50 GSM BSS 网络性能PS KPI下载速率优化手册.docx

1、50 GSM BSS 网络性能PS KPI下载速率优化手册产品名称密级GSM BSS内部公开产品版本Product version共22页GSM BSS 网络性能PS KPI（下载速率）优化手册(仅供内部使用）拟制:GSM&UMTS网络性能研究部日期：2008-2-29审核:日期：审核:日期：批准:日期：华为技术有限公司版权所有 XX修订记录日期修订版本修改描述 作者2008-2-291.0初稿完成王光华2008-11-11.1重新整理耿海建001054432008-12-171.1依评审意见修改耿海建001054432009-7-301.1新增“涉及特性”杨召青目 录1 总体介绍 71.1

2、E)GPRS网络在端到端应用中的地位 71.2 CQT和DT简介 81.3 E)GPRS网络的性能基线 81.4 信道资源管理算法简介 91.5 链路质量管理算法简介 121.6 链路同步/信道同步的机理 152 下载速率问题定位思路 152.1 闲时、大文件、CQT下载定位问题 152.1.1 不能分配四条信道或不能稳定占用四条信道 172.1.2 不能稳定占用高编码 172.1.3 误块 182.1.4 控制块比例过高 192.1.5 TBF异常释放 222.1.6 RLC层速率高但应用层速率低 232.2 CQT下载比拼测试 232.3 闲/忙时DT下载比拼测试 243 总结 253.1

3、 问题定位 253.2 日常优化 274 附录 284.1 附录1：相关叁数说明 284.2 附录2：服务器和便携机优化参数说明 28图目录 图1 GPRS组网图 7图2 GPRS协议栈的有效负荷 9图3 信道分配示例 10图4 理想情况下大文件下载TEMS LOG文件显示信息 16图5 理想情况下大文件下载应用层跟踪文件 16图6 分组上行指配（左）和时隙重指配（右）消息中指配的时隙 17图7 Packet Downlink ACK/NACK中位图来判断丢块情况 18图8 MS的PDP上下文 19图9 PCU上报给SGSN的MS流控数据 20图10 MS侧跟踪的应用层数据 21图11 通过分

4、组ACK消息来判断是否是TBF异常释放 23图12 搬迁前（左）和搬迁后（右）无线环境比较 24图13 邻区配置和重选参数不合理导致的频繁重选 25表目录 表1 BEP和编码方式的对应表格 12表2 各种编码方式的空口要求 13表3 各种编码方式Abis口时隙要求 14文档摘要和缩略语关键词： CQT、DT、下载速率、摘 要：下载是一个从MS端到FTP服务器端的一个端到端的服务过程，GPRS网络在其中充当一个传输层的作用。本文阐述这样一个端到端的过程，说明如何排查端到端过程中各个节点对下载速率的影响，然后重点说明如何优化GPRS网络。缩略语清单：缩略语英文全名中文解释GPRSGeneral P

5、acket Radio Service通用分组无线业务EGPRSEnhanced GPRS慢速随路控制信道MSMobile Station移动台CQTCall Quality Test呼叫质量测试DTDrive Test驱车测试FRFrame Relay帧中继GBRGuarantee Bit Rate比特速率保证PCUPacket Control Unit分组控制单元SGSNServing GPRS Support NodeGPRS服务支持节点BSSBase Station System 基站系统BSCBase Station Control基站控制器BTSBase Transceiver S

6、tation基站收发信台GBGSN-BSS InterfaceGSN-BSS 接口UmRadio Interface for GSM BSSGSM 无线接口TBFTemporary Block Flow临时块流RLCRadio Link Control 无线链路控制MACMedia Access Control 媒体接入控制MCSModulation and Coding Scheme调制编码方案LALink adaptation链路适配IRIncremental redundancy增量冗余参考资料1 EDGE DT下载速率优化思路和案例汇总，Support网站，2008-6-262 TCP

7、/IP详解 卷1：协议，W.Richard Stevens，2008-43 GPRS网络技术，摩托罗拉工程学院，2005-6-1 GSM BSS 网络性能PS KPI（下载速率）优化手册总体介绍本文前几章对下载过程，性能分析做比较详尽的阐述。对于只关心GPRS网络优化的，可直接从第三章看起。本文说明定位问题的工具主要是TEMS，Ethereal/Wireshark，各网元的消息跟踪和浏览工具。本文主要基于传输类型为：Abis口TDM方式，GB接口FR方式。对其它传输方式后续再补充。E)GPRS网络在端到端应用中的地位从端到端的应用来说，MS相当于客户端的网卡，通过GPRS网络连接到路由器（GG

8、SN），再连接到Internet。与我们正常有线上网的网络连接过程是相同的。区别在于我们通过网线直连路由器的方式变成了通过GPRS网络来连接。这GPRS网络较之100M（或更高带宽）网线来说，有较大的RTT时延，较小的带宽；且时延容易突变，带宽容易振荡。而GPRS网络，从下载速率的角度讲，优化的目标就是较大的带宽和较小的时延（小时延对下载小文件是很有利的）。下图是一个GPRS的组网图：图1 GPRS组网图这是一个比较典型基于E1传输的组网图，其中，每一个接口均可以采用直连方式，GB接口传输也可同Gabis口一样采用时隙交叉设备（简称DXX设备）。PCU如果采用外置，则PCU提供GB接口，PCU

9、与BSC之间存在Pb接口，一般采用E1直连方式。CQT和DT简介运营商主要通过CQT和DT两种方式来考核GPRS网络在速率方面的性能。那运营商为什么要选择CQT和DT来考核网络性能呢？CQT即定点测试，一般选择无线环境比较好，且C/I波动较小的地方进行测试，闲时的CQT测试，可以验证从Um口到Gi口所有网元、传输有没有问题，此时的CQT测试可以绝对的反映设备性能；忙时的CQT测试，还可以验证资源（如信道、abis资源、Gb资源等）管理算法的优劣。但忙时的CQT测试，也带来了很大的随机性，比如当测试时有另外一个用户也在做下载业务，下载速率就可能会受到较大影响，此时的CQT测试不能绝对的反映设备性

10、能，因为资源配置多少影响较大，只能用于搬迁前后对比。DT，即Drive Test，较之CQT来说，存在较大的C/I波动；存在小区重选。较之CQT测试的考察对象来说，还可以考察无线覆盖、干扰等情况；可以考察编码方式调整算法的优劣；可以考察小区重选时PCU处理上的优劣（基于现在还未实现PS切换的功能）。但也带来一定的随机性，比如遇到红灯时，处于C/I较好还是深衰落点对整个DT的平均速率有较为明显的影响。 说明 编码方式调整算法，也称之为链路质量控制算法，或IR/LA算法。调整的原因是各种编码方式需要的无线质量（C/I）是不同的。对于一定的C/I条件，选择一个合理的编码方式，可以在单位时间内发送的数

11、据量和重传率方面取得一个最好的平衡。从而使速率最大化。E)GPRS网络的性能基线首先要计算一个在资源保证的情况下，产品的性能是可以达到的理论极限值的。假设服务器与手机协商的TCP的MSS值为1460（此为以太网上运行的TCP/IP的默认数据段长度），采用Ethernet封装，加上20字节长的默认TCP包头和20字节长的默认IP包头；且中间网络MTU值均为1500，即不会分片；手机与SGSN协商的LLC PDU的长度为506；空口采用MSC9编码方式，数据拆分和封装如下图所示：图2 GPRS协议栈的有效负荷 说明实际上，如果MSS值为1450字节，正好拆成3个SNDCP包，封装效率最高。可以计算

12、，当MSS值为1460字节时，至LLC层效率为：1460/（1460+20+20+13+24）94.99%；当MSS值为1450字节时，LLC层效率为：1450/（1450+20+20+10+18）95.52%。我们知道，对于EGPRS，采用MCS9编码，单信道的理论速率为59.2Kbps，如果采用4个信道来传输，有一个信道作为控制信道，在未合入“上行扩展模式下Uplink ACK/NACK优化方案”时，控制消息大概占该信道数据的19%；合入优化方案时大概占2%。所以，速率为59.2*（4-2%）235.616kbs，再乘以LLC层的效率，则理想情况下的应用层最大速率为235.616kbps*

13、95.52%225.06kbps。那么，什么情况下，才能接近这个理论值呢：首先要下载一个大文件，因为在下载文件的初期，TCP连接刚建立，TCP采用慢启动机制，所谓慢启动，可以认为是TCP层在不了解网络传输带宽和质量，以及已知网络传输带宽变小或质量变差时，采用缓慢下发数据以保证不会导致网络拥塞。所以，初始下发数据量是不够的。其次每一个环节都尽可能不丢包/帧/块，如图1所示，包括IPBB、核心网、GB接口、PCU、Gabis口、BTS和Um。再次，每一个接口流控都不应控制到数据不够空口带宽发送的程度。最后，要保证无线口的带宽：占用尽可能多的信道（现在大部分测试手机多时隙能力为10或11，下行最多占

14、4时隙）；无其它手机复用；并且能稳定采用MCS9编码方式。信道资源管理算法简介给MS分配尽可能多的信道是保证无线口带宽的一个基础。现在信道资源管理算法基于手机的最大能力进行分配（即手机的多时隙能力对应几个信道，则尽可能的给它分几个信道），尽可能的使TBF在信道间均衡。块资源的分配基于保证GBR用户的基础上，公平性最好的原则，即对复用在一个信道的所有TBF采用轮流调度。整个信道资源管理算法体系包括：信道分配、动态信道转换/释放和负载均衡。信道资源包括CS的信道池（CSD）和PS的信道池（PSD），在配置完成以后，静态PDCH信道被划为PSD中，动态信道被划到CSD中。动态信道转换就是把CSD中的

15、部分信道划到PSD中，包括由于多时隙能力不满足、EGPRS手机分配到GPRS信道上、以及负荷超过“上/下行复用动态信道转换门限”等原因触发；信道分配就是在PSD中寻找到最优的信道组分配给MS；负载均衡则是在一个定时周期内对所有的TBF进行一次重分配，尽量使每个信道上的负荷达到均衡。信道资源管理算法非常复杂，我们采用一个典型配置，手机做下载过程为例来说明。下图给出了一个信道分配示例。配置：“小区下最大PDCH比率门限”100；“上/下行复用动态信道转换门限”12/12；“PDCH上/下行复用门限”70/80；“载频上最大的PDCH数”8； 图3 信道分配示例1）初始接入时（此时不管是否知道手机的

16、多时隙能力），PSD中仅有一条信道，则将上下行均分配在该信道上。并且发现不满足多时隙能力，多时隙能力支持下行4时隙，但现在仅占1时隙，开始动态转换，将3个TCH信道转成PDCH信道。2）经过4.5S后触发负载均衡的流程，对该TBF再一次进行信道分配，由于此时一般流量检测还检测不出来，认为属于中性业务，按3（下行）+2（上行）的形式进行分配，此时分配5、6、7给手机的下行。3）经过4.5S后的业务类型判断，此时判断为下载业务，重新给该手机指配为4+1的形式，分配4、5、6、7给该手机的下行。4）此时，又一个手机接入，初始为中性，分配4、5、6给该手机。（因为上行6时隙已经被第一个手机占用，该手机

17、来时，会尽量上行不复用在一起，故会先配置5时隙给该手机，然后依据多时隙的限制，分配4、5、6给该手机的下行）。5）此时发现不满足该手机的多时隙能力，需要再转一条信道过来，于是根据优先级，将时隙3转过来，对该手机触发一次时隙重分配。6）此时，所有信道上的TBF总数为8个，占用信道5个，所以，复用度为8/51.61.2，由负荷高开始触发动态信道转换，转换数目为8/1.25+12（即“小区中总的TBF数/动态信道转换门限已经占用的PDCH数目+1”，其中1是为了取整考虑），且满足“小区下最大PDCH比率门限”和“载频上最大的PDCH数”的限制，则将时隙1，2转过来，在对该TBF进行负载均衡时，触发将

18、该TBF分配到1，2，3，4上去。最后说明一下，信道分配的约束条件，当信道分配不满足MS的多时隙能力，可从以下这些情况进行考虑： 信道类型，如果配置为EGPRS专用信道不能分配给GPRS手机；配置为EGPRS优选信道，如果已有EGPRS手机在该信道上，则不能分配给GPRS手机，如果有GPRS手机在该信道上，则会把该GPRS调整出去。 当信道复用达到“PDCH上/下行复用门限”时，该信道不可分配。 信道异常（如信道失步）时不可分配。 非连续信道不可分配。 当“是否允许E下G上”设置为不允许时，如果有EGPRS手机的下行TBF在该信道上，上行不可分配给GPRS手机，如果有GPRS手机的上行TBF在

19、该信道上，则下行不可分配给EGPRS手机。 当“是否允许跨载频重指配”设置为否时，即使初始分配的载频不能满足手机的多时隙能力，也不能重新指配。 当“分组域内外圆切换策略”设置为“不允许内外圆之间的切换”或“只允许内圆到外圆的切换”时，内圆信道不可分配。 无可用Abis口时隙时，该信道不可分配。 对于外置PCU，无可用PCIC资源时，该信道不可分配。动态信道转换的约束条件如下： 当“（静态PDCH信道数+已转换的动态信道）/所有的业务信道数”达到“小区下最大PDCH比率门限”时，不可再转动态信道。 当载频上PDCH数达到“载频上最大的PDCH数”时，不可再转动态信道。 当载频上已用Abis口时隙

20、达到“载频上最大的Abis口时隙数”时，不可再转动态信道。 语音业务占用时不可转换。 当同心圆信道转换属性设置为“仅在外圆转换时”，内圆信道不可转换。 说明MS的多时隙能力是指MS最大能支持的下行信道数和上行信道数，以及在上/下行信道之间应间几个时隙。一般的测试手机多时隙能力为10、11，支持3（下行）+2（上行）和4+1两种分配方式。对于打开EDA功能且支持EDA的手机，还支持2+3的分配方式MS的多时隙能力，在两阶段接入或11bit一阶段接入时，PCU可以获取。对于8bit一阶段接入时，PCU初始不知道MS的多时隙能力。但MS在附着请求消息中会带上多时隙能力，此时，SGSN便会获取得到，在

21、该MS的TBF建立成功后，PCU和SGSN之间会通过定时的RA能力更新流程来获取该MS的多时隙能力。链路质量管理算法简介链路质量管理可以通俗的称为编码方式调整，因为高编码可以提供更高的速率，但对无线环境的要求也越高。编码方式调整算法是在更高的速率和更低的误块率之间取得最好的平衡。编码方式调整是基于MS上报的BEP来调整的，是属于滞后的调整方式，所以，编码调整的目的不是要完全跟随链路质量的变化，而是要跟随链路质量变化的规律，即其包络。而对于不同的场景（如高速），需要跟随的程度也不同，协议和算法对外也提供这个接口可调：“BEP周期”，用于控制上报BEP时，是对多少个块进行滤波。BEP周期越大，则滤

22、波的块数越多，则滤波越平稳。BEP周期越小，则最新的BEP值占的比例越大。对于高速场景建议将该值设置小一些。对于BEP的值与编码方式的关系，可以参见下表：表1 BEP和编码方式的对应表格CV_BEP01234567MEAN_BEP0MCS-3 MCS-3 MCS-3 MCS-3 MCS-3 MCS-3 MCS-3 MCS-3 1MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-3 MCS-3 MCS-3 MCS-3 2MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-3 MCS-3 MCS-3 MCS-3 3MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-3 M

23、CS-3 MCS-3 4MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-3 MCS-3 MCS-3 5MCS-6 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 6MCS-6 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 7MCS-6 MCS-6 MCS-6 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 8MCS-6 MCS-6 MCS-6 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 9MCS-6 MCS-6 MCS-6 MCS-5 MCS-5 MCS-5 MCS-5 M

24、CS-5 10MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-5MCS-5MCS-5MCS-511MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-5MCS-5MCS-612MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-613MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-614MCS-7MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-615MCS-7MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-616MCS-7MCS-7MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-6MCS-61

25、7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-718MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-719MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-720MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-721MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-7MCS-722MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-823MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-824MCS-8

26、MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-825MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-826MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-8MCS-927MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-928MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-929MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-930MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-931MCS-9MCS-9M

27、CS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9MCS-9以上是发送新块选择编码的方法，对于重传块呢，对于GPRS来说，采用与第一次发送的编码方式相同的块；对于EGPRS来说，可以采用较低的编码，根据三个因素来决定：刚才发送该块时的编码方式、与发新块的相同方式选择出编码方式、链路质量控制模式（IR还是LA）。会选择同簇的编码方式（如MCS3、MCS6、MCS9为一簇），根据IR还是LA决定是降几级，如刚才用MCS9，采用LA的方式有可能会要求降到MCS3，但是IR的方式可能降到MCS6就够了，因为在IR方式下，MS会缓存刚才未正确解出来的块的部分信息，再根据重传块的信息软合并进行解码，则有可能

28、解出来。所以，我们推荐测试时采用IR的方式。但有些MS软合并功能做得不好，或根本不做，有可能IR功能会带来负增益。需要考察编码方式选择的限制因素：1、 无线环境。下表给出了各种编码需求的无线信号的质量：表2 各种编码方式的空口要求编码方式手机接收电平要求（dBm）TU3下载干比要求（dB）MCS1-10213MCS2-10115MCS3-9916.5MCS4-9719MCS5-9818MCS6-9620MCS7-9323.5MCS8-90.528.5MCS9-86302、 Gaibs口的传输质量：如果副链失步，会导致编码调不上去。因为高编码不带同步头，在出现较为严重的滑码情况时，会限制选择高编码，而采用带同步头的低编码来进行传送。3、 Abis口时隙数目，下表给出了各种编码方式需求的16kbps的Abis时隙数目：表3 各种编码方式Abis口时隙要求EGPRSGPRS需要的Abis口16kbps时隙数目MCS1MCS2CS1CS21MCS3MCS6CS3CS42MCS73MCS8MCS94Abis时隙有如下几个用途：信令链路（OML，每个基站一条；RSL，每个载频一条）统计复用；语音信道（每个信道需要一条16kbps的时隙，）；PDCH信道（每个信道需要若干条16