常在线数据业务特性及模型研究报告报批稿Word格式文档下载.docx
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2011.12.2
根据向委托方汇报结果修改报告，形成送审稿
V4.0
2012.1.15
根据评审意见修改报告，形成报批稿
目录
1常在线数据业务介绍4
1.1移动互联网介绍4
1.2移动互联网的特点5
1.3移动互联网时代的业务分类7
2常在线数据业务特性研究8
2.1QQ业务特性8
2.1.1智能终端上应用QQ业务特性研究12
2.1.2无线网卡上应用QQ业务16
2.2手机炒股业务17
2.3视频点播业务19
2.3.1智能终端上应用视频点播业务19
2.3.2无线网卡上应用视频点播业务21
2.4常在线数据业务特性对比22
3常在线数据业务模型研究23
3.1业务模型研究23
3.2信令模型研究24
3.3话务模型分析26
4主流业务特性研究27
图目录
图11互联网业务发展预测5
图12中国互联网普及率6
图13智能终端发展趋势7
图21QQ业务在中国电信EVDO网络的应用8
图22某省基于业务下行流量分布9
图23某省基于业务上行流量分布10
图24某省业务分布11
图25手机QQ的心跳跟踪12
图26智能终端上应用QQ业务前向速率13
图27智能终端上应用QQ业务反向速率13
图28在多款智能终端上应用QQ业务流量的对比15
图29无线网卡上应用QQ业务前向流量16
图210无线网卡上应用QQ业务反向流量17
图211手机炒股业务前向速率18
图212手机炒股业务反向速率18
图213手机炒股业务在多款智能终端上应用对比19
图214智能终端上应用视频点播业务前向流量20
图215智能终端上应用视频点播业务反向流量20
图216在多款智能终端上应用同一视频业务流量对比21
图217无线网卡上应用视频点播业务前向流量22
图218无线网卡上应用视频点播业务反向流量22
图31EVDO呼叫流程25
表格目录
表格21三款智能终端网络连接情况14
表格22默认心跳周期14
表格23测试终端的型号及操作系统15
表格31业务模型23
表格32信令模型26
表格33DO用户话务模型26
表格41多种移动互联网业务模型27
1
常在线数据业务介绍
1.1移动互联网介绍
随着移动通信市场的开放，移动数据业务也呈现出多种新特征，表现为互联网化、媒体化、生活化、视频化和互动化。
其中，移动数据业务的互联网化是当前3G数据业务的最重要特征。
随着移动通信网对数据支持能力的提升，传统互联网的业务开始逐渐向移动网络转移，基于3G的移动互联网业务不但具备了传统互联网上的各种功能，还把数据传输、邮件、音频视频下载等各种数据业务纳入到移动互联网的范畴。
数据统计发现数据流量于2009年12月期间超过语音流量，2010年数据流量为语音流量的1.5倍。
有专家指出，目前全球数据流量可能将为语音流量的2倍。
而另据爱立信首席技术官埃里克松估算，到2015年移动网络上的数据流量将达到语音的30倍，2020年时将扩大到1000倍。
移动互联网业务和应用包括移动环境下的即时通信、网页浏览、文件下载、位置服务、在线游戏、视频点播和下载等等业务。
随着宽带无线移动通信技术的进一步发展和Web应用技术的不断创新，移动互联网业务的发展将成为继宽带技术后互联网发展的又一个推动力，为互联网的发展提供一个新的平台，使得互联网更加普及，并以移动应用固有的随身性、可鉴权、可身份识别等独特优势，为传统的互联网类业务提供了新的发展空间和可持续发展的新商业模式；
同时，移动互联网业务的发展为移动网带来了无尽的应用空间，促进了移动网络宽带化的深入发展。
从最初简单的文本浏览、图铃下载等业务形式发展到当前的与互联网业务深度融合的业务形式，移动互联网业务正在成长为移动运营商业务发展的战略重点。
世界各国都在建设自己的移动互联网，各个国家由于国情、文化的不同，在移动互联网业务的发展上也各有千秋，呈现出不同的特点。
一些移动运营商采取了较好的商业模式，成功地整合了价值链环节，取得了一定的用户市场规模。
移动互联网发展非常迅猛，以娱乐类业务为例，目前，基于手机的娱乐内容已经成为运营商发展的重要战略。
移动互联网是电信、互联网、媒体、娱乐等产业融合的汇聚点，各种宽带无线通信、移动通信和互联网技术都在移动互联网业务上得到了很好的应用。
从长远来看，移动互联网的实现技术多样化是一个重要趋势。
下图给出思科预测的未来5年全球移动数据业务流量趋势，从图中可以看出，增长率最快的是M2M和视频，分别是109%和102%，而到2015年，业务量最大的业务是视频，占总业务的66%，其次分别是数据、文件共享、M2M和VoIP，占比分别是22%、6%、5%和1%。
图11互联网业务发展预测
1.2移动互联网的特点
1、多样化的互联网业务应用日益广泛
根据2010年7月15日中国互联网络信息中心（CNNIC）发布的《第26次中国互联网络发展状况统计报告》，中国网民规模达到4.2亿，较2009年底增加3600万人；
互联网普及率攀升至31.8%，较2009年底提高2.9个百分点。
手机网民规模达2.77亿，半年新增4334万，增幅为18.6%。
其中只使用手机上网的网民占整体网民比例提升至11.7%。
另外宽带网民规模为36381万，使用电脑上网的群体中宽带普及率已经达到98.1%。
在中国电信EVDO网络上移动互联网业务比例越来越大，QQ、WEB浏览、微博、在线游戏等业务已成为渗透率较高的业务。
图12中国互联网普及率
2、智能终端广泛应用
智能终端已成为互联网时代的主要载体。
智能终端通常使用的操作系统有：
Symbian、WindowsMobile、iOS、Linux（含Android、Maemo、MeeGo和WebOS）、PalmOS和BlackBerryOS。
因为可以安装第三方软件，所以智能手机有丰富的功能。
智能终端特点有：
具备无线接入互联网的能力，支持的业务多样性，具有开放性的操作系统，可以安装更多的应用程序，使智能手机的功能可以得到无限扩展。
智能终端发展迅猛，2010年全球智能手机销量增长72%，达到2亿6000万部，推动全球手机销量增长至16亿部；
2010年第四季度Android手机销量超过Symbian手机，市场份额增长逾两倍至32.9%，超过苹果的16%；
美国C网运营商Verizon2010年新增1000万智能机用户；
2010年国内智能手机销量超过4000万部。
图13智能终端发展趋势
1.3移动互联网时代的业务分类
互联网业务的广泛应用对网络资源的冲击不可忽视，不同业务的应用对网络资源的需求不同，同一种业务在不同终端上应用对网络资源的需求也不同。
为深入研究移动互联网对网络资源的冲击，从资源占用角度，把常在线数据业务划分为三种：
Ø
小流量频繁连接业务：
流量小，速率需求低，但是信令交互频繁，如QQ业务、天翼live业务；
小流量常连接业务：
流量小，速率需求低，持续连接，如手机炒股业务；
大流量常连接业务：
流量大，速率需求高，持续连接，如视频点播业务、FTP下载业务；
需要注意的是，同一种业务在不同平台上应用，特性不同，对资源占用情况也不同，如QQ业务在智能终端上应用，属于小流量频繁连接业务，在无线网卡上应用，就属于小流量常连接业务。
研究业务对网络资源的影响，需同时考虑业务的应用特性和应用平台特性，本文将以QQ业务在智能终端上应用、QQ业务在无线网卡上应用、手机炒股业务、视频点播业务在智能终端上应用、视频点播业务在无线网卡上应用等五种场景分别研究。
2常在线数据业务特性研究
业务特性研究，重点研究业务特性对网络资源的影响，业务特性可包括：
平均呼叫保持时长、休眠时间、连接频率、前向速率需求，反向速率需求，被叫比例等。
2.1QQ业务特性
QQ业务是中国电信EVDO网络上应用最为广泛应用的业务，特点是数据流量低，交互频繁。
QQ业务在校园渗透率较高，在年轻人群体中应用广泛。
在中国电信EVDO网络上承载QQ业务如下图：
图21QQ业务在中国电信EVDO网络的应用
统计2010年11月8日和2010年11月9日某省前、反向流量发现，以QQ为主的即时通信业务流量只占全网流量的4%-5%。
图22某省基于业务下行流量分布
图23某省基于业务上行流量分布
分析某省数据发现，应用即时通信业务的用户比例高达20%-30%，该省位于北方，属于经济欠发达区域，在经济和教育发送的南方省市，即时通信的用户比例将更高。
图24某省业务分布
在QQ业务应用中，用户不聊天时，QQ用户和服务器之间平均每2-3分钟发送一次心跳包。
QQ的心跳跟踪如下图2-4所示：
每隔120秒进行一次心跳，由终端发起的心跳连接。
114.219.232.167是终端的IP地址，61.155.164.60是QQ服务器的IP地址。
图25手机QQ的心跳跟踪
2.1.1智能终端上应用QQ业务特性研究
在智能终端上应用QQ业务，特点是前、反向速率较低，资源占用较少，但是信令交互频繁，对承载空口信令的控制信道和接入信道有一定影响。
一、激活连接比例
据大量测试发现，在QQ终端正常通信场景下，50个激活态QQ用户占用空口连接数均值为17，峰值为38，平均激活连接比例约为35%，最大激活连接比例约为75%，这是在测试情况下得到的测试结果，实际情况低于测试结果。
50部激活态手机QQ反向业务信道突发吞吐量总和平均小于150kbps，平均每用户反向速率约等于3kbps。
二、连接频率
使用中兴N600终端做业务模拟测试，中兴N600终端是2011年中国电信校园网主推的千元智能机，操作系统为Android系统，同时支持CDMA1X及EVDO。
大量测试发现，QQ用户每小时连接85次，其中主叫比例约为45%，约38次，被叫比例约为55%，约47次。
连接保持时间短，平均每次连接保持时间约为18.7秒，释放至下次连接的休眠时间短，平均休眠时间约为23.7秒。
同时发现用户休眠后，若由QQ用户发送信息，触发主叫连接，在此连接中，激活休眠定时器15秒；
若由网络给该用户发送信息，触发被叫连接，在此连接中，激活休眠定时器5秒；
另外发现网络侧触发的被叫有几种情况：
1、其他QQ用户给该用户发信息，触发被叫；
2、QQ用户登录上线、在线状态改变、下线等操作时，网络侧会分别给他的在线好友发数据包，不管他的好友是处于激活态还是休眠态；
3、手机休眠后，即使无数据发送，网络侧不定时寻呼手机，以中兴N600为例，在8个小时内，共发生238次寻呼，平均约2分钟一次，从上次释放至下次连接的间隔时间无规律，最短约0.5秒，最长约20分钟。
产生此类现象的可能性有：
智能终端的一些内部软件与服务器有心跳机制；
黑客攻击，一些黑客软件逐个端口、IP扫描。
三、资源占用
应用QQ业务时，打开QQ软件及打开聊天窗口时，突发速率稍高，在CI=5dB的场景，可达50kbps，但是在QQ用户聊天时，前、反向速率很小，智能终端QQ用户与宽带QQ用户聊天时，在用户发送、接收消息的瞬间，前向速率在15kbps以下，反向速率在5kbps以下，一小时前向吞吐量在1Mbyte以下，反向吞吐量在300kbyte以下，前、反向速率不对称；
在CI=5的环境测试，5分钟占用时隙只有300个左右，时隙资源需求很低。
图26智能终端上应用QQ业务前向速率
图27智能终端上应用QQ业务反向速率
四、智能终端上应用QQ业务特性总结
根据中兴N600终端业务模拟测试结果可知，在智能终端上应用QQ业务属于小流量频繁连接业务，具有典型的小流量频繁连接业务特点：
速率较低，前向突发速率在15kbps以下，反向突发速率在5kbps以下；
时隙资源占用少，时隙占用率只有0.17%左右，吞吐量在2Mbyte/Hour以下；
连接频繁，1小时内连接85次，平均每分钟连接1.42次，对信令资源影响较大；
连接保持时间短，平均每次连接保持时间约为18.7秒，休眠时间短，约为23.7秒，对空口资源影响较小。
五、其他智能终端上应用QQ业务的情况
为验证中兴N600测试结果，对其他智能终端应用特性做了大量调研工作，发现每款终端特性不尽相同。
华为C8500终端，开机即做PPP连接。
对于中兴N600终端，只有用户主动连接后，才可能产生寻呼，但是对于华为C8500，只要用户开机，即可能产生寻呼，华为C8500也是2011年中国电信校园网主推的机型之一，这款手机的大量入网，可能产生不必要的寻呼消息，对网络带来一定影响。
表格21三款智能终端网络连接情况
终端类型
操作系统OS
PPP建立
释放空口
默认心跳周期（分钟）
C8100
Windowmobile6.1
第一次业务
5s无业务释放
-
C8500
ANDROID2.1
开机即建立
15
iPhone
IOS
开机即建立
5s无业务释放
10-15
上表中默认心跳周期是指没有其他业务下操作系统和网络的交互周期，和网络侧触发寻呼的第三种情况相同。
这三款终端，与网络连接且分配公网地址后，不应用任何业务，每小时因网络寻呼导致空口激活50～120次，与中兴N600终端情况类似。
表格22默认心跳周期
接入点
被激活次数/按小时
流量
CTWAP
CTNET
50~120
2.05KB
对多款中国电信主流智能终端做了详细的测试，包括：
XT800、华为C8600、酷派N900+、华为C8600新、XT800新、三星SCHi909、黑莓9630、黑莓9530、HTCT9199、三星SCHi899、酷派N930、华为C8500、MOTO-ME811，测试发现在这些终端上应用QQ业务时，平均每小时呼叫87次，寻呼47次，流量208kbits。
与中兴N600测试结果接近。
同时发现每款智能终端的前、反向流量有所差别，华为C8600和三星SCHi899上行数据流量较大。
图28在多款智能终端上应用QQ业务流量的对比
表格23测试终端的型号及操作系统
终端型号
操作系统
XT800
Android2.1
华为C8600
酷派N900+
WindowsCE6.0
华为C8600新
XT800新
三星SCHi909
黑莓9630
Blackberry5.0
黑莓9530
HTCT9199
WindowsMobile6.5
三星SCHi899
Android1.5
酷派N930
Android2.2.1
华为C8500
MOTO-ME811
2.1.2无线网卡上应用QQ业务
在无线网卡上应用QQ业务和在智能终端上应用QQ业务对网络资源影响不同，无线网卡连接电脑上网时，由于操作系统、杀毒软件及各种软件心跳周期的原因，随时有前、反向数据包，很少会触发休眠定时器超时。
一、连接频率
测试时使用华为EC1261无线网卡，操作系统分别为WindowsXP系统和Win7系统，每小时释放、连接约3-4次，平均每次呼叫保持时长约为20分钟，平均休眠时间少于10秒，一般都是电脑主动发起无线连接，被叫比例很小，观察8个小时的周期，释放、连接30次，无被叫。
二、资源占用
与在智能终端上应用QQ业务类似，打开QQ软件及打开聊天窗口时，突发速率较高，在CI=5dB的场景，可达300kbps，但是在QQ用户聊天时，前、反向速率很小，在用户发送、接收消息的瞬间，前、反向速率在15kbps以下，前、反向速率对；
在没有软件自动更新情况下，一小时前、反向吞吐量在3Mbyte以下。
在CI=5的环境测试，5分钟占用时隙只有400个左右，时隙资源需求很低，但是空口资源占用较多，一个用户持续连接，占用一个MACIndex，反向Pilot、ACK、DRC、DSC、RRI信道持续发送功率，对反向ROT有一定影响。
图29无线网卡上应用QQ业务前向流量
图210无线网卡上应用QQ业务反向流量
三、无线网卡上应用QQ业务特性总结
在无线网卡上应用QQ业务属于小流量常连接业务，特点为：
速率较低，突发速率在15kbps以下
时隙资源占用少，时隙占用率只有0.22%左右，吞吐量在3Mbyte/Hour以下；
连接次数少，单用户每小时约释放、连接3-4次，对信令资源影响较小；
连接保持时间长，平均每次呼叫保持时间约为20-30分钟，对空口资源影响稍大。
2.2手机炒股业务
在中兴N600终端上应用手机炒股业务，与在无线网卡上应用QQ业务特性相近，都具有小流量常连接业务的特点，但是在不同类型智能终端上应用手机炒股业务，特性差异较大。
使用中兴N600终端应用手机炒股业务时，在用户使用过程中，持续连接，不中断，无休眠现象，无被叫。
在CI=5dB的场景，前、反向速率很小，在信息更新时，前向速率在15kbps以下，反向速率在10kbps以下，一小时前向吞吐量在2Mbyte以下，一小时反向吞吐量在1Mbyte以下；
在CI=5的环境测试，5分钟占用时隙只有650个左右，时隙资源需求很低。
图211手机炒股业务前向速率
图212手机炒股业务反向速率
三、智能终端上应用手机炒股业务特性总结
在智能终端上应用手机炒股业务属于小流量常连接业务，具有典型的小流量常连接业务特点：
速率较低，前向突发速率在15kbps以下，反向突发速率在10kbps以下；
时隙资源占用少，时隙占用率只有3.6%左右，吞吐量在2Mbyte/Hour以下；
持续连接，无休眠现象，对信令资源影响较小；
连接保持时间长，对空口资源影响较大。
四、其他智能终端上应用手机炒股业务的情况
为验证中兴N600测试结果，对其他智能终端应用特性做了大量调研工作，发现在不同智能终端上应用手机炒股业务特性差异较大，XT800、华为C8600、酷派N900+、黑莓9630、酷派N930、华为C8500六款智能终端特性与中兴N600相同，在业务应用时不会进入休眠状态，但是三星SCHi909、HTCT9199、三星SCHi899、ME811、中兴CR750五款智能终端特性与中兴N600不同，在业务应用时会进入休眠状态。
其中HTCT9199会频繁拆除、连接空口链路，10分钟释放、连接次数约1200次，但是由于手机炒股业务的应用特性，每次连接都是主叫连接，无被叫。
在HTCT9199等终端上应用手机炒股业务属于小流量频繁连接业务，但是对DO同步控制信道无影响，对异步控制信道及接入信道有一定程度的影响。
图213手机炒股业务在多款智能终端上应用对比
2.3视频点播业务
视频点播业务是中国电信重要业务之一，在该业务研究中，智能终端上应用，以天翼视讯为例，无线网卡上应用，以优酷业务为例。
在无线网卡上应用视频点播业务时，视频图像较大，速率需求较大。
2.3.1智能终端上应用视频点播业务
使用中兴N600终端做天翼视讯业务时，在用户使用过程中，持续连接，不中断，直至一个视频播放完成，一个视频长度不固定。
在CI=5dB的场景下，前向速率在200kbps左右，反向速率很低，低于5kbps，约2kbps；
前、反向速率不对称，影响反向ROT的主要是开销信道，不是数据信道。
做天翼视讯业务时，若用户点播的业务是连续剧、动画片等，视频长度约40分钟，若用户点播的业务是在线新闻，视频长度在1-5分钟左右。
图214智能终端上应用视频点播业务前向流量
图215智能终端上应用视频点播业务反向流量
三、智能终端上应用视频点播业务特性总结
在智能终端上应用天翼视讯业务时，具有典型的大流量常连接业务特点：
前向速率约为200kbps左右，反向速率低于5kbps，约2kbps；
时隙资源占用较多，与无线环境好坏及点播文件的大小有关
连接不频繁，一个视频点播对应一次连接，休眠一次，休眠时间无规律，与用户行为有关，对信令资源影响较小；
连接保持时间长无规律，与用户行为有关，若无线覆盖较好，速率较高，连接时间短于视频长度，若无线覆盖较差，速率较低，连接时间长于视频长度，对空口资源影响较大。
四、其他智能终端上应用视频点播业务的情况
在HTCT9199、XT800新、华为C8500、酷派N900+、三星SCHi909、中兴CR750这几款智能终端上应用同样的视频点播业务，发现下行流量有一定差别，XT800新下行流量最大，HTCT9199与中兴CR750流量最小，可以说明在不同智能终端上应用相同的业务，对网络资源的需求和网络质量的影响不同。
图216在多款智能终端上应用同一视频业务流量对比
2.3.2无线网卡上应用视频点播业务
用户通过无线网卡连接网络做视频点播时，点播的视频大小差别较大，有些用户习惯在线看影视剧，点播的视频持续时间较长，一般在40-120分钟，有些用户习惯在线看短播搞笑剧及新闻等，持续时间在10分钟以下。
用户通过无线网卡做视频业务，空口连接不中断，属于常连接状态。
前向速率取决于无线环境和可用的网络资源，在CI=5dB的场景，前向速率可达800kbps-1500kbps，反向速率在30kbps左右，反向速率不高，前、反向速率不对称，影响反向ROT的主要是开销信道，不是数据信道。
几种业务对比，在无线网卡上应用视频点播业务，对前向时隙资源需求最大，对反向ROT影响最大。
图217无线网卡上应用视频点播业务前向流量
图218无线网卡上应用视频点播业务反向流量
在无线网卡上应用天翼视讯业务时，具有典型的大流量常连接业务特点：
前向速率最高可达1500kbps，反向速率在30kbps左右；
时隙资源占用最多，与无线环境好坏及点播文件的大小有关；
持续连接，不休眠，对信令资源影响较小；
连接保持时间长无规律，与用户行为
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