CDMA1X数据业务分层优化策略图文Word文件下载.docx

CDMA1X数据业务分层优化策略图文Word文件下载.docx

《CDMA1X数据业务分层优化策略图文Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CDMA1X数据业务分层优化策略图文Word文件下载.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

由于整个internet网络组成的底层介质不同,有以太网、令牌环、FDDI、HSSI、ATM、GPRS网络以及联通目前的CDMA20001X网络,所以internet分层思想可以大体理解为:

用IP网络层去屏蔽底层（网络接口和物理层不同特点,而在IP层之上用TCP传输层来控制,在TCP层之上走的是用户的数据,即应用层。

协议分层的思想为上层内容为下层的静荷（payload。

CDMA20001X数据业务协议分层正是在internet四层协议模型里的基础上形成的,做为终端用户,最关注的是最上层即应用层的速率,但通常应用层速率慢的原因有很多种,只有很好的理解了CDMA20001X数据业务的分层思想,才能更有针对性的进行数据业务性

能优化。

图一internet四

层协议模型及OSI

七层模型

2、CDMA20001X数据业务协议分层描述

图二CDMA20001X数据业务的协议分层如图三1X协议分层实例

从图二中可看出CDMA20001X数据业务协议分层实际上是在internet四层模型基础上新加了RLP（无线链路协议层和PPP（点对点协议层,其中RLP层是在移动台和BSC之间传送的协议,是承载上层应用与底层空口物理信道的纽带,由于空中接口无线链路的高笔特率特性,引入RLP协议的目的就是通过RLP的重传纠错机制,来屏蔽物理链路的高错笔特率的特点,为上层的协议和应用提供一个等价于有线链路质量的服务;

PPP层也是在移动台和PDSN之间传送的协议层,该层目的在于为在同等单元之间传输数据包简单链路设计的链路层协议。

3、CDMA20001X各层开销对吞吐量的影响情况

CDMA20001X网络底层空口SCH的数据速率可以从9.6kpbs到153.6kbps不等。

在数据业务中吞吐量是衡量数据业务性能优劣的重要指标之一,对于网络的每一层（物理层、RLP层、PPP层、TCP层、IP层、应用层都有相应的吞吐量,虽然在物理层当使用一个16倍速的SCH加上一个FCH后,能够提供最大数据业务吞吐量为153.6+9.6=163.2kpbs,但是由于层间复用,在数据包中增加了数据头,使得经过多层复用以后数据包长度变长;

另外由于采用了RLP重传机制,以及RLP层应答延时的引入,使得一个终端用户实际感受到的应用层吞吐量会比底层物理层的吞吐量要小得多。

以下对每层的开销情况进行分析。

•物理层开销

空口SCH有不同类型的速率,不同速率时物理层的开销也不同,表一为各种速率时物理层典型的开销比例。

物理层速率（kbps净荷

（bit开销（bit开销比例

9.61722010.42%19.2352328.33%38.4704648.33%76.814081288.33%153.628162568.33%

表一物理层开销

当物理层速率为9.6kbps时,物理层的开销约为10.42%,当大于9.6kbps时,开销约为8.33%。

注:

净荷、开销这里指SCH每20ms内传送的数据量,即每个SCH物理帧所传送的数据量。

•RLP层开销

当在FCH传送时,RLP帧头长度10bits,帧长度172bits,引起吞吐量下降5.8%,当在SCH传送时,头长度16bits,帧长度352bits,引起吞吐量下降4.55%;

由于RLP层的重传机制也会导致吞吐量下降,假定采用两次重传,当FER为5%时,吞吐量下降10%;

FER为1%时,吞吐量下降2%。

•PPP层开销

为了减小TCP/IP头的影响,在PDSN和MS之间建立的PPPlink使用头压缩技术,可以把数据头的长度降低到4bytes,使用头压缩技术后,对吞吐量的影响为0.27%~0.8%。

•TCP/IP层开销

由于TCP/IP数据包头40bytes,而TCP数据段长度典型为500~1500bytes,所以由此引起的传输效率（即对吞吐量的影响降低比例为2.7%~8%。

•应用层能达到的最大吞吐量计算

假定空口支持的最大数据速率为9.6+153.6=163.2kbps,FCH的FER为1%,SCH的FER为5%。

1SCH速率为153.6kbps时,吞吐量降低的百分比如公式一

吞吐量降低百分比=

1-（1-TCP/IP开销×

（1-PPP开销×

（1-RLP开销×

（1-RLP重传开销×

（1-物理层开销

=1-0.973×

0.998*0.955×

0.9×

0.917

=23%公式一

2FCH速率为9.6kbps时,吞吐量降低的百分比如公式二

0.998*0.942×

0.98×

0.8956

=19.7%公式二

由于在FCH上承载的信令约占5kbit吞吐量,所以实际应用层最大的吞吐量为121kbps,具体计算过程如公式三。

应用层最大的吞吐量=

（1-0.23×

153.6kbps+（1-0.197×

9.6kbps-5kbps=121kbps公式三从上述每层的开销来分析,到达应用层的速率比底层物理层的速率要低得多,所以必须把每层的开销降到最小才能保证应用层有高的吞吐量,所以分层优化是1X数据业务优化中的关键思想。

以下从物理层优化方法、RLP层优化方法、PPP层优化方法、TCP层及应用层的优化方法分别进行阐述。

4、CDMA20001X各层优化方法

1物理层优化方法

2RLP层优化方法

3PPP层优化方法

4TCP/IP层优化方法

5应用层优化方法

4.1、物理层优化方法

物理层是一个介质传送过程,对于CDMA20001X网络,物理层有FCH（基本业务信道和SCH（补充业务信道两种传输介质,FCH传送的为信令消息和低速数据业务消息;

SCH传送的是高速数据业务,FCH和SCH空口每20ms帧内能传送的信息如表二。

表二空口速率对应RLP个数

从表二可以看出,当空口SCH速率最大时,可封

装的上层净荷就越大,所以物理层的优化思路:

对

单用户而言,当上层有大容量数据传送时,应确保

其尽可能达到最大的空口速率;

对每个扇区而言,

当该扇区下有多个数据用户时,尽使每个数据用户

得到高速SCH的概率尽量公平,总的吞吐量尽可能

大,也就是需要达到物理层用户吞吐量和扇区吞吐

量的平衡。

物理层优化主要从前向链路、反向链路

两方面进行优化。

4.1.1、前向链路物理层优化方法

物理层前向链路优化主要通过FSCH（前向链路SCH的分配触发机制、FSCH功率控制参数优化、FSCH分配策略及调度算法优化这三方面进行。

•FSCH分配触发机制

基站给MS分配FCH还是SCH来传送数据是由基站触发并由基站决定的,当基站检测到信道buffer（缓存内有某用户的数据超过一定字节时,并开始决定是否需要分配SCH、分配多少速率的SCH。

三星CDMA系统该buffer设置的经验值为400byte,该值设置过小,会使基站分配FSCH过于容易,对用户而言,其速率可以提升,但对基站而言,整体SCH的分配效率降低;

反之亦然。

所以该值的设定要在用户吞吐量与基站吞吐量之间寻找一个平衡点,通常设置400-500byte为佳。

•FSCH功率控制参数优化

主要通过对FSCH功率控制及相关的参数分析、实验的经验,得出FSCH功率控制参数设置的经验值。

具体见附件。

FSCH主要功率控

数主要参数说明（三星系

•FSCH分配策略及调度算法优化

如果在FSCH要达到153.6kbps,需要用16个连续的64位的walsh码（即1个四位的walsh码进行扩频调制,所以在walsh码的管理上要对数据业务有一定预留,通常的做法是语音优先分配到开销信道已使用的walsh码树里,而保留一条16个连续的64位的walsh码子树,当剩余的其他语音呼叫使用的64位walsh码小于8个后才会释放预留给数据业务用的walsh子树,这样即做walsh码分配时的语音优先,又能保证数据业务有充足的walsh码资源可用。

当同一扇区下有多个数据用户时,需要考虑的是SCH的分配策略和分配周期,通常有独享和共享两种策略,即一条SCH是给一个用户单独使用还是多个用户共用。

通过walsh码树的分配原则,每扇区最多可提供两条16倍速的SCH和一条8倍速的SCH,所以比较理想的SCH设置原则是每扇区设置3条SCH,当数据用户不超过三个时,每个用户各自独享每条SCH,当数据用户超过三个时,对SCH进行时分共享方式,当SCH时分共享时,SCH分配周期大的好处是降低调度负载、信令负载,SCH分配周期小的好处是对于小的数据包可提高效率、上层TCP应用性能更好,通常经验值为260~320ms之间为佳。

4.1.2、反向链路物理层优化方法

物理层反向链路优化主要通过RSCH（反向链路SCH的分配触发机制及调度算法、RSCH功率控制参数优化这三两面进行。

•RSCH（反向链路SCH的分配触发机制及调度算法

反向SCH的触发是由MS触发的,MS检测到用大的数据要上传时,会发送SCHrequest消息给BSS请求分配相应速率的RSCH,但是否决定要发送RSCH,给MS多大的RSCH是由基站决定的。

基站会根据系统设置的反向最大速率、反向信道资源情况等决定。

对于三星系统,可优化的关键参数有四个。

A、1、反向RSCH信道资源情况。

对于三星系统,每提供一条153.6kbps的RSCH,需要采用6个信道单元进行同时解码,对于反向需求大的基站,通常需要设置18个用于RSCH的信道单元,这样有充足的物理信道,才能保证MS能达到高速的RSCH。

B、2、反向RSCH是否独享

三星CDMA系统内有REV_DTX_DURATION参数,该参数表示反向不连续发射周期,当该参数设置为15时表示RSCH独享,只有用户上传完数据后才释放RSCH。

C、3、反向RSCH最高速率

三星CDMA系统内可设置RSCH最高速率,通常由于前反向数据业务应用的不对称性,我们的优化经验是反向RSCH最高速率设置为

76.8kbps,而反向RSCH采取独享方式,这样即提高了扇区容量,又能保证用户速率的稳定性。

D、4、在切换过程是否关闭RSCH

USE_T_ADD_ABORT参数设置为0表示切换过程不关闭RSCH,设置为1表示关闭。

由于目前RSCH都是软切换,在CDMA1X网络中整个软切换的性能已较好,所以从优化经验来看,该值设0为佳,这样能保证用户上层应用速率的稳定,避免大的抖动。

•RSCH功率控制参数优化

RSCH的功率控制优化机制与FSCH的功率控制优化机制类似,也是有tagetFer及功率控制参考点等,设置的方式及经验值可参考前向链路的设置方式,这里就不做详细说明。

4.2、RLP层优化方法

由于TCP/IP是建立在传输错误比率非常低的有线网络环境中,为了适应无线信道信号变化剧烈、存在快慢衰落、传输错误比率高等特征,在物理层之上增加了RLP层,通过RLP层屏蔽了CDMA20001X无线信道的高错笔特率传输特征,为上层协议（PPP、TCP/IP提供了等同于有线网络的传输特征。

三星CDMA系统RLP层可优化的参数见表四。

表四RLP层优化参数

RLP参数经验设置解释

NAK_ROUNDS_FWD3前向RLP重发次数

NAK_PER_ROUND_FWD[00]1前向第一次发多少个NAK

NAK_PER_ROUND_FWD[01]2前向第二次发多少个NAK

NAK_PER_ROUND_FWD[02]3前向第三次发多少个NAK

NAK_PER_ROUND_FWD[03]0前向第四次发多少个NAK

NAK_PER_ROUND_FWD[04]0前向第五次发多少个NAK

NAK_ROUNDS_REV3反向RLP重发次数

NAK_PER_ROUND_REV[00]1反向第一次发多少个NAK

NAK_PER_ROUND_REV[01]2反向第二次发多少个NAK

NAK_PER_ROUND_REV[02]3反向第三次发多少个NAK

RTT10（单位20ms一次环回时间

OUT_FWD_DATA_TIME25（单为20ms前向RLP超时定时器

OUT_REV_DATA_TIME25（单为20ms反向RLP超时定时器

•RLP层优化重发机制优化

目前三星CDMA系统最多支持前反向各6次NAK重发,当6次重发后对端还无法正确收到,才将错误消息上报给上层。

从优化经验看,在市区站点,可选择前、反向均为RLP（1,2,3机制,即三次重发,每次分别发送1个NAK,2个NAK,3个NAK;

在郊区信号覆盖较弱站点,可选择前、反向均为RLP（1,4,7机制,即三次重发,每次分别发送1个NAK,4个NAK,7个NAK,这样对信号较弱区域导频强度较差区域提高RLP层的纠错性能,提高上层应用的稳定性。

•依据路测结果调整RLP重发机制

我们从日常的1X数据业务DT测试可发现,有些路段由于底层物理层的SCH误帧率较高造成RLP层重传比例大,有的重传比例大于20%,对于重传比例大于20%的区域,首先要进行物理层优化,在物理层优化无法解决高重传率问题时,可考虑把RLP机制改为（2,3,即两次重发,第一次发2个NAK,第二次发3个NAK,把RLP无法完成纠错的包提交到TCP层,由TCP层的快速重传和快速恢复来解决。

这样即可降低空口资源由于一直三次重发造成的浪费,又可降低RLP层的重传比例。

•RLP层优化的重要性

RLP层对用户吞吐量的开销是较大的,仅次于物理层的开销,所以灵活的进行RLP层的优化可以较大程度提高上层应用的吞吐量,降低TCP层的时延,提高用户感受。

4.3、PPP层优化方法

PPP层也是在移动台和PDSN之间传送的协议层,该层目的在于为在同等单元之间传输数据包简单链路设计的链路层协议,该层在CDMA2001X中,还提供在PPP连接过程中LCP链路建立、CHAP鉴权、IPCPIP地址分配过程。

该层的优化参数相对较为简单,日常优化中只需要对两类参数进行优化,一类为是否在PPP层采用VJHC（VanJacobsonHeaderCompreesion压缩机制,VJHC机制是在PPP层把上层TCP/IP的段报头从40字节压缩到3~5字节,提高Tcpack消息的传送速率,也就提高了TCP层的速率;

第二类为PPP建立过程中的参数优化。

•VJHC压缩机制

1采用VJHC压缩机制的优点

采用VJHC后,由于将TCP/IP的报头由40字节缩小为5字节,我们以反向RFCH（反向基本业务信道传送前向Tcpack消息为例,一个Tcpack消息段长度为45字节（40个报头加上5个字节的ack消息,没采用VJHC机制,每秒可传送22个Tcpack消息;

而采用VJHC后,由于TCP/IP报头减少到5字节,整个Tcpack消息段长度为10字节,所以每秒可传送120个Tcpack消息,采取VJHC机制后,在上层有足够数据传送的前提下,通过Tcpack消息算整个TCP/IP层的传输效率可提高5倍。

2VJHC压缩机制的适用环境

VJHC压缩机制可用在FER比较低、物理链路比较好的区域,即在市区无线环境较好区域可使用VJHC压缩机制,VJHC压缩机制可在CDMA20001X拨号程序里设定。

3VJHC压缩机制不适用环境

当在TCP层有开启SelectiveACK（选择性发ACK消息机制时,在PPP层不可启动VJHC机制,否则可能造成TcpAck消息对端无法正确解析;

在物理层链路比较差、FER较高区域,或在郊区无线环境较差区域,不可开启VJHC机制。

•PPP建立过程中的参数优化

PPP建立过程中可优化的参数主要是PPP重传定时器参数的优化,PPP在建立的第一个过程是LCP的建立,LCP在测试链路时由于某种原因导致测试链路消息无法到达对端,在PPP重传定时器超时后重新建立PPP连接。

一般该参数的设置为两倍的RTT（一次LCP环回时延时间加上100毫秒;

经验值为设置500毫秒,PPP重传定时器设置过大会造成每次PPP会话过程加长,PPP的接续时长变大;

设置过小会降低PPP连接成功率,所以必须合理的设置PPP重传定时器。

4.4、TCP/IP层优化方法

由于IP层在CDMA20001X分层协议中的功能是提供路由,提供逻辑地址,用于路由器的路径选择,负责数据转发和路由,IP层的开销较小,所以一般IP层在无线侧及终端侧不需要进行很大的优化,这里主要介绍TCP层的优化方法。

TCP传输层在CDMA20001X分层协议中的功能是提供端到端的连接,提供可靠（TCP协议和不可靠（UDP协议的数据投递,并对RLP层无法完成错误进行重传,所以该层在整个CDMA20001X分层协议中是处于较为重要的地位,因为TCP效率的高低直接决定了应用层的性能。

TCP协议的关键机制有四个,分别是慢启动、拥塞避免、快速重传及快速恢复,主要的关键参数有MSS、RxWin、DelayACK、InitialCongestionWindow和RTO。

以下从TCP参数设置介绍及优化经验值、TCP参数优化方法、TCP层优化意义三方面进行说明。

•TCP参数介绍及优化经验值

（1MSS（最大报文段长度

MSS表示TCP传往另一端的最大块数据的长度。

当一个连接建立时,连接的每一方都有用于通告它期望接收的MSS选项（MSS选项只能出现在SYN报文段中。

如果一方不接收来自另一方的MSS值,则MSS就定为默认值536字节（这个默认值允许20字节的IP首部和20字节的TCP首部以适合576字节IP数据报,即MTU。

该值通常设置为536或1460,在无线环境好FER小于3%时,该值可设置为1460,设置为1460比设置为576在TCP层的传输效率将提高5%;

在无线环境较差时候,该值建议设置为576,设置为1460比设置为576在TCP层的传输效率将降低3~20%。

（2RxWin（接收窗

RxWin收窗口大小,也就是接收端能一次接收段的最大数量,在某种程度上它决定了用户可能的最大吞吐量。

该值越大速率越快,设置为64K速率大概比4K高50%~200%,通常建议该值设置至少大于16K。

（3DelayACK（延迟发ack

Delay_ACK选项激活后,TCP在接收到数据时就会推迟发送ACK,以便将ACK与需要沿该方向发送的数据一起发送（有时称这种现象为数据捎带ACK或者累积ACK。

绝大多数实现采用的时延为200ms,也就是说,TCP将以最大200ms的时延等待是否有数据一起发送,该选项激活的作用在于避免反向信道拥塞。

在无线环境好时,可启动该功能,能使TCP层速率提高约10%,无线环境差时,建议不要开启该功能。

（4CongestionWindow（拥塞窗口

CongestionWindow拥塞窗口,就是定义可以连续发送多少个段,而不需要等收到接收端发来Ack再进行下一个段的发送,即发送端的发送速率。

无论无线环境好坏,随着初始拥塞窗的增加,TCP速率呈增加趋势,且趋势加大。

无线环境好时,最大增长幅度为40%;

无线环境差是最大增长幅度为100%。

通常经验值初始拥塞窗口设置为4较为理想。

（5RTO（重传超时定时器

RTO指的是在该数据发出后,多长时间内没有收到ACK而进行再次重传的时间,RTO有Initial、minimum、Extra三个参数。

优化经验表明InitialRTO=3sec,minimumRTO=3sec,ExtraRTO=2sec时,在无线环境好与差时,都是最佳值。

•TCP参数优化方法

TCP参数比较简单的修改方法可在MS的上网拨号程序中修改,手工方式为在电脑的注册表内修改,通过Drtcp软件可直接修改,Drtcp软件界面如图四。

图四Drtcp软件界面

•TCP层优化意义

TCP层之上即是应用层,所以TCP层的性能好坏对应用层有直接的影响,TCP传输是面向连接可靠的传输,如果TCP参数设置不当,将造成TCP层的开销将很大,通常TCP层到应用层之间的开销在3%左右,如果进行数据业务优化时发现TCP层的开销大于10%,则需要重点进行TCP层的优化,而TCP层的优化主要通过上述说的五个参数进行优化,将这五个参数优化到合理的值后,TCP层的开销可控制在5%以内。

4.5、应用层优化分析

通常应用层有HTTP应用、FTP应用、发邮件等应用,而对于HTTP、FTP、发邮件等在无线侧及终端侧可优化的内容较少,只要把下层的优化做好了,位于最上层即应用层的性能就好了,但我们必须了解上层各类应用对前、反向资源的占用情况,这样才能很好进行底层的优化。

表五为笔者测试分析的各类应用层应用类型对前、

反向资源的占用情况。

前向流量（KB反向流量（KB反_前向流量比反向最高

流量

反向平均

前向最高

前向平均

FTP下载436.815.33.50%10.84.8175.4107.5HTTP打开网页399.857.114.28%41.53.5121.824HTTP内下载文件555.928.45.11%9.13134.658.4Foxmail收邮件1230604.88%179.5100.2144.8Foxmail发邮件38.8622.61604.64%11.13.687.358FTP上传41.8539.91291.63%95.239.115.83

表五应用层各类应用对前、反向资源的占用情况

从上表中我们发现,下载类及