安徽阜阳联通QOS测试报告

1、安徽阜阳联通QOS测试分析报告1、 QOS原理3G系统除了在空中接口的物理层采用更加复杂的技术，可以提供更高的频谱利用率外，另一个最具代表性的特点就是UMTS真正清晰地定义了端到端的QoS结构。UMTS系统考虑了当前已经存在和未来可能应用的各种多媒体业务，为了保证这些业务的QoS，定义了各种QoS保证手段，从而使系统可以充分发挥自身的技术优势，为用户提供差异化服务，提高用户的满意度，增加运营收益。1.1、 QOS功能描述通过端到端QoS机制的具体实施，终端用户将会对移动网络所提供的服务感到满意，而UMTS运营商也能更有效地利用各种资源，开发新兴的高利润移动内容服务。QoS对UMTS系统无线资源

2、的有效利用以及保证运营商最大限度地盈利起着非常关键的作用。（解决用户感知和资源有限之间的矛盾，一方面尽可能保证用户感知，令一方面最大限度地节省资源投资，提高资源利用率）QoS的实施给终端用户带来的利益主要体现在：用户级别的区分，可以保证高端用户得到比低端用户更好的服务；不同业务应用的区分，体验要求高的业务会得到优先处理，对于有实时性要求的应用，每个网元将尽可能早地处理其数据；而对于没有实时性要求的应用，其数据处理将被延后。总之，实现Qos保证机制的目的，是针对不同的业务特性和用户需求，提供不同的服务资源和质量保证，实现不同的用户体验。1.2、 优先级类型描述中兴通讯根据QoS参数中业务类别（T

3、raffic Class和THP业务处理优先级）和用户优先级（ARP），定义了基本优先级、调度优先级和应用优先级，在RNC内部进行无线资源管理时使用，不涉及到网元之间的传递。优先级只是在无线资源不足，即发生拥塞的时候，系统在各个用户之间进行资源分配的参考。在无线资源充足的情况下，每个用户都可以得到所需的无线资源。基本优先级体现了用户和业务的优先关系，在同等无线资源条件下，使高优先级的用户和高优先级的业务能得到更好地服务，即获得无线资源的能力更强。基本优先级仅反映了用户和业务等级，没有反映出该用户该业务对资源的占用情况。数据速率越高，对资源的占用就越大。系统还需要在优先等级和对系统资源占用多寡之

4、间做一个最终的策略抉择。因此，中兴通讯的RRM模块还设计了应用优先级映射表。调度优先级和应用优先级基于基本优先级得到。调度优先级，是基于基本优先级和承载类型映射的，表达优先级别和承载类型的综合关系，用于强拆和队列调度时使用。应用优先级映射表，是基于基本优先级、承载类型和实时速率的三维表，表达优先级别和资源占用的策略权衡，体现差异化服务和资源效率之间的最佳匹配，拥塞控制和负荷控制时使用该表。无论是基本优先级映射表，调度优先级映射表还是应用优先级映射表，都是在OMC中可配置调整的。不同的映射数据，可体现不同的运营策略倾向。通过调整基本优先级映射表，可以体现用户等级和业务等级的运营策略倾向；通过调整

5、应用优先级映射表，可以调节高等级用户业务对系统资源抢占的尺度。1.3、 优先级功能实现原理基于用户等级的QoS差异化、以及R99、HSDPA和HSUPA的QoS差异化最终都是体现在接纳控制、拥塞控制和负荷控制中。在接纳控制中，可以基于基本优先级和不同的传输信道设置不同的接纳门限。通过设置不同优先级的接纳门限，可以使得不同用户优先级的用户/业务可以在接入时体现其难易程度；比如在负荷相对比较高时，高优先级用户可以接入，而低优先级用户不能接入，避免低优先级用户接入影响高优先级用户的服务质量。拥塞时的差异化体现在资源抢占和排队用户再次接纳的调度策略上。资源抢占功能的引入是为了保证具有强拆能力的用户能够

6、在资源拥塞的情况下，通过抢占其他可以被强拆的或者优先级较低的用户的资源来快速接入。只有当系统发生拥塞时，才可以触发资源抢占的功能，以体现高优先级用户的差异化和提高系统的呼通率，其主要策略体现在下述两个方面：强拆：具有强拆能力的高优先级业务可以强拆低优先级的用户的业务，通过抢占其它可以被强拆的且优先级较低的用户的资源来快速接入，体现用户之间的服务差异化。降速：降低在线用户数据业务的速率，提高呼通率。当业务被接纳拒绝后，如果有强拆能力但强拆失败或者没有强拆能力，但都具有排队能力的用户，则可以把该用户/业务放入队列中进行排队等待资源释放再次进行接纳。对于上述场景入队的用户，是按照调度优先级进行调度做

7、接纳尝试或者触发降速处理，也即调度优先级越高的用户可以优先被选择做接纳尝试或者降速处理，提高接入成功率，从而体现不同优先级之间的差异化。负荷控制的目的：是在系统发生过载的情况下，采取措施使系统的负荷尽快恢复到正常，以保持系统的稳定。负荷控制的降负荷手段包括：降低PS业务/AMR业务的数据速率、强制切换、I/B类强切到CELL_FACH、强制掉话等。2、 测试方案2.1、接纳拥塞测试接纳控制（Admission Control）算法的主要功能是在业务请求新的小区资源时根据请求的资源要求，小区当前资源使用状况等，决定是否接纳新的业务请求，以防止新的业务接入后系统出现过载状态，从而保持系统稳定；同时

8、在资源允许的情况下，尽可能多地接入业务，以充分利用系统资源，保证用户的Qos。拥塞控制（Congestion Control）算法的主要作用在于系统拥塞的情况下，能够对系统的无线资源进行再分配，根据业务属性进行一系列控制措施来缓解拥塞，从而提高接通率，实现不同优先级的业务对系统资源的合理利用。当系统的上行或者下行负荷接近或超过接纳控制门限，新的业务请求由于没有足够资源而无法接入，就意味着发生了拥塞，需要RNC执行拥塞控制策略。这里所述的业务请求包括：RAB建立、修改或协商/再协商、SRNC入局重定位、跨Iur接口RL建立、RNC内部切换（切入），入局系统间切换， 频间切换（切入），RNC间软切

9、换（切入），同一个用户的二次RAB建立,以及动态无线承载调整触发的业务速率提升等。通过上述对拥塞接纳的描述，可以看出触发拥塞/接纳控制的条件虽然多种多样，但算法控制过程确实统一的。因此本次测试只选取一种条件触发拥塞/接纳控制，观察触发拥塞/接纳算法时，RNC对无线资源如何调配。在业务请求新的小区资源时，RNC需要充分考虑小区如下资源占用情况：上行干扰、下行功率、码道资源、CE资源、承载的用户数等，对系统资源预先进行权衡，以防止在业务接入小区的过程中出现资源不足或在业务接入小区后出现小区过载等现象。上述资源中，CE资源、码道资源和承载的用户数等属于硬资源，很难通过后台参数调整去实现触发，而上行干

10、扰由于受到无线环境的特殊情况影响，经常会出现较大的波动，因此本次测试通过调整下行功率来触发拥塞/接纳控制算法。即通过调整“DCH下行接纳门限”参数来模拟实现拥塞状态，再新建RAB接入，通过对空口、Iu口以及RNC内部信令消息的分析，确定RNC如何通过拥塞/接纳控制算法实现QOS差异化策略。根据上面分析，设计了4个测试分别实现不同场景下的QOS差异化策略：Ø Test1：不同ARP用户级别同种业务网络拥塞状态下接纳表现方案：设定首先，在HLR侧分别对3个UE（UE1UE2UE3的ARP区间等级进行预设置，同时

11、在SGSN侧将对应ARP区间能力进行预设置：ARP区间PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE33NoYesNo测试步骤：i. UE2发起FTP业务；ii. UE发起业务，占用NodeB下行功率资源，此时通过PMS查看NodeB（997）的下行功率资源大于在36dBm左右，通过换算约为小区下行最大功率的20%左右。调整“与基本优先级相关的接纳控制关系”中的等级3的DCH下行接纳功率门限为20%；iii. UE1和UE3同时发起FTP业务；iv. 观察UE1和UE3不同的接纳状态。Ø Test2：相同ARP用户级别不同业务网络拥塞状态下的接纳表现方案：设定首先，

12、在HLR侧分别对3个UE（UE1UE2UE3的ARP区间等级进行预设置，同时在SGSN侧将对应ARP区间能力进行预设置：ARP区间PCIPVIQAUE12NoNoNoUE22NoNoNoUE32NoNoNo测试步骤：i. UE2发起FTP业务（I类业务）ii. UE发起业务，占用NodeB下行功率资源，此时通过PMS查看NodeB（997）的下行功率资源大于在36dBm左右，通过换算约为小区下行最大功率的20%左右。调整“与基本优先级相关的接纳控制关系”中的等级5的DCH下行接纳功率门限为20%；iii. UE1发起

13、会话业务（C类业务），UE3发起FTP业务（I类业务）；iv. 观察UE1和UE3不同的接纳状态；Ø Test3：网络拥塞状态下的强拆策略方案：设定首先，在HLR侧分别对3个UE（UE1UE2UE3的ARP区间等级进行预设置，同时在SGSN侧将对应ARP区间能力进行预设置：ARP区间PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE33NoYesNo测试步骤：i. UE2和UE3同时发起FTP业务ii. UE发起业务，占用NodeB下行功率资源，此时通过PMS查看NodeB（997）的下行功率

14、资源大于在38dBm左右，通过换算约为小区下行最大功率的25%左右。调整“与基本优先级相关的接纳控制关系”中的等级5的DCH下行接纳功率门限为25%；iii. UE1发起FTP业务；iv. 观察UE2和UE3不同拥塞调度策略；Ø Test4：网络拥塞状态下的降速策略方案：设定首先，在HLR侧分别对3个UE（UE1UE2UE3的ARP区间等级进行预设置，同时在SGSN侧将对应ARP区间能力进行预设置：ARP区间PCIPVIQAUE11YesNoYesUE22NoNoNoUE32NoNoNo测试步骤：i. UE

15、2和UE3同时发起FTP业务ii. 观察业务下行DCH下行功率状态，调低DCH下行接纳功率门限，模拟拥塞临界状态；iii. UE1发起FTP业务；iv. 观察UE2和UE3不同拥塞降速策略；2.2、负荷测试3、 测试结果分析Ø Test1：不同ARP用户级别同种业务网络拥塞状态下接纳表现UE1的接入过程如下：Uu口信令Iu口信令如上图可知，等级较高的UE1可以正常的接入网络中。UE3的接入过程如下：Uu口信令Iu口信令由上图可知，UE3接入网络被拒绝。对比UE1和UE3的接入过程，发现两者在RRC建立、鉴权等过程都是一致的，但RNC收到CN下发了RAB_Assignment Requ

16、est消息后，两者产生了差别，RNC通知NodeB 为UE1 准备无线链路配置，随后建立无线承载。而对于UE3，RNC则直接向CN回复Response，然后就发起拆线过程。分析RAB_Assignment Response消息，结论：通过上面实验可以看出，RNC在接收到CN侧下发的RAB_Assignment Request消息后，通过消息内携带的带的PL、PCI、PVI及QA消息得到UE的QOS参数。UE1:UE2:UE3:得到UE的QOS参数后，RNC会结合UE的发起的业务，目前对于所有数据业务RNC均默认为I类

17、业务,所以RNC会依照THP等级来确定UE的基本优先级。ARPSegTHPBPUE1119UE2216UE3313确定UE的基本优先级后，RNC会从内部配置的“与基本优先级相关的接纳控制关系”表中查找到与该基础优先级对于的接纳门限。由于我们事先已经将基础优先级为3的“DCH下行功率接纳门限”调整为20%<小于NodeB实时上报的下行TCP测量值，所以RNC会认定网络处于拥塞状态，对UE3接纳拒绝。同时向CN回复拒绝原因为：no_radio_resources_available_in_traget_cell(目标小区无可用无线资源)。上述过程既是UMTS网络针对不同优先级用户实施的QOS

18、差异化策略。Ø Test2：相同ARP用户级别不同业务网络拥塞状态下接纳表现UE1接入过程：Uu口信令Iu口信令UE3的接入过程：Uu口信令Iu口信令通过以上流程分析，UE3在接入过程中被拒绝。对比UE1和UE3的接入过程，发现两者在RRC建立、鉴权等过程都是一致的，但RNC收到CN下发了RAB_Assignment Request消息后，两者产生了差别，RNC通知NodeB 为UE1 准备无线链路配置，随后建立无线承载。而对于UE3，RNC则直接向CN回复Response，然后就发起拆线过程。分析RAB_Assignment Response消息，结论：通过上面实验可以看出，RNC

19、在接收到CN侧下发的RAB_Assignment Request消息后，通过消息内携带的带的PL、PCI、PVI及QA消息得到UE的QOS参数。UE1：UE3：通过对UE1和UE3的RAB_Assignment Request消息分析可知，2个终端的PL等级都为2,两者的PCI、PVI、QA能力都是一致。RNC在得到这些QOS参数后，会结合UE发起的业务种类去确定用户的基础优先级。UE1：UE3：通过RAB_Assignment Request消息可知，UE1发起的是会话类业务（C类业务），对于会话类业务，RNC会依据依据其QOS参数和业务类型确定其基础优先级。UE3发起的是数据类业务（I类业

20、务），对于数据类业务，RNC还会依据RAB_Assignment Request内携带的THP等级，确定其基础优先级。ARPSeg业务类型THPBPUE12C类业务-13UE32I类业务25确定UE的基本优先级后，RNC会从内部配置的“与基本优先级相关的接纳控制关系”表中查找到与该基础优先级对于的接纳门限。由于我们事先已经将基础优先级为3的“DCH下行功率接纳门限”调整为20%<小于NodeB实时上报的下行TCP测量值，所以RNC会认定网络处于拥塞状态，对UE3接纳拒绝。同时向CN回复拒绝原因为：no_radio_resources_available_in_traget_cell(目标

21、小区无可用无线资源)。上述过程既是UMTS网络针对不同业务用户实施的QOS差异化策略。Ø Test3：网络拥塞状态下的强拆策略UE1接入过程：通过上图可知，UE1从RRC 连接建立到最终PDP激活共耗时2.703秒，明显高于UE2的1.781秒。比较两者建立时间，UE2从Uplink Direct Transfer（GMM Identity Response）到Radio Bearer Setup耗费400毫秒，而UE1耗费1秒钟。观察UE3的信令：通过上图可知，UE3被强制拆除了无线承载链路。结论：UE2和UE3同时发起FTP业务，占用NodeB的下行功率资源，通过PMS查看，此时NodeB下行功率大约在38dBm左右，略大于整个小区的下行总功率的25%。此时UE1再发起业务，RNC通过NodeB实时上报的TCP得知该小区的下行功率超过了接纳门限，所以认定为该小区为拥塞。RNC通过RAB_Assignment Request 信