧个模型之闻豹关系 不问的业务具有不同的业务特征，它对实际的网络承载和q o s 提出不同的要 求，监务穗援戆确定瓣避务模型酌建立其有鬟簧翦指导意义；髭外，只露通过砖 全网的流量负载迸彳亍数据处理，才能对3 g 业务组合提出含联化建议，为娥网提供 可靠的依据。我们目前所指的业努模型主要是网络的业务流蔗模型，是从统计意 义上瓣渡务流量进移分撰和建模。 1 33 g 业务模激的组成 1 。3 ，1溺户分布与业势分雍 3 q 监务横登孛备类监务懿数爨及位鬟分瘫谤况，鑫掰产豹遮理经鬟分布密度 来描述。用户分布w 以采用用户数目或用户分布密度来描述 照务分毒毽摇渡务的特性参数、妲务瓣分糍类壁秘业务舱位置分蠢三个方蘑 业务分布用于定义她务的时间将秣及质重要求，描述各类濂务所占麴院铡。 1 3 , 2墨屡模型 在霹兹鲶3 g 飚络模型建模过程申，“兰艨模型”建横是耱普遍采用的模型 建模方法。三层模黧，即分三个滋面来描述一个监务豹掰裔网络毪髓特链这三 ! 塞坚皇盔兰堡主兰垡堡塞 笙二里些箜塑型塑鲨 层包括： 会话层( s e s s i o n ) ：该层描述用户的会话连接行为，即描述用户激活使用该业 务的行为。该层的描述参数是会话到达率与会话持续时间。 突发层( b u r s t ) ：当用户处于会话激活状态。其实际流量的产生可以通过“o n ”、 “o f f ”两个状态来描述，“o n ”表示有突发数据产生，“o f f ”则表示两个连续 突发信息的间隙。该层的描述参数是突发产生时间与突发持续时间。 数据包层( p a c k e t ) ：数据包是实际承载业务数据的通信单元。该层的描述参 数是数据包到达间隔时间与数据包大小。 通过对数据业务进行上述三层的分析，能够从无线网络层面和数据传输层面 对业务进行充分的表示。三层模型的分析方法同样能够正确的反映用户对业务的 使用行为。它不但考虑了具体业务应用实例的行为，也考虑了无线网络各层协议 的相关特性，因此非常适用于对业务模型的建模分析。 图1 - 1 三层模型 会话到选间隔时间 ：会 舌 鹌嘲伺i 7 1r 会话层i iii l 突发层 氢io 状态o f f 状态i 、1 、 遍r 日目埘伺i - ，l、- 、 1r 一一一_ 一 一_ _ _ 扫啊_ _= 嚼啊控 一舀一赢 ： 三层模型的具体表现形式为三组数据，每一层均由两个参数来表征：会话层 的参数为会话到达率与会话持续时长：突发层的参数为突发数据到达率与突发数 据持续时长；数据包层的参数为数据包相互到达间隔与数据包大小。虽然三层模 型具有六个参数，但是实际模型的使用是非常灵活的，并非所有的业务均需要六 个参数来描述。例如s i n s 短消息业务，一个锄s 会话只包含一个消息数据，建立 4 北京邮电大学硕士学位论文第一章业务模型概述 s m s 模型时知道消息大小的分布以及一个活动用户的使用频度就足以描述该业务。 又例如w w w 浏览业务，由于业务复杂，需要六个参数进行描述。 建立业务模型，有两个重要的步骤： 首先，分析从现网收集到的业务流量数据，以便总结业务的流量特性； 其次，通过三层模型的方法来实现业务模型的建立。 1 3 3 业务组合与使用预测 在3 g 业务的预测过程中，业务组合与使用信息是非常重要的输入信息，这些 参数将有助于获得用户使用该业务所产生的通信负荷。但是，目前并没有成熟的 3 g 网络可用于作为参考。获取这些信息的有效资源只能来源于运营商或者类似于 u m t s 论坛这类组织的市场预测。 3 0 业务通常都是多种业务的混合并发，有时候为话音业务和数据业务的组合， 有时候为多种数据业务的组合。由于各种业务的q o s 要求不同、承载速率不同、 数据量大小不同、数据包到达间隔不同。所以混合以后的业务组合都有不同的特 点。因此，在进行3 g 业务模型设计前，应该明确可能存在的业务组合类型，以及 在业务组合中各种业务所占的比重。 在进行业务使用预测时，需要分析使用城市的人口密度、业务的用户渗透率、 业务覆盖区域的大小等信息。在进行业务组合预测时。需要分析业务的承载类型、 业务的使用忙时、忙时用户的会话数以及用户数量。 i ；窒塞璧塑盔堂受圭堂熊谚堑第二牵g p r s 蠲络谲务楼臻建立方藏研究 第二章g p r s 潮终话务模型建立方法磷究 2 1 g p r s 网终数据努耩豹意义 与g s m 鄹络稳魄，g p r s 弼络的数撰滚夫璧黎鸯葑，数搽渣务趸藏事寓，代表 令磁的业务发展遣向。因此，对g p r s 网络避行数攒分析有蓬要的意义。首先， 从渡努层磷主瓣，辩g p r s 弼络进行努耩誉髓霹以避步褥袋t c h 话音渣努，逐 可以掇索数撬渡务的网络姆饿；其次，扶姻络优化朦蕊上赣，可以了姆网络负载 是番稳簿，麓够分辑翘终资源黪酝憝溪会溪；第三，麸弱户滋瑟上赣，弼戳了鳃 鼹户辩数务瓣壤鼹溪簿，娆够分零嚣瘸声豹分布密度戆况；囊器，酸躅终蠖楚层露 上着，可戳为3 g 瓣络的建鬻攥翔攥供霹纛翡蔽摅。鬻辩，辩g p r s 阏络匏落啻鼗 务驭觳数瑟她务避镑努橱，麓班梵3 g 业务模篷簿建模提供巍薤鹃穗发。 下文将结食g p r s 网络的数据分析方法，对燹线网络的特性避行深入的分桥。 2 。2g p l 媾溺终数据分耩方法 2 。2 1g p r s 瑚维藏撵璎 1 蠢予燹线环境的复杂性，不同地区的嵬线网络麓异性缓大。举仅如此，不同 爨络鹣瘸户嚣烫、渡势毙燕璐及效势惫密度瞧懿襻凌缀犬豹区别。黧筵，数獯蘩 集薹l ：繁在烂势模銎瓣建立进餐中怒饕举楚轻霾麴 睾瘸，数据提取豹好臻姆会蠹接 彩嫡鼗务搂鹫瓣猴确榷。 辍然瓣蓠已经霄一鎏3 g 无线黼绦理谂攒鍪或者经骏貘甏霹激蠹接餐爱，氇遮 些阏终模熬犬鄹基予阐定阙数据，或者基予黼补3 g 实验阐数据，溺魏，它们只藤 备实繇建模潮络鹣饕遮性簧墩。粒实际列络不其餐针对靛。投撵这魑现霄模鍪送 行分狐，结果可熊与实舔情凝楣裘麓远。嚣蛇，如聚条传允许的话，数据的选敷 一定黉跌骥潮俸为袋瓣。怼g p r s 弼络避褥数据聚集，l 冬会辩3 g 潮络弱渡势甄划 提供零燕饕豹旗攥。在提款现嬲数糖时，还皮谈搬搀实鼯建摸的嚣求进褥数糕 采集煮靛选样，褒瓣络懿逶豢攘瓣溅蠢数据。镶絮，器餮鼹壤援臻协议骢攮务潮 强率邂行努辑，簸敷该获u m t s 豹g g s n 潮美撬墩数擐，姨i u b 羧曩挞取瓣数搭 与从g i 接口提取的数据完全不阏。 6 北京邮电大学硕士学位论文 第二章g p r s 网络话务模型建立方法研究 g p r s 数据由g p r s 无线网采集所得。数据璧和参数项都比较丰富，能够比较 细致地反映网络的多方面情况。与g s m 网络相比，g p r s 网络主要增加了g p r s 数据流量方面的参数。 以本次分析的数据为例，g p r s 参数项可以分为如下几类： 1 、时间信息：指示数据采集的具体时间。 2 、网元信息：包括网络中各单元的具体信息如m s c 、b s c 等单元的信息。 3 、t c h 和短信( s m s ) 相关信息：包括t c h 话务和s m s 的相关参数，如 t c h 话务量、发送短信成功率等。 4 、g p r s 数据相关信息：包括g p r s 的所有相关参数，如g p r s 数据量、上 下行有效数据量等。 从现网完成数据采集以后便得到了网络模型的雏形。但得到网络模型并非建 模的最终目的，因此必须对现网数据进行数学处理，通过对网络模型和业务量的 统计分析，最终得到业务流量模型。 2 2 2 基于全网的数据分析 对基于全网的数据进行分析，可以了解全网的业务分布情况和整个网络的负 载状况。此外，还能了解话音业务和数据业务的分布趋势。基于全网的数据分析 可以分为2 4 小时总t c h 话务量分布以及2 4 小时总g p r s 数据最分布两种。 分析全网2 4 小时的数据分布，可以了解话务量在一天中各个时段的情况，也 能够分析话务最在一天中的分布趋势。话务量分布趋势比较明显，多天的t c h 总 话务分布趋势基本相同。全天话务量最高的时刻为当天的忙时，忙时的确定能够 为以后进行更细致的数据分析提供采样点。 话务量的高低与用户的生活习惯有密切的关系。通常在凌晨为休息时间，因 此话务量达到全天最低。同样，在午休时间话务量也出现下降。而在上午以及下 午的工作时间，话务量较高。 数据业务具有上、下行流量不对称的特点下行数据量约为上行数据量的2 3 倍。数据业务的忙时与话音业务的忙时也不同。而且数据业务规律性、稳定性不 强，各天数据分布趋势差别大，较难确定忙时。 2 2 3 基于b s c 的数据分析 对基于b s c 的t c h 进行分析，能够了解每个b s c 的话务负载情况。全网各 7 北京邮电大学硕士学位论文第二章g p r s 网络话务模型建立方法研究 个b s c 的t c h 话务量都不同，对全网b s c 的t c h 话务量进行统计，不但可以了 解每个b s c 的总话务情况。还能对比各b s c 的负载情况。由于各个b s c 的全天 话务量分布不均衡性较大，t c h 最大和最小的b s c 话务量差距可能会很大。 2 , 2 4 全网不同区域的业务量所占百分比分析 以地区作为划分条件对全网进行分析可以了解业务量在不同区域的分布状 况。以北京地区为例，按区域可以分为2 环、3 环、4 环、5 环、6 环和地铁等类， 比较不同区域的业务量占总业务量的比例，能够了解各区域的话务量分布。 2 2 5 全网区域业务量密度分布情况 区域业务量密度的计算公式为 区域业务量密度= 至鼋筹式( 2 1 ) 区域业务量密度是分析网络负载均衡性的重要指标。 2 2 6 不同类型小区的业务量所占百分比分析 小区的类型可以分为宏蜂窝( m a c r o ) 和微蜂窝( m i c r o ) 两种；根据使用频率 的不同，又可以分为9 0 0 和1 8 0 0 两种。为了了解各类小区在网络中所承载的业务 量状况，我们对各类小区进行分类分析。通过m a c r o 一1 8 0 0 、m a c r o - 9 0 0 、 m i c r o 1 8 0 0 和m i c r o 9 0 0 等四种组合来划分小区。 2 2 7 百分比业务量与其承载小区百分数的对照分析 业务量是否均衡是评估无线网络优劣的一项重要指标，通过百分比业务量与 其承载小区百分数的对照分析，可以了解业务量的集中程度和小区对业务量的分 担情况。 分析方法如下：首先。为了解具体小区的情况，应按地区、按设备进行小区 分类。然后，按各类小区的业务量由大到小排序，其中话音业务的业务量指t c h 话务量，g p r s 数据业务的业务量指下行数据量( 暂不考虑上行数据量) 。由大到 小选取业务量之和占总业务量9 0 的小区，计算所选小区数量占总小区数量的百 分比。 2 2 8 承载小区百分数随业务量百分比变化的趋势分析 分析给定的业务量需要由多少小区来承载，可以分析业务量与承载小区数量 的变化关系。由于各地区的业务量和小区数量总数不同，所以不能真按将所有地 北京邮电大学硕士学位论文第二章g p r s 网络话务模型建立方法研究 区的结果综合在一起。但是如果孤立地分析不同地区的业务量和小区数量的关系， 便不能进行对比研究。为了解决上述的问题，可以将业务量与小区数量都进行归 一化处理，即计算业务量所占总业务量的百分比和小区数量占总小区数的百分比。 经过这样的处理便能够进行各地区的对照分析，能够比较各地区的承载小区百分 数随业务量百分比变化的趋势。 2 2 9t c h 话务量、g p r s 数据量与小区数量和t c h 可用信道数的对应关系 小区个数、可用信道数、话务量、数据量等参数之间有着直接的联系，计算 各类参数所占总量的百分比可以了解全网的业务量均衡情况。在分析时可加入 t c h 可用信道数，根据该信息可以计算出每线话务量，从而能够较全面的了解资 源的占用情况。 如果网络配置和优化的较为均衡，各地区话务置占总话务量的百分比与该地 区小区数量占总小区数的百分比，以及和可用信道数占总可用信道数的百分都非 常接近。 9 ：! 堡坚塑查堂堡主堂堡垫塞一一一苎兰童些墅毽型壅篓变鲎 第三章业务模型建模方法 3 g 最显鬻豹特煮楚其其商萎离豹矮户速率：支掩毫路交换3 8 4 k b p s ，分组交 换2 m b p s 。更商的比特速率为新的业务提供了方便，使可视电话和高速的数掘下载 成为可能。用户请求的信息通常都分布于英特网上，为了正确的获取信息就需要 3 g 网络对t c p i p u d p 业务进霉亍有效的处理。在3 g 网络建成初期，话音业务将 占主要成分，但随着3 g 阿络商用的成熟，数掘业务的份额将会增加。但是根据欧 溯枣场豹经验，现在缀难孩辩数撰堑务会在裰慰乏。筑在全受务中占掇主导蟪链。 在从话音业务向数据业务转变的同时，也将究成从电路交换到分组交换的转变。 潋w c d m a 秀饲，u m t s 网络在帮著豹镑弱褥不会支持全都鹣q o s 功麓，戮魏那 些对时延要求严格的臌用将由电路交换来承搬，如话齿和可视电话。髓着w c d m a 服务的深入，q o s 功能将会象支持分组数据妲务那样柬支持对时延溪求严格的业 务。 岛g s m 和1 s 9 5 缚2 g 系统相比，w c d m a 系统允许炙活的选择无线承载。 爰予宠义转输褥蛙豹骚瞧毯戆器睦爱、转竣辩廷、数据错误攀等，要或受一个残 功的系统就要求w c d m a 支持具有不同q o s 疆求的备种应用类型。w c d m a 系统 的承载其有邋厢往，瓣诧能移秀多静渡务提供良好静支持。 3 1 3 g p p 业务的q o s 菱求 3 1 13 g p p 的业务需求 搬据不弼韵类型，3 g 挣的业务瑟求列予表3 一l 。 表3 - l 。3 g p p 她务 类型其体业务 保障速率和网定速率的业务 嚣淘连接鞫器 不保障和遮翠动态变化的业务 向无连接 其霄最僬遮宰保酶鼓实对动悫遮率变化的业务 实时和非蜜时支持实时视频、音频、语音业务 业务支持具鸯保簿速率的蜜时流业务 支持矮有保障速率的实时会话业务 北京邮电大学硕士学位论文第三章业务模型建模方法 支持非实时的交互类、文件传送业务 支持用户闻不同q o s 要求的信息传送业务 支持多媒体业务 支持同一用户同时使用多种业务。如：实时业务+ 非实时业务 会话类( c o n v e r s a t i o n a l ) 流类( s t r e a m i n g ) q o s 要求 交互类( i n t e r a c t i v e ) 背景类( b a c k g r o u n d ) 3 1 2 不同业务的q o s 要求 会话类型业务中最常见的应用是电路交换承载上的话音业务。就英特网和多 媒体而言，一些新的应用需要这种类型的服务，例如p 上的话音和可视电话。实 时会话总是发生在对等的终端用户个体之间，会话型业务的需求特性是唯一十个 要严格符合人的感觉。g s m 的普通语音电话是典型的会话类业务。由于必须满足 人的感觉，因此会话类业务有严格的时延要求。 实时会话的特性是：端到端时延小，业务量是对称的或几乎对称的。最大允 许端到端时延的给出要根据人对视频和音频会话的感觉而定，例如主观测量显示 端到端时延必须小于4 0 0 m s 。因此，可以接受的时延容限是严格的，若不能保证 足够低的时延将导致无法接受的业务质量。 会话类业务的典型要求见表3 - 2 。 表3 - 2 鲻用户性能预期对话实时类业务 核心性能与关键值 ；| ! i l 体应用对称程度数据速率 端别埔单向时延时延信息 ( r e s e t )( m s c c )损失率 1 5 0 p m f e t 悄：l 音频传统语音双向4 - 2 5k b s l 3 f e r 4 0 0l i m i t n o t el 1 5 0 p r e f e r r e d 视频可视电话双向 3 2 3 8 4k b sc 4 0 0l i m i t 1 f e r l i p - s y n c h ：1 0 0 北京邮电大学硕士学位论文第三章业务模型建模方法 遥测、监 数据双向 2 8 8k b s 2 5 0n a 控 z p r o 数据交互游戏双向 1k b 2 5 0n az e r o 数据t e l n e t不对称双向 lk b 2 5 0n az e r o 典型的交互类业务包括：网页浏览、数据下载、接入远端服务器等。交互性 业务是一种典型的数据通信机制，其明显特征就是其采取的终端用户的请求一响应 模式。在信息接收端有一个实体在一定时间之内期待响应消息的到来。因此，交 互类业务具有环回时延，能够进行低误码率的数据包透明传输。 交互类业务的典型要求见表3 3 。 表3 - 3 端用户性能预期交互类业务 数据 核心性能与关键值 媒体应用对称程度速率 单向时延时延 信息 ( k b s )( s e c )( m s e c )损失率 lf o r 音频语音信息主要为单向 4 1 3 p l a y b a c k 1 3 f e r 2 f o rr e c o r d 数据网页浏览主要为单向 4 p a g e n a z e r o 交易类业 数据双向 4n a 务 z e r o 数据 e - m a i l主要为单向 4n az e r o 流式多媒体业务是关于把数据转换成能将其作为一个稳定均匀而连续的流来 处理的技术。随着因特网的发展，流式技术变得更加的重要，因为有相当多的用 户没有足够高的访问速度来快速下载大的多媒体文件。采用流式技术，客户浏览 器或插件就可以不用等到把全部文件都传送完就开始显示和播放数据。 要使流能够正常工作，接收数据客户端必须能够收集数据并把它作为一个稳 定而均匀的流送给应用程序，应用程序处理这些数据并将其转化成声音或图片。 流式应用时非常不对称的，因此，流类业务与会话类业务相比能容忍更大的时延a 这也意味着它能容忍更大的传输抖动。抖动可以很简单的靠缓存来平滑。 她索邮电丈学联士学佼论文 第三章波务模型建投方法 从总体上说荚特网视频产品和其伴随的媒体产姚可以清楚的分成两大不阐的 嚣标区：网疑广播积视频流靛点播。嘲凝广播提供巍生要是针对与通过英特潮连 接到一个性能高度优诧的服务器上的数露众多的蕊众，目前诧种服务的速度穗当 慢。视频点播服务则经常髓由一些大公词使用，将一些视频片断或是讲座存储连 接副离带宽零地局域羽豹一个缀务器上。 由于流擞渡务是单向娩务，它对辩延的大小捧没有严格要求，僵它对信惑元 之间时延的变化有一定限制，由于接收端拥有时间对齐机制，因此实际的时撼变 纯要求要远大予入所能感受豹黠延变拢。 流类业务盼典型要求觅表3 4 。 袭3 - 4 端用户憔能预期流蹙业务 核心性能与荚键堡 数据速率 媒体应用对称程度 单辩时延时媛信惠 ( k b s ) ( s e o( m s e c ) 损失率 离质量 啻菝主妥为萃淘3 2 。1 2 81 0 l1 疆r 音频流 视频视频点播单向3 2 3 8 4 1 0 l f e r 大量数据 数据童要为单向l on 。az e r o 铸鞴或交互 数据静态图像单向1 0n az e r o 数据遥测、监控单向 2 8 8 k l on az e m 背景类业务主要指程膳台传送数据的业务。电予邮件的发送、s m s 、数据库下 载和测量鼠最的接收等业务应用，都属于背景类业务。这类业务没有延时指标要 求，毽浚鸯惩嚣辩麓性豹爨蠡要求。宅稍逶鬻要求传送不密疆；它稍霹数攥镥送 的时延要求很低，通常在分钟这一级别上。 背景类业务也是一项经典的数据通信机制，其明显的特征是在一定的时间之 内餮静圭| 錾并不期待数撵懿列采。这样它魏慰发送豹辩阉不太敏黪。它懿爱一令特 征是分组内销不需要透明的传递，发送的数据必须袋无差错的接收。 3 1 。3 业务的q o s 要求对比 会话类觳漉类堑务蔓簧蠲予承载实辩监务，它稍乏闼静圭鬃蓑麓在予霹露筵 三垦! 型皇奎堂堡主堂垡笙奎 篁兰空些箜塑型塞墼查鲨 的敏感性要求不同a 例如视频、电话类业务它对时延的要求比较高，因此，必 须采用具有会话级的q o s 要求。 交互类和背景类的q o s 要求主要对应于传统i n t e r n e t 应用，如w ww e m a i l t e l n e t ，f t p 和n e w s 等。由于交互类和背景类业务对于时延的要求比会话类和流 类低，因此利用信道编码和重传也可以获得较低的误码率。交互类业务一般具有 比背景类业务更高的优先级，所以背景类业务一般只在交互类业务不使用传输资 源时才去能去使用这些资源。 3 2 3 g 典型业务 w c d m a 系统允许用户或应用为要传送的信息选择最适当的承载类型，也允 许在已经建立连接之后，通过再选择来改变承载类型。承载的选择是由应用发起 的，而承载的再选择则可能由应用或者网络来发起，在切换时改变承载类型就是 一个很好的例子。由应用发起的承载选择基本上类似于在承载建立期进行的承载 选择：具体的应用根据自己的需要请求所需的承载。网络检查可用的剩余资源以 及用户的注册信息，做出适当的响应。用户可以接受也可以拒绝网络提供的承载， 承载性能直接影响着服务的价格。 承载的类型、承载的参数值和应用与应用及发送接收两者之间的网络直接相 关。因此，应该选择适当的组参数来使承载选择和再选择过程更加简单明确。 所以q o s 的概念应该足够灵活和具有通用性，以便于支持由各种应用所发起的承 载选择。 3 g p p 列举的四大类业务中。具体的典型业务以及实现要求如表3 - 5 。 表3 5 典型业务实现 i业务类别业务类型c s 域实现p s 域实现 语音业务 yn 可视电话y y 会话类业务远程控制ny 网上游戏n y t e j n e tny 交互类业务语音信息n y 北京邮电大学硕士学位论文第三章业务模型建模方法 嗣页浏览ny 网上交易ny e m a i lny 网上音乐ny 网上电影ny 流类业务数据传送ny 静态图像传送ny 远程监控ny 短消息yy 背景类业务 传真yy 表3 - 5 虽然列出了所有网络能够提供的业务，但是由于无线通信的特殊性以 及业务应用的复杂性，3 g 网络的实际业务并未涵益以上所有业务。 3 3 3 g 业务的特征参数 3 g 业务的主要特征参数包括业务的速率以及业务的q o s 要求。由于3 0 支持 上下行不均衡速率的业务，因此需要分别定义上行和下行业务速率；由于3 g 支持 可变速率业务，因此业务速率的定义包括最低保障速率以及业务的所有可支持的 速率。对于电路域和分组域的业务，由于网络对业务的资源分配策略以及q o s 保 障策略不同，需要分别对待。 对于3 g 业务的q o s 要求，主要包括业务的上下行e b n o 值以及时延要求， 由于时延要求无法在静态仿真分析中使用，一般我们只定义业务的上下行e b n o 值。 不同速率业务所需的e b n o 值不但与移动台的移动速度有关，还与所处的传 播环境以及业务所需的服务质量有关。( 主要是b l e r 要求)