华为TD-SCDMA TPE功能开通指导和测试方法.docx

华为TPE功能开通指导和测试方法网优中心1. TPE功能原理介绍1.1 概述在无线通信中引入TCP技术后，由于原有的TCP技术不能很好的适应无线通信高误码、长时延等特点，导致传输性能不够理想。因此在无线通信系统引入TPE(TCP Performance Enhance)技术，以提升无线IP传输性能。TPE是一种提升无线网络中TCP数传性能的算法方案，由TPE功能模块对TCP/IP包进行解析和额外的处理，提升了TCP数传效率和数据业务吞吐率；面对越来越多的数据业务，最大限度地提高和保证其性能。TPE也可被称作TCP代理，它对TCP/IP数据包进行处理，在下行数据传输中采用数据包缓存排序、本地重传、捎带包分离ACK等技术提升性能，在上行数据传输中采用了数据包缓存排序、分裂ACK（Acknowledgement）、分裂ACK监控、复制DupACK（Duplicate Acknowledgement）等技术提升性能。通过以上技术，TPE能够加速数据传输过程中的慢启动和快速重传过程，提升上下行数据传输性能。TPE是在RNC中实现的功能实体，不需要其他网元配合。1.2 应用场景TPE特性适用于所有PS业务，特别是以下场景：l 空口环境不稳定，时好时差的场景。l 有线侧时延较大的场景。l 信号条件比较差的场景。l 有丢包或者分组乱序的场景。1.3 TPE功能原理TPE模块在RNC中实现。在建立TCP连接时，TPE模块为该TCP连接建立TPE实体，以实现对TCP/IP数据包的处理。TPE建立后，TCP数据包不再透明的流过RLC，而是要经过TPE模块的代理。在上行数据传输中，Server侧为接收端，UE侧为发送端；在下行数据传输中，UE侧为接收端，Server侧为发送端。在进行上下行数据传输时，TPE主要采用以下技术提升传输性能：l 分裂ACK l 分裂ACK监控 l 复制DupACK l 本地重传 l 上下行数据包缓存和排序分裂ACK在TCP机制中，发送端根据收到的ACK数目更新拥塞窗口。如果增加ACK数量，则可以加速拥塞窗口的增长。TPE实体可以对接收端回复的ACK包进行分裂，以加快拥塞窗口的增长。分裂ACK是指产生多个ACK以应对收到的一个数据包。根据TCP协议，在慢启动阶段，发送端每收到1个ACK包，拥塞窗口会增加1个MSS长度，单位为byte。TPE接收到接收端回复的ACK后，首先根据分裂ACK功能触发原则判决是否执行分裂ACK功能。如果满足条件，TPE执行分裂ACK功能，将1个ACK分裂成多个ACK发送至发送端，从而达到加速拥塞窗口的增长、缩短慢启动时间等目的。拥塞窗口：（Congestion Window，简称CWND）用于限制一个TCP连接当前可以发送的数据总量，在整个连接过程中拥塞窗口是不断变化的。MSS：（Maximum Segment Size）即最大报文段长度，表示TCP源端传到对端的最大数据块的长度，不包括TCP报文头。在通信双发建立TCP连接时，需要进行MSS协商。慢启动：数据传输过程分为4个阶段，包括慢启动、拥塞避免、快速恢复、快速重传。当拥塞窗口大于或等于慢启动门限ssthresh后，即从慢启动阶段进入到拥塞避免阶段。分裂ACK功能触发原则如下：l 要触发分裂ACK功能必须先满足“分裂ACK监控”的原则。 l TCP建立链路时，用于进行三次握手的ACK不进行分裂。 l 与之前序号SEQ重复的ACK或DupACK，包括通告窗口更新包，不进行分裂通告窗口：表示接收端目前还能接收的最大数据量，用于限制在当前发送端所允许的非确认数据传输的最大数量分裂ACK监控ACK分裂监控功能是指在TPE代理处估计Server侧的拥塞窗口的变化情况，并通过该窗口来确定是否执行分裂ACK。分裂ACK技术能够加速拥塞窗口增长，但是因为发送端的发送窗口=min拥塞窗口，通告窗口。因此当拥塞窗口大于或等于通告窗口时，再增加拥塞窗口就没有用了。进行分裂ACK监控的目的就是为了避免不必要的分裂。为此TPE需要估计发送端拥塞窗口的大小，并根据下面的准则判断是否进行分裂ACK动作：l 当TPE_cwnd小于TPE反馈给Server的UE侧接收窗口（64Kbytes*TPE记录的窗口扩大因子的大小）时，那么执行分裂ACK行为。 l 否则，不执行分裂ACK动作。发送窗口：当前实际可以发送的数据量，取值为拥塞窗口和通告窗口的最小值。接收窗口：接收端能够接收的最大数据量。复制DupACKTPE实体可以根据UE发送的上行ACK包复制DupACK包给Server侧。在TCP机制中，如果发送端收到3个DupACK，就将重传丢失分组。在TPE收到UE的ACK后，如果检测到ACK所请求包不在缓存中，那么立即复制3个DupACK给发送端（Server）以立即触发重传，从而缩短分组重传所花费的时间，整体上提升了TCP数据传输性能。本地重传在进行下行数据传输时，TPE实体可以将缓存中的数据向UE重传。服务器发送的数据包，首先在TPE中缓存，再由TPE发送给UE。当TPE到UE之间丢包后，如果该丢包还在TPE实体的缓存中时，该DupACK进行拦截。当这些DupACK达到一定次数后，TPE向UE进行本地重传，而不是通过Server的重传来进行，从而缩短了重传时间，另外也较大程度的避免了快速重传中Server拥塞窗口的减半操作。下行数据包缓存和排序在进行下行数据传输时，为避免Uu口出现无数据可发的现象，TPE实体对下行数据建立了缓存。下行数据包到达TPE实体后，若可以下发，则直接发送给UE；若不能直接下发，则根据数据包序号进行排序后，将其放入TPE缓存中等待发送，以避免乱序可能导致的重传以及上行不必要的DupACK发送。为避免TPE实体长期占用资源，每个TPE实体都会设置一个保护定时器，在收到第一个数据包后启动定时器。如果在超时前收到了发送端发送的数据包，则重启保护定时器；如果超时后仍未收到发送端发送的数据包，则将TPE缓存中数据全部下发，并删除对应的TPE实体。上行数据包缓存和排序对上行数据包进行排序，使得上传的数据按序向核心网递交，到达Server接收端后，TCP数据包乱序的可能性就很小，从而很大程度地避免了接收端发送不必要的DupACK。例如：UE侧发出数据包包1和包2，由于空口产生误码，会导致包2先到达Server，使得Server会发DupACK，请求包1，这样会使UE进入快速重传阶段，拥塞窗口CWND减半，有TPE后，当包2到达TPE时，首先进入缓存，等到包1到后，再将包1和包2发送Server。1.3 系统影响由于TPE算法方案会增加处理单包的时延，所以会在一定程度上增加Ping时延2. TPE功能开启指导2.1开启条件TPE功能属于只涉及RNC的配置。TPE特性需要License支持，RNC侧需打开License项“L2 TCP代理”V400R006C00及以上版本。2.2 数据配置1、确认已经有LicenseLST CURLICENSE查看“L2 TCP代理”的数值大于02、打开TPE功能SET TDPUCFGDATA “TPE开关”设置为“ON（打开）”。 3、配置TPE功能参数SET TDPUCFGDATA参数名称参数描述上行Ack分裂个数该参数表示上行Ack分裂个数。缺省配置为“3”。l 该参数越大，表示上行Ack分裂的个数越多。l 该参数越小，表示上行Ack分裂的个数越少。上行DupAck复制个数该参数表示上行DupAck复制个数。当TPE需要将来自UE的DupAck递交给Server时，复制多个DupAck发向Server，使得Server快速进行重传。缺省配置为“3”。l 该参数越大，表示上行DupAck复制个数越多。l 该参数越小，表示上行DupAck复制个数越少。本地重传DupAck触发门限该参数表示TPE本地重传触发门限。当来自UE的DupAck请求超过该门限后，TPE启动本地重传，向UE重传DupAck请求的数据包。缺省配置为“3”。l 该参数越大，表示越难触发本地重传。l 该参数越小，表示越容易触发本地重传。TPE上行重排最大缓存分组个数该参数表示TPE上行重排序缓存最多能存储几个数据包。缺省配置为“11”。l 该参数越大，表示TPE上行重排序缓存能够存储的数据包越多。l 该参数越小，表示TPE上行重排序缓存能够存储的数据包越少。TPE上行乱序数据包排队定时器时间该参数表示上行乱序数据包在TPE的最大缓存时间。乱序数据包到达TPE后，超过该最大缓存时间还没能够进行重排序，TPE立刻将其发向Server。缺省配置为“1000”。l 该参数越大，表示越难触发TPE将未重排序的乱序数据包发送至Server。l 该参数越小，表示越容易触发TPE将未重排序的乱序数据包发送至Server4、打开载频的TPE功能开关MOD TCARRIER勾选“载频功能开关”中的“TPESWITCH(TPE开关)”3. TPE功能测试方法功能测试方法TPE特性开通后，主要从以下三个方面验证特性开通后的效果：l TPE特性开通前后的慢启动时延增益、平均下载速率增益、网页开启时延增益、网络PS流量变化、RB重配置变化、PING包影响等，分析是否符合理论预期。l 观察特性开启前后的RNC负荷变化情况，分析特性开启对负荷产生的影响。l 观察特性开启前后的网络KPI变化情况，分析特性开启对KPI产生的影响。验证慢启动时延。 对比TPE特性开关前后的慢启动时延变化。选择小区测试位置（建议近点选PCCPCH RSCP -75dBm左右的位置，远点选PCCPCH RSCP在-85dBm左右的位置），UE发起UL64K/DL2048K连接，建议UE接收窗口分别设置为64Kbytes或者512Kbytes，UE进行FTP单线程下载。下载8M文件，记录慢启动时延在TPE开关前后的变化。慢启动时延的观察方法：1、安装wireshark抓包软件2、打开FTP软件，登录区公司的路测服务器54，用户名：gxdt，账号gx12343、打开wireshark，选择需要抓包的网卡，点击开始抓包4、下载8M文件，观察文件开始下载之后5秒，即可停止下载，因为慢启动是发生在下载的初期的，过多的数据包无益于分析慢启动。5、点击wireshark的工具栏上停止抓包的按钮6、在filter栏输入抓包的过滤条件tcp & (ip.dst=54 | ip.src=54)，点击apply，进行数据过滤。7、在过滤出来的数据包中，在source列，随意单击54的数据包，如下，然后在菜单栏，选择Statistics-TCP StreamGraphTime-Sequence Graph(tcptrace)，如下图，即可出现TCP各阶段的时间图8、TCP各阶段的时间图，可以看到曲线有个爬升和平缓的阶段，爬升阶段即为慢启动阶段，拐点处的时间，就是慢启动时延，如下图红线左边，下图的慢启动时延约为1.15秒验证平均下载速率。 对比TPE特性开关前后平均下载速率变化。 选择小区测试位置（建议近点选PCCPCH RSCP -75dBm左右的位置，远点选PCCPCH RSCP在-85dBm左右的位置），UE发起UL64K/DL2048K连接，建议UE接收窗口分别设置为64Kbytes或者512Kbytes，UE进行FTP单线程下载。下载8M文件，记录平均速率在TPE开关前后的变化。验证网页开启时延。对比TPE特性开关前后网页开启时延变化。 选择小区测试位置（建议近点选PCCPCH RSCP -75dBm左右的位置，远点选PCCPCH RSCP在-85dBm左右的位置），打开，记录网页打开时延变化。网页打开时延变化的观察方法1、安装wireshark抓包软件2、在DOS窗口ping ，获取网页的IP地址3、打开wireshark，选择需要抓包的网卡，点击开始抓包4、在IE地址栏输入，连接网页。5、等待IE左下角的状态提示网页连接完成6、点击wireshark的工具栏上停止抓包的按钮7、在filter栏输入抓包的过滤条件http & (ip.dst=7 | ip.src=7)，点击apply，进行过滤。“7”是第2步时获取的网页IP地址。8、过滤出来的数据包就是网页打开过程中的数据包，取第一条和最后一条的时间的差值，就是网页打开的时延验证网络PS流量变化。 TPE可以加速数据的传输过程，在轻负荷场景下，因为资源利用率不高，TPE可能不会带来网络PS流量的增加，而在高负荷场景下，资源利用率很高，TPE可能会带来网络PS流量的增加。所以，比较TPE特性开通前后的网络PS流量变化，可间接评估TPE特性开通对网络带来的影响。验证Ping时延。 由于使用TPE会增加单包的处理时延，所以在进行Ping时延测试时，理论上会有所增加。现场需要实