华为LTE-Qos管理介绍及测试验证V7.docx

华为LTE Qos管理介绍及测试验证2015年10月目录一、LTE Qos管理介绍3二、无线Qos参数介绍4三、华为无线Qos设置5四、QCI验证站点选取6五、QCI优先级策略验证用例6六、测试总结17一、 LTE Qos管理介绍EPS系统中以EPS承载为基本单元来进行QoS管理，QoS管理需要E2E网络共同进行，各网元主要功能如下：PCRF是策略和计费控制单元。PCRF可动态生成QoS策略，并将该策略下发给PGW。P-GW（Packet Data Network Gateway）是QoS策略执行单元。P-GW按照SDF模板（TFT, Traffic Flow Template）识别服务数据流（SDF），并将服务数据流聚集映射到一个EPS承载上；SDF模板可由PCRF动态配置策略生成，在运营商未部署PCRF的情况下，也可静态配置在P-GW上。S-GW（Serving Gateway）进行包路由和转发。将S5承载唯一的映射成为S1承载；MME负责获取HSS中的用户签约数据和在网元间转发QoS参数。HSS负责存储用户信息和签约QoS策略。eNodeB根据当前的空口和传输资源状况，按照QoS参数建立UE承载和调度UE承载的数据，通过差异化的资源管理和分配策略来保证UE承载的QoS水平。eNodeB: E-UTRAN NodeB PCRF: Policy and Charging Rules FunctionHSS: Home Subscriber Server S-GW：Serving GatewayMME: Mobility Management Entity UE: User Equipment在EPS中，QoS控制的基本单元是承载。用户的业务数据流以该基本单元在网络实施QoS控制。映射到同一个EPS承载的业务数据流将得到同样的QoS保障 (如调度策略、无线承载策略等)。如果想对两个SDF (Service Data Flow)提供不同的QoS保障，则这两个SDF需要分别建立不同的EPS承载。在LTE系统中，一个UE到一个P-GW之间具有相同QoS属性的业务流称为一个EPS承载。如上图所示，EPS承载中UE到eNodeB空口之间的一段称为无线承载，eNodeB到S-GW之间的一段称为S1承载。无线承载与S1承载统称为E-RAB。LTE的QoS是按照承载粒度逐段进行保障的。本文关注E-RAB的QoS保障。EPS承载按照是否有GBR(Guaranteed Bit Rate)保障分类如下表所示。承载类型说明说明GBR承载如果一个EPS承载被固定分配专用网络资源以保障这个EPS承载的GBR，则这个EPS承载称为GBR承载。Non-GBR承载如果一个EPS承载没有被固定分配专用网络资源以保障这个EPS承载的GBR，则这个EPS承载称为Non-GBR承载。GBR承载采用专用承载，主要用于实时业务，例如语音、视频、实时游戏等。Non-GBR承载主要用于非实时业务，例如EMAIL、FTP、HTTP等。EPS承载按照建立方式分类如下表所示。承载类型说明默认承载当UE初始附着EPS网络时，EPS网络一般会给UE建立一条默认承载。若UE同时存在多个APN，EPS网络会为每个APN建立一条默认承载。如UE可能同时存在IMS APN和internet APN。默认承载会一直保持，以给UE提供“永远在线”的IP连接，并保证用户在开始业务时具有更短的时延。默认承载只能是Non-GBR承载。专用承载除了默认承载以外，UE连接到同一个EPS网络的其他承载为专用承载。当UE请求一个新的业务时，如果默认承载不能提供所要求的QoS时，则需要建立专用承载以提供服务。一般情况下专用EPS承载的QoS比默认QoS的要求高。专用承载可以同时存在多条。EPC根据QoS要求为业务建立专用承载。专用承载可以是GBR承载，也可以是Non-GBR承载。二、 无线Qos参数介绍在用户入网时，用户将签订合约并将定义的合约信息保存在HSS中。当用户发起业务请求时， P-GW/S-GW和eNodeB基于HSS中的QoS信息以及PCRF更新下发的QoS参数为该用户提供服务。对于LTE的业务层面，涉及的QoS参数主要包括：QCI、ARP、GBR等，详细说明如下：QoS参数说明QCI(QoS Class Identifier)3GPP按照QoS要求将业务分成9类，并定义相应的QCI。QCI标准化了业务的QoS要求。每个QCI指示每类业务的资源类型、优先级、时延、丢包率等质量要求。QCI在EPS中各个网元中传递，避免了协商和传递大量具体的QoS参数。EPS按照QCI来控制QoS。ARP(Allocation and Retention Priority)ARP是分配保持优先级，指示一个EPS承载相对另一个EPS承载的资源分配和保持的优先级。在资源受限情况下，eNodeB可以根据ARP决定是否接受一个承载建立/修改请求。在发生拥塞时后，eNodeB可以根据ARP决定释放掉哪个或者多个承载。GBR/MBR(Guaranteed/Maximum Bit Rate)GBR是承载预期能够提供的比特速率，MBR是承载能够提供数据速率的上限。GBR/MBR均用于对GBR承载的带宽管理，系统通过预留资源等方式保证数据流的比特速率在不超过GBR时能够全部通过；比特速率超过MBR时全部丢弃；比特速率超过GBR但小于MBR时需要考虑网络是否拥塞，如果拥塞，则丢弃，如果不拥塞，则通过。当前版本的特定GBR承载的MBR与GBR设置相同。3GPP 23.203协议中规定了9种QCI业务的特性，包括：业务优先级、时延、丢包率要求。QCI资源类型优先级数据包时延误包丢失率典型业务1GBR2100ms1.00E-02会话语音24150ms1.00E-02会话视频（直播流媒体）3350ms1.00E-03实时游戏45300ms1.00E-06非会话视频（缓冲流媒体）5Non-GBR1100ms1.00E-06IMS信令67100ms1.00E-06语音，视频（直播流媒体），交互式游戏76300ms1.00E-03视频（缓冲流媒体），基于TCP的业务（如www，e-mail，聊天，ftp，p2p文件共享等）881.00E-0699三、 华为无线Qos设置目前华为根据协议定义的QCI优先级，对不同优先级设置不同的权值和最小保障速率。QCI6的权值最高，以此类推，QCI9的权值最低，这样就能优先保障手机用户。目前CPE用户权值为700(步长为0.001，实际为0.7)，手机用户权值为1000到800。在资源不受限的情况下(所有用户请求的RB资源之和系统总RB资源)，会优先保证业务等级高的业务，按10: 7比例分配RB资源。四、 QCI验证站点选取选取不同场景的小区，分别验证各场景下QCI策略，小区如下：五、 QCI优先级策略验证用例1、 轻负荷站点下，手机用户与CPE用户分别接入速率情况,并验证QCI6的SIM卡放在CPE里是否会改变QCI等级。预期效果：手机用户与CPE用户均可正常接入，速率均能达到最大值；QCI等级与SIM卡开卡信息有关，与放在哪个终端没有关系。后台指标情况：起始时间网元名称小区内的平均用户数 (无)上行总数据流量（Gbyte）下行总数据流量（Gbyte）上行PRB利用率下行PRB利用率CPE下行数据流量CPE用户数CPE流量占比11/07/2015 13:00:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_123.130.13 3.12 25.18%6.93%1.40 0.2044.66%11/07/2015 13:15:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_119.0760.13 2.73 23.89%6.43%0.60 0.1121.94%11/07/2015 13:30:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_118.9390.09 1.11 21.51%3.90%0.45 0.1340.49%11/07/2015 13:45:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_118.7680.46 15.90 26.96%25.11%6.99 0.2343.92%11/07/2015 14:00:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_120.1830.71 36.59 36.42%55.25%8.10 0.7422.14%11/07/2015 14:15:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_122.1510.81 30.20 35.44%44.10%9.78 0.8532.37%11/07/2015 14:30:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_120.7750.17 4.73 28.96%10.09%3.74 0.6179.04%11/07/2015 14:45:00CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_120.5570.21 4.57 28.88%9.59%1.66 0.5136.43%从指标可以看到，测试前该小区PRB利用率不高，不到30%，属于轻负荷小区。测试情况：小区业务类型时间测试方法CPE速率(Mbps)手机速率(Mbps)CPE/MIFICCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_1下载14:00QCI6单独接入76.5CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_1下载14:02QCI9单独接入74.3CCCC_移动生产楼北楼_HLW_E11_1下载14:29同时接入33.255.459.92%中兴CPE单独接入(SIM卡为QCI9)：华为CPE单独接入(SIM卡为QCI6):结论：从测试情况可以看到，在轻负载的场景下，QCI为6和QCI为9的终端峰值速率都能达到80Mbps以上。在QCI6和QCI9同时做下载的情况下，资源分配遵循10:7的分配原则。将QCI为6的SIM卡放在CPE里，QCI等级不会发生变化。2、 轻负荷站点下，手机用户与CPE用户接入及速率情况预期效果：手机用户与CPE用户均可正常接入，手机用户业务速率高于CPE用户选取一个宏站小区做测试后台指标情况：起始时间网元名称小区内的平均用户数 (无)上行总数据流量(Gbyte)下行总数据流量(Gbyte)上行PRB利用率下行PRB利用率CPE下行数据流量(Gbyte)CPE用户数CPE流量占比11/06/2015 15:30:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_310.58 0.03 0.47 20.22%3.78%0.45 0.07 96.20%11/06/2015 15:45:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_310.26 0.04 0.12 19.81%1.91%0.02 0.03 17.72%11/06/2015 16:00:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_37.91 0.17 0.34 22.97%3.33%0.05 0.04 14.47%11/06/2015 16:15:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_310.65 0.15 8.29 23.43%32.00%0.08 0.05 0.99%11/06/2015 16:30:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_312.77 0.29 20.64 26.89%80.30%1.82 0.43 8.82%11/06/2015 16:45:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_311.48 0.03 1.19 21.21%5.63%0.02 0.05 1.67%11/06/2015 17:00:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_310.03 0.03 0.13 20.91%2.12%0.03 0.03 24.92%11/06/2015 17:15:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_310.38 0.04 0.16 22.21%2.70%0.05 0.04 28.77%11/06/2015 17:30:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_310.87 0.03 0.09 22.37%2.41%0.04 0.05 47.80%11/06/2015 17:45:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_313.41 0.10 4.43 26.34%17.31%0.90 0.20 20.37%11/06/2015 18:00:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_316.63 0.41 26.55 39.66%95.75%11.12 0.98 41.89%11/06/2015 18:15:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_315.69 4.61 2.65 76.52%13.87%0.47 0.38 17.58%11/06/2015 18:30:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_313.16 2.18 0.21 47.28%2.82%0.09 0.08 42.83%11/06/2015 18:45:00CCCC_城西派出所_HLH_F25_39.89 0.07 0.52 22.81%4.60%0.12 0.07 23.23% 从指标可以看到，该小区在测试前PRB利用率较低，属于轻负荷小区。测试情况：小区业务类型时间QCI设置权值比例CPE速率(Mbps)MIFI速率(Mbps)CPE/MIFICCCC_城西派出所_HLH_F25_3下载16:2910:077.913.259.85%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3下载16:3010:0710.613.280.30%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3下载16:3310:077.513.356.39%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3均值10:078.7 13.2 65.49%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3下载18:0310:033.616.721.56%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3下载18:0510:033.515.922.01%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3下载18:0710:032.716.816.07%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3均值10:033.3 16.5 19.84%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3上传18:2110:07%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3上传18:2310:04%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3上传18:2410:072.23.268.75%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3均值10:072.2 3.1 69.15%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3上传18:3110:07%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3上传18:3310:02%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3上传18:3410:031.74.339.53%CCCC_城西派出所_HLH_F25_3均值10:01%配置修改如下：下载截图：上传截图：结论：手机用户与CPE用户均可正常接入，手机用户业务速率与CPE用户业务速率基本按照后台配置的比例进行分配。3、 CPE重负荷站点下，手机用户与CPE用户接入及速率情况预期效果：手机用户和CPE用户可正常接入，手机资源与CPE资源配比为10:7和10:3.后台指标情况：起始时间网元名称小区内的平均用户数 (无)上行总数据流量（Gbyte）下行总数据流量（Gbyte）上行PRB利用率下行PRB利用率CPE下行数据流量（Gbyte）CPE用户数CPE流量占比11/06/2015 15:00:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_362.80 1.00 18.53 73.69%88.63%16.72 5.85 90.21%11/06/2015 15:15:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_359.65 0.58 16.39 67.24%80.57%15.05 5.00 91.87%11/06/2015 15:30:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_357.09 0.56 14.38 70.93%67.85%13.09 3.77 90.99%11/06/2015 15:45:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_360.38 0.89 30.89 75.51%92.57%20.80 4.73 67.34%11/06/2015 16:00:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_360.68 0.84 26.65 76.55%84.62%15.08 4.06 56.59%11/06/2015 18:30:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_359.29 0.82 12.64 58.97%61.36%11.59 4.82 91.64%11/06/2015 18:45:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_359.37 1.16 13.84 62.90%59.75%12.56 4.39 90.76%11/06/2015 19:00:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_366.31 2.67 9.06 75.23%52.35%7.94 3.56 87.58%11/06/2015 19:15:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_368.34 0.66 10.55 60.95%58.16%9.32 4.08 88.37%11/06/2015 19:30:00CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_371.65 1.15 11.33 63.78%67.21%10.07 5.09 88.93%从指标可以看到，该小区PRB利用率比较高，大部分都在60%以上，且CPE流量占比较高，达到了90%以上，属于CPE高负荷小区。测试情况：小区业务类型时间QCI设置CPE速率MIFI速率smarttest速率CPE/MIFICCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3下载15:5410:078.510.9/77.98%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3下载15:5810:078.0 11.9 10.9 67.23%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3下载15:5910:078.7 12.5 11.6 69.60%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3下载16:0110:078.0 11.6 10.9 68.97%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3下载16:0210:077.3 10.7 9.9 68.22%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3均值8.1 11.5 10.8 70.40%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3上传19:1810:071.2 2.4 2.2 50.00%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3上传19:2010:071.3 2.4 2.3 54.17%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3上传19:2210:071.2 2.6 2.3 46.15%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3均值1.2 2.5 2.3 50.11%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3上传19:2710:030.9 2.6 2.1 32.69%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3上传19:2810:030.8 2.5 2.2 30.80%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3上传19:3010:030.7 2.5 2.0 27.20%CCCC_隆都翡翠湾二期_HLH_F25_3均值0.8 2.5 2.1 30.23%配置如下：下载测试截图： 上传测试截图： 结论：从测试情况可以看到，CPE、MIFI、手机下载速率可以通过QCI权值因子来调整，调整后测试基本满足预期。4、 手机重负荷站点下，手机用户与CPE用户接入及速率情况预期效果：手机用户和CPE用户可正常接入，手机资源与CPE资源配比为10:5/10:7.后台指标情况：起始时间网元名称小区内的平均用户数 (无)上行总数据流量（Gbyte）下行总数据流量（Gbyte）上行PRB利用率下行PRB利用率CPE下行数据流量(Gbyte)CPE用户数CPE流量占比11/06/2015 13:45:00CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2133.58 0.98 21.47 71.53%79.50%10.17 1.20 47.38%11/06/2015 14:00:00CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2136.28 1.24 25.75 73.29%93.46%8.14 1.92 31.62%11/06/2015 14:15:00CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2114.91 1.20 31.69 68.90%92.16%9.63 1.43 30.39%11/06/2015 14:30:00CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2117.37 1.24 30.61 70.87%93.56%8.04 1.47 26.28%11/06/2015 14:45:00CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2112.46 0.97 19.41 68.87%76.78%4.94 0.79 25.45%从指标情况可以看到，该小区测试前PRB利用率一直比较高，且CPE流量占比不足50%，手机贡献的流量比CPE多。测试情况：小区业务类型时间QCI设置CPE速率MIFI速率CPE/MIFICCCC_尚德动漫_HLH_F27_2下载14:3010:059.319.747.21%CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2下载14:3210:0512.222.753.74%CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2下载14:3410:056.210.956.88%CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2下载14:3610:055.79.957.58%CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2下载14:4110:057.815.151.66%CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2下载14:4310:057.313.753.28%CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2均值10:058.08 15.33 53.39%CCCC_尚德动漫_HLH_F27_2下载14:5010:0710.615.667.95%下载测试截图：CQI配比10:5 CQI配比10:7结论：在手机重负荷场景下，CPE与MIFI下载速率比例可通过CQI权值因子调整，并且下载测试满足预期效果。5、 在资源受限的场景下，将QCI权值因子设置成一样（QCI6和QCI9设置成1000），观察资源分配情况预期效果：手机和CPE下载速率相同测试情况：测试次数时间CQI权值因子CPE下载速率手机下载速率下载速率比例114:201:133.2 40.1 83%214:271:112.9 16.1 80%314:311:122.5 27.6 82%414:321:140.7 41.4 98%514:341:136.4 36.9 99%平均29.1 32.4 90%测试截图：结论：把CQI6和QCI9的权值因子都配成1000后，对比测试CPE终端和手机终端，两者的下载速率基本保持在1:1左右，影响下载速率因素比较多，所以两者会有一些上下波动。6、 在资源受限场景下，先同时接入一个CPE和一个手机，在下载速率稳定后，再接入一个手机，观察原CPE和手机的下载速率变化预期效果：CPE和手机均会降低速率，最终CPE和手机达到7:10的下载速率测试情况： 测试次数场景时间CPE下载速率手机下载速率CPE/手机1未接入手机14:47%接入手机后15:437.21548.00%2未接入手机17:4513.12065.50%接入手机后18:4615.622.469.64%3未接入手机14:4917.924.971.89%接入手机后14:5013.414.195.04%4未接入手机14:5220.831.865.41%接入手机后14:5315.423.565.53%5未接入手机14:1226.733.380.18%接入手机后14:132230.671.90%均值未接入手机19.7227.8270.88%接入手机后14.7221.1269.70%测试截图：新用户接入前：新用户接入后： 结论： 从测试结果可以看到，CPE和手机稳定后，下载速率比基本在7:10左右，在有新用户接入的情况下，CPE和手机均会释放资源，释放资源后，速率比也基本在7:10左右。7、 小区是否可以接入超过400用户预期效果：会超过400统计工业大学西南1小区激活用户数情况，可以看到，在某些时间段，激活用户数是超过400的，但是能超过多少是没有定数的。小区开始时间下行PRB利用率小区内有业务数据待发送的最大用户数 (无)CPE激活用户数CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_118:00:0088.61%1014.352CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_118:15:0080.32%45933.66CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_118:30:0070.91%45828.886CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_118:45:0074.21%37715.136CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_119:00:0069.10%41125.283CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_119:15:0073.78%44917.208CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_119:30:0067.58%41713.753CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_119:45:0068.85%2967.415CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_120:00:0063.17%933.8618、 在200/300/400用户场景下，用SMARTTEST分别测试PRB利用率50%左右和90%左右时的用户感知情况测试情况：选取CCCC_工业大学西南_HLH_21F3_1进行测试，统计指标发现，在用户数超过200的时候，PRB利用率均比较高，超过60%，所以无法找到用户超过200，PRB利用率低于50%的时候。时间下行PRB利用率小区内有业务数据待发送的最大用户数 (无)FTP下载速率CPE流量占比FTP上传速率HTTP浏览ping时延视频浏览速率18:00:0088.61%101820640.04%608223142566918:15:0080.32%459210849.50%3295263841218:30:0070.91%45884657.61%4112535725718:45:0074.21%37713