精品案例LTE网络视频业务自适应调速DSCP优化方案.docx

精品案例LTE网络视频业务自适应调速DSCP优化方案.docx

《精品案例LTE网络视频业务自适应调速DSCP优化方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品案例LTE网络视频业务自适应调速DSCP优化方案.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

精品案例LTE网络视频业务自适应调速DSCP优化方案

LTE网络视频业务自适应调速DSCP

优化方案

第一章概述3

第二章创新关键技术4

第三章技术特性介绍5

3.1基于SC的业务识别5

3.2初始加速5

3.3基于DSCP的视频调速和下载速率控制6

3.3.1概述6

3.3.2视频自适应调速6

3.3.3下载速率控制7

3.3.4DSCP与QoS策略配置8

3.4基于SC视频调速9

3.5多频视频体验互助9

第四章创新案例10

4.1网络侧参数配置10

4.2特性功能验证12

4.2.1视频业务12

4.2.2下载业务13

4.3KPI指标13

4.4感知类指标14

第五章价值推广15

5.1校园保障特性应用15

5.2建立HDVideo业务体验模型16

第六章总结17

LTE网络视频业务自适应调速DSCP优化方案

摘要:

本文着重介绍了在高负荷场景下对于视频业务的体验保障方案，该特性适用于校园网、居民楼、火车站等话务高且业务特点鲜明的区域，此类场景用户密集度高，潮汐现象明显，瞬时的话务突发对网络冲击很大，用户在浏览网页以及观看视频的体验感知较差。

在此背景下，杭州电信采用根据业务类型进行优先级调度的方案，通过核心网进行业务识别后，在TCP业务报文IP头域的DSCP信元中标记不同的DSCP标识，设置DSCP调度参数，对不同的业务设置不同的优先级别。

例如QQ、微信等用户时延不敏感，消耗资源多的业务调度优先级调后，而对于视频业务，采用自适应调速，减少播放过程中的卡顿，提升整体网络效率及用户体验。

本项创新方案主要包含以下几点关键技术：

1业务识别，区分视频业务、下载业务以及其他业务类型；

2初始加速，通过W-TCP代理，减少视频初始缓冲时延；

3视频业务自适应调速，通过业务识别功能区分业务类型后，针对其中的视频业务进行视频体验优化处理；

4忙时下载速率控制，基于DSCP调速功能来控制下载业务的速率来提升其他高优先级业务（如视频业务）的速率；

5多频视频体验互助，将视频用户从视频负荷高的小区切换到视频负荷低的异频小区，提升整网的视频业务吞吐量。

关键词：

业务识别、自适应调速、视频保障、DSCP加速

第一章概述

随着4G网络的发展，现网中高负荷场景不断增加，基于HTTP或HTTPS的流媒体的视频业务也越来越多，而且流量占比高，用户体验要求也在不断提高。

QQ、微信、米聊等小流量IM（即时通信）业务有近100%的超高渗透率且使用频度高，QQ即时通信业务的数据包小，相比网页浏览、FTP下载等业务，在分配占用相同无线资源信道资源的情况下，产生的数据量却小的多，从而导致无线资源利用效率低。

传统的优化方法就是根据话务特点调整优化参数或扩容载波、加站、扇区分裂、建设室分、采用异频吸收话务等方法，但目前实施这些手段的边际成本越来越高，但收益却较低，实施后无法改变现网基站整体收益低的困境。

第二章创新关键技术

✓基于SC的业务识别

eNodeB可以识别出不同的业务，针对其中的视频业务进行视频体验优化处理。

eNodeB集成了视频业务的流量特征和视频应用服务器的域名特征，通过两种特征的结合，实现视频业务识别。

✓初始加速

通过W-TCP（Wireless-TransmissionControlProtocol）代理功能来实现，引入W-TCP功能后每个报文的RTT减小，前200个数据包的传输速率更快，TCP流初始阶段的数传时长减小，能够减少视频初始缓冲时延。

✓视频业务自适应调速

通过如下功能来实现：

1）基于DSCP（Differentiatedservicescodepoint）的视频调速：

按照视频流畅播放需要的带宽进行速率保证，减少拥塞小区的视频停顿，提升观看视频的体验。

减少下载类业务对资源的占用，节约空口资源，提升其他高优先级业务（如视频业务）的用户体验。

2）基于SC（ServiceClassification）视频调速：

当视频速率低时，会通过调整调度优先级方式保障视频播放的速率，减少播放过程中的卡顿次数。

3）多频视频体验互助：

基于SC或者DSCP来识别视频业务，将视频用户从视频负荷高的小区切换到视频负荷低的异频小区，提升整网的视频业务吞吐量。

使视频业务在不同频点间的分布更加均衡，防止视频突发造成小区拥塞，提升整网视频业务的数据吞吐量。

✓忙时下载速率控制

通过基于DSCP的下载速率调速功能来实现。

通过控制下载业务的速率来提升其他高优先级业务（如视频业务）的速率。

第三章技术特性介绍

3.1基于SC的业务识别

实现方法：

1）视频业务的流量特征中包括报文大小、TCP/IP流量、上下行报文数比例等因素。

业务建立后，eNodeB判决业务报文的流量特征是否与视频的流量特征是否匹配时识别为视频业务。

2）视频应用服务器的域名特征包括视频应用服务器域名名称和域名应用规则。

域名名称为视频流相关的视频应用服务器名称。

【注：

SC识别应用需要使用DNS/IP地址信息，一种是查询方式，如用户访问视频业务时，用户访问的IP地址和配置的IP地址一致或者用户访问的IP地址由配置的DNS响应获得，则直接识别为视频业务，这种视频匹配方法即为查询。

一种是关联方式，如用户访问视频业务时，用户访问的DNS/IP地址和配置的DNS/IP地址没有对应关系，则通过SC的视频流量模型进行视频业务识别，如果识别结果是视频，则进一步判断用户在此之前一段时间内是否有对配置的DNS/IP地址的访问过程，如果有，则将本次业务识别为视频业务。

该参数的配置需要结合运营商所在区域的视频访问特点确定。

】

3.2初始加速

传统TCP业务在eNodeB上是透传的，RTT会受限于报文消息在空口的传输过程。

引入W-TCP代理后，eNodeB对TCP流初始阶段（TCP握手建立后，前200个下行TCP报文传输期间）的下行TCP报文进行代理。

由于RTT时延减小，Server向eNodeB发送数据包的速率更快，eNodeB上数据量充足，Server端和eNodeB端发送窗口都会增长得更快，减小数传时长。

W-TCP代理功能通过参数WtcpProxyAlgo.TcpAccelerationSwitch激活。

功能启用后对新接入用户才生效。

当eNodeBCPU过载（比如LBBPd单板CPU占用率大于70%、UBBPd单板CPU占用率大于50%）、小区RRC连接数超过150或者内存不足时，eNodeB对新的TCP连接不会采用W-TCP代理。

并且内存不足或遇到重传包/乱序包时，eNodeB对当前已代理的TCP连接会进行停止处理。

3.3基于DSCP的视频调速和下载速率控制

3.3.1概述

不同的业务有不同的体验要求，基于DSCP的视频调速和下载速率限制是差异化服务中的一种特定应用。

其中业务识别与DSCP标记是通过运营商部署的业务感知设备（核心网集成或第三方设备）实现。

业务感知设备完成业务识别后，在TCP业务报文IP头域的DSCP信元中标记不同的DSCP值。

根据业务感知设备的DSCP标记原则和运营商策略，通过在eNodeB上设置DSCP与QoS策略配置，支持对不同DSCP业务队列的差异化处理。

本功能对基于DSCP识别的视频业务和下载业务，分别实现了各自的速率控制功能，调度时对视频业务、下载业务和其他业务执行差异化调度。

基于DSCP的业务差异化服务处理流程：

3.3.2视频自适应调速

本功能通过参数CellAlgoSwitch.ServiceDiffSwitch的子开关“VideoRateAdaptSwitch”控制是否开启。

对于基于DSCP识别的视频业务，视频业务过程中采用动态调整视频用户的调度优先级的方式进行速率控制，提高视频用户的体验。

具体如下：

1）当视频速率未达到保障带宽QosPolicy.DlSgbr时，提高承载的调度优先级，采用的是尽力保证策略。

2）当经过调速后的视频速率达到或超过保障带宽QosPolicy.DlSgbr时，降低调度优先级，避免占用过多带宽。

网络负载轻时，没有经过调速的视频速率超过QosPolicy.DlSgbr时，不会降低调度优先级，保证资源的充分利用。

视频业务建议采用分段加速，即IpServiceQos.QosPolicyTimeSwitch设置为ON，初始加速和正常速率保证期间进行独立控制。

初始加速

在视频流起始阶段采用第一段QoS策略进行初始加速。

⏹QoS策略标识通过参数IpServiceQos.FirQosPolicyId设置。

⏹速率保证的目标值为对应QoS策略的QosPolicy.DlSgbr，如上图中SGBR1。

⏹初始加速时间可以通过参数IpServiceQos.FirQosPolicyTimeLength设置，如上图中TimeLength。

正常速率保证

视频初始加速完成后采用第二段QoS策略进行正常速率保证。

⏹QoS策略标识通过参数IpServiceQos.SecQosPolicyId设置。

速率保证的目标值为QoS策略的QosPolicy.DlSgbr，如上图中SGBR2。

3.3.3下载速率控制

本功能通过CellAlgoSwitch.ServiceDiffSwitch中的子开关DownLoadRateLimitSwitch控制是否启用。

对于基于DSCP识别的下载业务，针对下载业务（如P2P下载、FTP下载、HTTP下载等），当某个时刻的业务速率超过QosPolicy.DlSmbr后，降低该业务的调度优先级，从而相对的降低速率，不是直接限制速率。

调度优先级降低后会一直保持低优先级状态，直到下载业务结束。

当业务速率始终低于QosPolicy.DlSmbr时，不影响下载业务的体验。

如下图所示：

3.3.4DSCP与QoS策略配置

eNodeB建立DSCP的QoS服务信息，实现基于DSCP的差异化服务。

QoS服务信息包括两部分：

✓DSCP与QoS策略的映射关系（MOIpServiceQos）。

✓QoS策略（MOQosPolicy），定义某类业务所在的优先级队列PriQueueId、业务速率保证信息（DlSgbr,DlSmbr）。

3.4基于SC视频调速

该功能通过参数CellAlgoSwitch.ScVideoOptSwitch的子开关“SC_VIDEO_RATE_ADAPT_SW”控制是否对基于SC识别的视频业务进行调速。

功能开启时，调速过程如下图。

✓当视频用户的速率

当经过调速超过SGBR时，降低调度优先级使视频速率保持在SGBR水平。

✓当视频用户的速率>ScServiceQos.DlSgbr时，不需要处理。

3.5多频视频体验互助

多频视频体验互助功能通过参数CellAlgoSwitch.EnhancedMlbAlgoSwitch的子开关“VideoSrvLoadCtrlSw”控制是否开启。

视频业务是指基于DSCP的视频调速或者基于SC视频调速的视频业务。

视频业务负载为小区中视频用户的带宽和小区空口能力的占比。

小区的视频业务负载>视频负载高门限

视频负载高门限：

CellMLB.VideoLoadHighThd

邻区满足条件

要求同时满足如下条件：

–邻区的视频业务负载<（视频负载低门限+视频负载高门限）/2

视频负载高门限：

CellMLB.VideoLoadHighThd

视频负载低门限：

CellMLB.VideoLoadLowThd

–邻区的PRB利用率<视频均衡下行PRB利用率门限

视频均衡下行PRB利用率门限：

CellMLB.VideoDlPrbThd

–邻区剩余可用的带宽>视频用户的带宽

对于基于DSCP的视频调速的视频业务，一个视频用户的带宽用QosPolicy.DlSgbr值表示。

对于基于SC视频调速的视频业务，一个视频用户的带宽用ScServiceQos.DlSgbr值表示。

选择视频业务用户做异频切换

本功能的切换触发条件如上图。

第四章创新案例

4.1网络侧参数配置

⏹初始加速

打开W-TCP代理功能：

MODWTCPPROXYALGO:

LOCALCELLID=1,TCPACCELERATIONSWITCH=ON,TCPSTATISTICSSWITCH=ON,MAXRTTSTATISTICSTHD=1000;

在开通W-TCP代理统计功能开关前后，获取开关打开前后指标，开关打开前指标都为0，开通后以长征技术学院BBU5小区为例指标情况如下：

⏹基于DSCP的视频调速

（一）打开差异化调度开关：

MODCELLALGOSWITCH:

LOCALCELLID=1,SERVICEDIFFSWITCH=VideoRateAdaptSwitch-1;

（二）配置视频业务的QoS策略：

视频业务建议设置2段策略，初始加速和正常速率保证（以队列5为例）

ADDQOSPOLICY:

QOSPOLICYID=0,

TRAFFICTYPE=VIDEO,PRIQUEUEID=QUEUE5,DLSGBR=10000;

ADDQOSPOLICY:

QOSPOLICYID=1,

TRAFFICTYPE=VIDEO,PRIQUEUEID=QUEUE5,DLSGBR=5000;

（三）配置视频业务的DSCP和QoS策略映射关系

ADDIPSERVICEQOS:

DSCP=40,DESCRIPTION="VideoService",

QOSPOLICYTIMESWITCH=ON,FIRQOSPOLICYID=0,FIRQOSPOLICYTIMELENGTH=10,SECQOSPOLICYID=1;

（四）修改业务差异化设置

MODSERVICEDIFFSETTING:

QUEUEWEIGHT0=10,QUEUEWEIGHT1=5,QUEUEWEIGHT2=5,QUEUEWEIGHT3=10,QUEUEWEIGHT4=10,QUEUEWEIGHT5=20,QUEUEWEIGHT6=10,QUEUEWEIGHT7=10;

⏹基于SC视频调速

（一）打开业务识别功能：

MODSCPOLICY:

SCALGOSWITCH=SC_SERVICE_IDENTITY_SW-1,VIDEOINITBUFTIME=10s;

（二）增加视频应用

设为查询：

ADDSCAPPPARACFG:

APPDNSID=1,APPIDENTTYPE=DNS,APPDNS="",MATCHRULE=Query,APPNAME="youku";

设为关联：

ADDSCAPPPARACFG:

APPDNSID=1,APPIDENTTYPE=DNS,APPDNS="",APPNAME="youku";

（三）配置视频业务保障要求

ADDSCSERVICEQOS:

SCQOSID=1,APPIDENTTYPE=DNS,APPDNS="",DLSGBR=10000;

（四）基于SC的视频优化开关

MODCELLALGOSWITCH:

LOCALCELLID=1,SCVIDEOOPTSWITCH=SC_VIDEO_RATE_ADAPT_SW-1;

⏹多频视频体验互助

⏹开通本功能前请先开通基于DSCP视频调速功能或基于SC视频调速功能。

⏹服务小区与目标小区需要同时开启。

MODCELLALGOSWITCH:

LocalCellId=1,EnhancedMlbAlgoSwitch=VideoSrvLoadCtrlSw-1;

MODCELLMLB:

LocalCellId=1,VideoLoadHighThd=50,VideoLoadLowThd=30,VideoDlPrbThd=70;

⏹忙时下载速率控制

（一）打开下载业务忙时限速功能开关

MODCELLALGOSWITCH:

LocalCellId=0,ServiceDiffSwitch=DownLoadRateLimitSwitch-1;

（二）设置QoS策略信息

ADDQOSPOLICY:

QosPolicyId=1,TrafficType=DOWNLOAD,PriQueueId=QUEUE3,DlSmbr=3000;

（三）设置DSCP和QoS策略映射关系

ADDIPSERVICEQOS:

Dscp=15,Description="FTPDownloadService",FirQosPolicyId=2;

（四）差异化配置业务队列

MODSERVICEDIFFSETTING:

QueueWeight0=10,QueueWeight1=10,QueueWeight2=10,QueueWeight3=5,

QueueWeight4=10,QueueWeight5=20,QueueWeight6=10,QueueWeight7=10;

4.2特性功能验证

选取杭州高负荷校园长征职业技术学院4个话务最忙的BBU开启该特性功能，在其中一个小区（LF_H_杭州西湖长征职业技术学院11号宿舍楼RRU2_IN）下做业务验证测试。

前置条件：

在业务最忙时进行【PRB占用率95%以上，小区用户数达到250个】

核心网配合：

通过核心网进行DSCP标识，视频类业务为40，下载类业务为15、其他业务设为20，基站侧根据核心网下发的DSCP标识，进行QOS业务优先级设置。

4.2.1视频业务

观看高清视频，在特性功能开启前后，评估视频业务播放流畅度。

在开关打开后，设置不同DLSGBR门限进行测试，DLSGBR门限表示对视频业务的保障速率，如果保障速率设置得过高，超过业务实际需要的速率，会占用较多的无线资源，从而导致小区吞吐量会下降。

在各种参数配置下连接Probe软件记录视频业务数据，每段LOG保持30分钟，开通前下载速率均值仅为1Mbps左右，峰值为5Mbps，其中出现2次卡顿，而开通后二阶段DLSGBR分别设为5M、10M、20M均无卡顿出现，从下图可以看出，要保证高清视频播放流畅，下载速率满足2Mbps左右即可。

二阶段DLSGBR门限设为5M时，峰值仍能保证在5M左右，但平均速率略有不足，而设为20M时，平均速率增益不明显，影响整体的网络资源利用率，因此建议二阶段DLSGBR门限设为10M为最佳。

4.2.2下载业务

使用FTP进行下载，连接Probe记录测试数据，DLSMBR门限分别设为2M、5M、10M，该参数设置下载业务的最大速率限制，当下载业务较多且设置的最大速率限制低时，造成下载类业务的优先级下降，从而影响小区吞吐量，但高优先级业务的用户体验会得到提升。

从下图可以看出开通后下载类业务速率得到限制，DLSMBR门限需根据下载业务占比以及其它网络现状进行设置，此参数为基站级，不同区域可进行差异化配置。

4.3KPI指标

长征职业技术学院开通特性后，对整体KPI指标没有太大影响，观察前后指标变化情况，各项性能指标均正常，RCC连接成功率、E-RAB掉线率、上下行总流量、CQI均值没有明显变化。

4.4感知类指标

一阶段DLSGBR门限设为15M，二阶段DLSGBR门限设为10M前提下，统计一段周期内关键指标增益如下：

视频下载速率从1657kbps提升到2524kbps；

视频下载流量从43.92GB/天增长到62.32GB/天，流量增加48.72%；

视频业务卡顿次数减少68%，日均631次减少至202次；

视频播放时延从9691ms减至9062ms；

视频播放成功率从90.856%提升至97.222%；

初始缓冲失败次数从650次减少到241次，降幅达到62.92%。

第五章价值推广

5.1校园保障特性应用

在长征职业技术学院试点成功后，陆续在浙大紫荆港校区、浙江交通职校部分高负荷小区开通本特性功能，通过现场实测和平台指标观察二个维度来看，视频业务体验有明显提升，同时针对下载速率控制、网页浏览业务和即时通讯队列权重调高后，校园覆盖基站感知类指标也有所提高。

✧视频业务体验改善明显：

1视频下载流量提升40%；

2视频业务速率提升52%；

3卡顿次数减少66%。

✧网页浏览指标：

1Web下载流量提升15%；

2首包时延降低16%；

3页面打开时延减少11%。

5.2建立HDVideo业务体验模型

从LTE用户主流业务出发，基于决定用户感知的核心要素：

时延、速率，确定核心业务HDVideo作为用户体验的业务模型。

基于高清业务的用户体验管理，提升NPS（净推荐值），构筑具有竞争力的视频业务品牌。

业务保障策略：

视频业务：

分配权重30，速率门限设为6400kbps，保证最低速率能达到6.4Mbps；

下载业务：

队列权重最低，速率控制在1920kbps，优先级最低，保障其它业务；

即时通讯：

队列权重分配20，资源优先级高，同时开启初始加速功能，保证网页浏览以及微信、QQ等业务时延缩短。

第六章总结

在电信推出不限流量套餐后，大流量的下载业务所带来的收益已大不如前，而下载业务的实时感知度不那么明显，因此通过本特性的下载类业务限速以及视频业务自适应调速等一系列参数配置，达到对视频业务的保障效果，从而打造电信高品质视频体验品牌。

在杭州长征职业技术学院所做的试点评估来看，起到一定的推广作用，本功能可以提升视频业务的下载速率，提升视频业务所产生的流量，减少卡顿次数，以及视频播放成功率，并且对整体KPI指标影响不大，类似于高校、交通枢纽、景区、商务楼宇等存在突发大话务的场景，实行区分业务类型进行针对性保障的策略。