基于用戶分級和業務分類的無線資源動態調控方案,中國移動通信研究院 2010年9月,提綱,項目背景和目標 現網問題概述 方案要素分解 方案效果預期 用戶級別和業務類型的區分 用戶分級方案 業務分類方案 用戶級別和業務類型的傳遞 標準qos參數傳遞流程 推薦方案：標準qos流程+dscp方案 整體方案參考實例 dscp替代方案 2g無線資源動態調控策略 用戶級別和業務類型的使用策略 多種無線資源調控手段 整體優化方案總結 現網改造要求 部署原則 改造量分析 下一步工作建議 附錄,項目背景和目標,現網問題概述 方案要素分析 方案效果預期,現網問題概述,由qq等即時通信類業務引起的ccch公共控制信道過載，導致cs尋呼擁塞 ccch過載： 根據省公司統計，qq的ccch消耗是其他業務（如網頁瀏覽和下載）的510倍，導致1.99%的小區（260個）ccch負荷超過紅色門限(1)，3.4%的小區（445個）超出黃色門限(0.9)。（來源：深圳公司） cs尋呼擁塞：部分省公司的商業區域，尋呼成功率長期低于90%，嚴重影響用戶感知,信令面,部分類型業務的pdch資源利用率較低，需針對性地優化無線資源調控策略 即時通信類業務流量低，網絡資源占比高，投入產出比非常低，需針對性管控,業務面,目標方案需基于對業務類型和用戶級別的區分，優化網絡資源調控策略。在信令面緩解ccch擁塞現狀，保證cs尋呼成功率；在業務面針對性管控投入產出比低的業務,方案要素分解,調控無線網資源,用戶級別 業務類型參數,pcc架構下的qos協商和dpi檢測,qos參數和 擴展參數下發,qos參數（用戶級別/業務類型）,信令/業務承載優化,ccch擁塞緩解 pdch效率提升,2,1,3,ggsn/pcef,ue,sgsn,pcrf,dpi,ue,nodeb,bts,hlr/boss,用戶簽約信息,業務信息,用戶狀態信息,方案效果預期,效果一：ccch擁塞緩解，cs尋呼成功率提升 cs和ps信令實現區分，cs尋呼消息優先發送 ps業務類型實現區分，即時通信業務信令延遲發送 對具有優勢數據業務的區域開啟多ccch信道，緩解信令擁塞,效果二：網絡整體pdch資源利用率獲得提升 ps業務類型實現區分，針對性配置物理資源 小數據量業務對pdch資源的浪費減少，小區可承載數據業務總量增大,效果三：高低端用戶獲得差異化服務質量保障 基于簽約和狀態信息實現用戶等級區分 系統負荷較大時，高端用戶的服務質量優先得到保障 應急場景下，高端用戶優先接入系統，獲得服務。,效果四：不同類型業務獲得差異化服務質量保障 基于價值、效率和安全性實現業務類型區分，業務歸類依據區域特性靈活可配 系統負荷較大時，高價值高效率業務優先使用資源,無線資源數據占比下降，單位資源收益提升,用戶級別和業務類型的區分,用戶分級方案 業務分類方案,限制部分低價值用戶對網絡資源的隨意占用，為高端用戶提供更優質的差異化網絡服務 提高用戶的粘滯度，避免高端用戶流失,用戶分級方案,管控原則 對用戶實行分級差異化管控，對高端用戶和優質客戶實行寬松的管控策略，對部分惡意用戶實行嚴格的管控策略 用戶分級原則 用戶分級應綜合考慮arpu貢獻、業務習慣、工作性質等因素，不宜過多也不宜過少 初步建議用戶級別控制在3個級別，具體用戶策略以市場部策略為準,目的,原則,用戶分級建議,金,銀,銅,ophone等鼓勵發展的3g手機用戶 全球通高端用戶、選擇高端套餐的數據卡用戶 軍隊，政府，企業領導,神州行、動感地帶用戶中絕大部分用戶 選擇中端套餐的數據卡用戶,神州行、動感地帶用戶中欠費風險高，arpu值低的用戶 選擇低端套餐的數據卡用戶 因某些原因被列入黑名單的戶,1. 用戶分級為三類: 金(高端)、銀(普通) 、銅(低端) 2. 采用符合標準的 qos arp參數（allocation/retention priority，分配/預留優先級）來標識用戶分級，在接入和擁塞情況，可以為優先級高的用戶進行優先調度和處理。 3. 具體的用戶分級策略由boss端確定，通過綜合優先級下發給pcrf，由pcrf映射為arp參數,本次試點的三類用戶分級建議：,arp=1,arp=2,arp=3,具體的用戶分級策略還需集團市場最終確定,現網不同業務的資源占比和資源效益差別較大；在無線資源一定的情況下，通過業務分類保證高價值業務質量，實現差異化服務，提高資源利用效率,業務分類方案,分類應兼顧業務收益價值和資源使用效率，同時也需考慮對自有業務的優先保證 考慮業務細分對設備改造的影響，現階段主要區分部分資源惡意占用的業務，后期可根據業務開展情況作進一步細分,目的,原則,業務分類列表（初期）,目前，對即時通信類業務進行管制是最迫切的需求，其次是提高高價值自有業務優先級的需求，初期以實現這兩個目的為主，對其他業務進行比較基本的分類 上表所示業務分類應用于當前試點階段。后續，如有明確的需求，可以對業務分類進行調整和擴充，各業務類型與綜合優先級的對應關系，也可以靈活的調整,考慮兼顧業務收益價值和資源使用效率，同時優先保證自有業務，在試點階段推薦對現網業務分為如下表所示四大類：,tc：業務類型標識。標準共定義了四種業務類型：會話類、交互類、流類和背景類。由于現 網中業務主要為交互類和背景類，故選用交互類和背景類標識。 thp：交互類業務處理優先級標識。可進一步區分交互類業務中自有業務和瀏覽類業務的優先級；從而影響無線側資源調控優先級。 上表為試點階段推薦使用的業務類型標識參數，后續可根據網絡實際需求，添加其他qos參數標識，如gbr。 核心網元的流控和其他控制功能亦可使用其他qos參數，如mbr，具體定義可參見附錄,業務分類和qos參數映射關系,采用ip包頭中的dscp字段和標準qos參數中的tc和thp參數和對業務類別進行標識，具體如下表：,dscp參數說明,dscp參數：ip報文頭域的一個字段，原用于表示差異化服務等級（differentiate service），用于ip報文在ip網絡的qos差異化傳輸處理。 通過此參數可以標識不同的業務（如qq），本方案中該參數只用于下行用戶數據報文ip頭的dscp。 為了不影響核心網正常傳輸，采用的不是gtp-u的ip頭中的dscp字段，而是業務數據包的ip頭中的dscp字段。,ip包：,用戶級別和業務類型的傳遞,標準qos參數傳遞流程 推薦方案：標準qos流程+dscp方案 dscp替代方案 整體方案參考實例,page 15,存在的問題： 當用戶同時使用qq和其他業務時，頻繁的業務變更會造成pdp update消息的乒乓效應，會使gn接口和gb接口的信令負荷急劇增加； 如果終端不支持pfc，則無法發起modify bss pfc流程，qos無法發送給bsc處理； pdp modify流程需要時間，對于即時通訊類等小數據量業務，可能pdp modify流程未完成而業務數據已傳完，無法體現效果，實時性差； 標準qos流程無法實現同一pdp內并發業務的區分調度，間斷出現的即時通信類業務會引起整體pdp qos基本調低，影響用戶基本數據業務的體驗。,bsc,sgsn,ggsn,update pdp request,update pdp response,modify pdp request,modify pdp accept,modify bss pfc accept,modify bss pfc request,ms,感知業務類型,標準qos流程對普通的業務資源調度可以滿足，但對即時通信類業務則無法有效的管控，因此還需要引入其他的傳遞機制,標準qos參數傳遞流程,pfc流程,page 16,標準qos流程+dscp方案,ggsn,pcrf,pdn,gx,hlr,終端,boss,sgsn,1,2,3,bts,bsc,bss,gn/gp,gb,基本qos參數傳遞方案： 1. boss和hlr將用戶簽約信息(含qos)下發給pcrf； 2. pcrf將qos控制規則下發給ggsn； 3. ggsn檢測到業務變更后，將新qos參數傳遞給sgsn； 4. sgsn將新qos參數傳遞給無線和終端。,4,2,特定業務的無線資源優化過程： 1. ggsn接收pcrf下發的業務處理規則 2. ggsn感知業務類型（如qq），并基于qq業務的qos要求，修改ip報文的dscp值； 3. ggsn將修改了dscp的報文下發給sgsn； 4. sgsn將報文下發給bsc，bsc基于報文的dscp，按照此dscp對應的調度處理方式調整資源分配和處理。,1,3,pcrf將特定業務類別是否需要特殊處理的策略下發給ggsn,鑒于標準qos流程存在的問題，提出dscp方案作為標準qos參數傳遞方案的補充，處理qos方案無法很好處理的特定業務；特定業務規則由pcrf統一下發給ggsn。,1,qos參數傳遞流程：,dscp流程：,1,dscp方案（1）,ggsn,ue,sgsn,2,dpi,ggsn識別出數據包的業務類型，將業務類型標識在數據包ip包頭中的dscp中，發送給sgsn,解析數據包中的dscp標識，識別出數據流業務類型，針對特定的業務類型進行無線側信令面和業務面的優化。,bts,1,直接轉發，不做處理,業務側,檢出,業務類型,優點： 業務類型信息攜帶在數據包中傳遞，無需增加額外的信令，開銷小； 只涉及bsc和ggsn的改造，涉及網元少，部署相對簡單； 缺點： bsc需增加檢測業務包dscp字段功能，此外llc協議頭的長度可變，無法通過簡單的偏移讀取dscp值，可能引起較大的性能下降； bssgp協議會對ip包進行分片，在bsc上會存在分片亂序問題，造成誤檢測； llc加密的情況下（在中國，llc pdu未加密），bsc不能解析llc內容，無法獲取dscp值。,page 18,dscp方案（2）,sgsn將ip包用bssgp協議封裝后通過gb口發給bsc。bsc上的處理模塊解析收到的包：剝離llc包頭、sndcp包頭。sndcp包頭中的f字段標識了該分片是否是包含了ip包頭的第一分片。通過ip包頭中的dscp值，獲取到業務類型，然后進行相關無線資源優化處理。,page 19,整體方案參考實例,pdn,gx,用戶1,sgsn,bts,bsc,bss,gn/gp,gb,pcrf將業務處理規則下發給ggsn（規則內容：qq業務用dscp方案處理，規則預定義在ggsn上） ggsn檢測到目前用戶1的當前業務從ftp變為了網頁瀏覽 根據pcrf激活的預定義規則，觸發qos參數修改流程 pdp qos級別修改為網頁瀏覽級別 ggsn檢測到用戶1使用了qq 根據pcrf激活的預定義規則，不觸發qos流程，觸發dscp流程 ggsn將qq的業務類型標識在qq數據包的dscp字段中 dscp標識隨業務包傳遞到bsc，bsc檢測到dscp字段為qq標識的數據包 對該數據包按qq級別進行無線資源調度，不改變用戶pdp qos級別,pcrf,ggsn,業務類型變更 ftp-web,2,qos參數修改流程,3,1,4,檢測到qq,5,6,7,dscp標識隨業務包傳遞,8,9,注：由于dscp流程必須在ggsn對業務類型識別并標識后，隨后途徑的網元才能基于該標識做差異化處理，故dscp方案不適用于上行數據的處理。對上行數據的差異化調控只能基于qos參數修改流程。,dscp替代方案,dscp+bssgp方案 gtp-u+bssgp方案,ggsn,ue,sgsn,dpi,ggsn識別出qq即時消息包，將dscp優先級標識在qq數據ip包頭中，發送給sgsn,讀取bssgp包頭中的業務類型參數，識別出qq數據流，針對qq 業務數據進行無線側信令面和業務面的優化。,bts,解析數據包中的dscp標識，識別出qq數據流，將業務類型結果存放在bssgp包頭的可用字段中,業務側,ggsn到sgsn方案同方案b，sgsn到bsc的業務傳遞方案是將業務類型結果存放在bssgp包頭的可用字段中，bsc解析bssgp中該字段來獲得業務的類型。,檢出,qq,方案1. dscp+bssgp業務類型傳遞方案,bssgp：業務類型,sgsn負荷增加需評估（dscp讀取功能和qos profile填寫功能） 采用bssgp協議頭中的已有字段還是擴展專用字段，對方案效果有影響 使用dt的情況下，該方案也不適用,網元改造需求：ggsn，bsc，sgsn,ggsn,ue,sgsn,dpi,ggsn識別出qq即時消息包，將業務標識攜帶qq數據包的gtp-u包頭內，發送給sgsn,讀取bssgp包頭的內容qos profile中的業務類型參數，識別出qq數據流，針對qq 業務數據進行無線側信令面和業務面的優化。,bts,解析gtp-u表頭擴展標識，識別出qq數據流，將業務類型結果存放在bssgp包頭的內容qos profile信元中,業務側,在gtp-u包頭的擴展字段中增加qq標識字段，ggsn將業務類型寫入該字段； sgsn檢出gtp-u中的業務類型自動，通過bssgp包頭將業務類型傳遞給，bsc解析bssgp包頭來獲得業務的類型。,檢出,qq,方案2. gtp-u+bssgp業務類型傳遞方案,qos profile：業務類型,需要評估設備的影響分析 標準參數方式，可拓展至3g和lte,網元改造需求：ggsn，bsc，sgsn,傳遞方案比較,目前各方案網元性能開銷還沒有進行有效的評估，需試點驗證，考慮到方案b已有廠商實現，可以先采用方案b試點，以驗證無線側資源調控的效果,2g無線資源動態調控策略,用戶級別和業務類型的使用策略 多種無線資源調控手段,用戶級別和業務類型的使用策略,bsc需能夠支持根據用戶級別進行接入控制、擁塞控制和資源調度，保證高優先級用戶可以優先接入系統以及優先使用資源,用戶級別,根據核心網參數設置原則，對于非qq類業務采用標準qos參數作為無線資源調控依據 由核心網決定非qq類業務建立時其pdp context的qos參數，以及在發生業務并發或變更時，是否發起pdp更新修改qos參數 bsc在接收到qos參數后，需能夠支持根據標準qos參數進行無線資源調控,業務類型,根據核心網參數設置原則，針對特殊業務（如即時通信），采用dscp參數輔助qos參數作為無線資源調控依據 只有需要特殊處理的業務（目前僅為qq業務），核心網才會在其ip包頭dscp上打上相應標記 bsc在檢測dscp獲得特殊業務類型后，綜合dscp與當前pdp context的qos參數，進行無線資源調控 如果當前pdp context僅承載特殊業務，則以dscp作為資源調配的唯一依據 如果當前pdp context還承載其它業務，則需要綜合考慮dscp和qos參數,qos參數,dscp參數,用戶級別和業務類型的使用策略,用戶級別與業務類型的結合 綜合用戶級別和業務類型，形成綜合調度優先級，用于無線資源調度 綜合優先級與用戶級別及業務類型的對應關系可以在bsc側靈活配置，是否針對小區級可調可基于bsc改造量確定,bsc側可靈活配置,多種無線資源調控手段,保證語音業務不受影響，即保證語音對數據的優先 對無線資源的調控，以區分用戶級別、業務類型為主，將上述參數映射至綜合優先級 由于各廠商已有成熟的無線資源調控手段，且各成體系，因此不強制要求實現細節的統一，但要求實現效果和配置靈活性,無線資源調控原則,無線資源調控手段,無線資源調控手段調整tbf占用度,bsc根據綜合調度優先級設置合適的tbf占用度，普通業務的tbf占用度設置為1，即時通信類的tbf占用度設置為0.5（或更小），使得在tbf復用度上限一定時，pdch信道上復用的即時通信類業務數量可以更多。 現網中，tbf平均復用度設置有門限（一般要求設置為24），超過門限則不能再復用用戶 調整tbf占用度（提高tbf復用度）可保持當前bsc中tbf復用度門限不變，并避免出現將所有即時通信類用戶都分到同一組pdch信道上的情況。,新接入用戶,無線資源調控手段最大pdch信道占用數,page 29,空口資源擁塞情況下，bsc能根據綜合調度優先級配置業務可占用的最大pdch信道數量，在該范圍內調整給業務分配的pdch信道數。如在資源擁塞時，限制為即時通信類業務分配的pdch數為1 現網典型class 10 ps終端時隙分配為3+2，但由于即時通信類業務數據量小，實際可以只使用1個pdch，浪費較多空口資源。,無線資源調控手段的使用示例,在本次試點測試中，建議對上述手段進行組合測試，且設備中各種手段涉及的關鍵參數需可以配置。選取試點效果較明顯的調控手段組合，并綜合考慮設備改造量和成本，作為設備規范要求。,可依據區域業務特征在bsc側可靈活配置,可依據現網試驗結果配置合適的參數值,可依據現網試驗結果配置合適的參數值。要求至少對qq業務能夠設置獨立的tbf釋放時延。,整體優化方案總結,整體優化方案總結,ggsn,pcrf,pdn,gx,hlr,rnc,終端,boss,sgsn,soap,soap,gr,bts,bsc,bss,gn/gp,iu-ps,gb,3,2,1,區分用戶級別和業務類型 用戶分為金銀銅三個基本，業務類型分為四個優先級。 傳遞相關參數 采用標準qos流程加dscp的傳遞方案進行相關參數的傳遞，對于qos流程不能有效處理的及時通信類業務采用dscp方案。 調控無線網資源 通過接入控制、擁塞控制、調整tbf復用度、調整pdch信道分配、調整tbf釋放時延等手段優化無線資源利用。,基于用戶分級和業務分類的無線資源動態調控方案，通過區分用戶級別和業務類型、傳遞相關參數和無線資源調控三個步驟，優化了無線資源的利用率，減少網絡擁塞,3,2,1,現網改造要求,部署原則 改造量分析,部署原則（無線）,熱點區域部署： 僅在熱點區域的bsc設備開啟該功能 調控策略小區級可調： 統一優先級與用戶級別及業務類型的對應關系可以在bsc側靈活配置，是否針對小區級可調可基于bsc改造量確定 例如，在大學校園內某一時段（22：00pm之后），大量用戶使用即時通信類業務，而其他類型業務的使用很少，則對該范圍內的小區可提高即時通信業務的統一優先級。,改造量分析,核心網元：（網絡） ggsn sgsn boss hlr pcrf 無線網元：（無線） bsc,下一步工作建議,驗證方案,后續工作時間計劃,9月20日：試點規范定稿 11月中旬：完成設備功能開發 11月底：提交廠商自測試報告 12月初：啟動現網測試,其他無線資源調控方案,tbflimit on active tbf方案 基于包大小的無線資源分配,tbflimit on active tbf原理,對pdch上tbf的狀態進行區分：當tbf上有數據傳輸時為激活tbf，否則為非激活tbf。均值tbf門限更改為僅對激活tbf數量進行限制。 現網問題：均值tbf門限對所有類型tbf數量進行限制，pdch資源利用率較低 開啟效果：均值tbf門限僅控制實際產生pdch負荷的用戶數量，相同門限下pdch上可復用大量非激活tbf業務（如qq，fetion等），提高了pdch資源利用率。,開啟前: tbflimit對所有類型tbf數量和進行限制，包括激活和非激活狀態的tbf，當存在較多突發性小數據量業務時，pdch利用率較低。,開啟后: tbflimit僅對激活tbf數量進行限制，同一pdch資源上可同時復用大量非激活tbf業務，當存在較多突發性小數據量業務時，所需pdch資源減少。,不區分用戶和業務類型，能減少pdch的占用，提高pdch的共享和分配成功率,ftp 用戶 (high activity),聊天用戶 (low activity),非激活的tbf,激活的tbf,tbflimit on active tbf示例,例子:7個用戶正在進行數據業務,其中ftp用戶一直有數據業務在進行.,依據tbflimit 分配資源,tbflimit on active tbfs,tbflimit=4,tbflimit=2,ftp 用戶 (high activity),聊天用戶 (low activity),非激活的tbf,激活的tbf,目前: tbflimit 考慮所有的tbfs, 有業務承載(激活)及無業務承載的(非激活),功能開啟后: 只有業務承載的tbfs（激活）才被考核,ggsn,gprs backbone,packet data network,gb,sgsn,bsc,b t s,b t s,bss,bsc,b t s,ater,abis,map,map,x25/ip,pcu,um,基于包大小進行ater優化,基于包大小進行pdch優化,1,2,與pcc架構無關的 ater優化和pdch優化,基于包大小的資源分配優化,ater 優化的目標: 提高”實際gb吞吐量”相對“需求ater資源”的占比 通過對總ater資源的優化，減少所需的ater鏈接數量 增加ater-ps口“actual gb throughput / ater resources needed”的比率，減少預留gch資源卻未被使用的比率 減少ater資源缺乏導致的tbf建立失敗 當ater擁塞時，優化前的算法可能導致更多的建鏈失敗/阻塞,基于包大小 改變mcs編碼 分配ater的gch資源,基于包大小的ater資源分配優化,ater優化的原理： tbf分為“short data” tbf和“data” tbf兩種，“short data” tbf指這個tbf上承載的數據小于規定的字節數（由參數設置），例如signalling 或short data transfer，否則認為是“data” tbf 對被認為是“short data”的 tbf限制其最大允許的(m)cs。 在分配gch資源時，對“short data” tbf按所設置的pdch參數init_pdch_short_data_egprs/gprs和所允許的最大(m)cs分配相應的gch資源。 所有tbf初始建立時都被看作是“short data” tbf，按“short data” tbf處理。一旦該tbf承載的數據超過規定的字節數