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EGPRS流量控制专题优化


内 容 摘 要
系统中流量控制原理以及 流量控制参数优化对不同 本文主要讨论诺基亚西门子网络 EGPRS 系统中流量控制原理以及 MS 流量控制参数优化对不同 数据量业务的影响, 网络给出更加适合的流控参数设置。 流控参数设置 数据量业务的影响,并结合台州实际 EGPRS 网络给出更加适合的流控参数设置。

章节 1 2 3 4

内 专题研究背景 EGPRS流量控制工作原理 EGPRS流量控制工作原理 EGPRS流量控制测试优化分析 EGPRS流量控制测试优化分析 EGPRS流量控制优化总结 EGPRS流量控制优化总结



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1. 专题研究背景 专题研究背景
在 EGPRS 引入后,移动数据网络性能与原先的 GPRS 相比有着明显提高,理论上单时隙的 无线速率由原先的 13.4kbps 提高到了 59.2kbps。目前网络中使用的手机以下行 4 时隙传输 的为主,将近占据了 85%。从目前移动 EGPRS 数据网络的上下行流量统计来看,下行数据 流量是上行数据流量的 3.8 倍左右。另外,针对目前的网络应用主要以小数据业务为主,当 PDP 激活后开始进行数据传输时,任何一个连接都会涉及到初始期间 Gb 口的流量控制过 程,所以,流量控制过程中 Gb 口下行数据传输的速度和无线口数据传输速率的匹配情况将 直接影响终端用户的下载速率。尤其是针对小数据量业务,流量控制过程对它影响将更加明 显。另外,在 EGPRS 网络中,EGPRS MS 和 GPRS MS 在诺基亚西门子网络中将采用不 同流量控制参数来进行控制,因此,在 EGPRS 网络中需要针对 EGPRS MS 进行专项优化 流量控制过程,使得 EGPRS 网络能给 EGPRS 用户提供更加优秀的数据业务承载,体现出 移动网络在数据传输方面的优势。

2. EGPRS 流量控制工作原理 流量控制工作原理
流量控制过程主要有 MS 流量控制和 BVC 流量控制过程,并且在流量控制过程中先进行 MS 流量控制,然后再进行 BVC 的流量控制。整个流量控制的初步流程请见下图:

其中 BVC 的流量控制过程在 S9 中已经支持,MS 的流量控制过程在 S10.5 中开始支持。 由于引入 EGPRS 后,EGPRS 业务将采用不同于 GPRS 的流量控制参数进行控制。在 (E)GPRS 网络中只有下行才进行流量控制,而对于上行不进行流量控制。

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流量控制的目的是使得 Gb 口的下行数据传输和无线口的数据传输速率尽量地匹配,既要防 止 Gb 口下行速率过高而导致 MS 或 BVC 的 Buffer 溢出或数据块生命周期超时而导致数据块 被删除,最终导致 SGSN 对这些数据块的重传,同时也要防止因为 Gb 口下行速率过低而导 致不能很好发挥和利用好现有(E)GPRS 无线数据网络的无线传输性能。所以,Gb 口下行流 量控制的好坏将对终端的应用层的速率产生影响。

BVC Flow Control PDU 里面包含的主要参数信息: Bmax:Gb 接口上 BVC 的最大漏斗大小; R:相应漏斗的泄漏速率; Bmax_default_MS; R_default_MS; BVC 中 PDU 传送的选延迟测量; MS Flow Control PDU 里面包含的主要参数信息: TLLI 值; Bmax:Gb 接口上 BVC 的最大漏斗大小; 相应漏斗的泄漏速率; (E)GPRS 系统中所采用的流量控制算法如下:

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Arrival of LLC PDU p with length L(p) at time Tc yes

B* = B + L(p) – (Tc - Tp) x R

B* < L(p) ?

B = L(p)

no

B* > Bmax ?

no

B = B*

Tp = Tc

yes Delay LLC PDU Pass LLC PDU

BSSGP 流量控制算法
变量 Bmax B B* R L(p) Tc Tp 意义 漏斗大小 当前漏斗量 估算的漏斗量 漏斗流速 当前要发送的 PDU 的大小 当前 PDU 的到达时间 前一 PDU 发送的时间

BSSGP 流量控制算法中的变量
BSS 向 SGSN 发送流量控制参数,允许 SGSN 控制从 SGSN 到 BSS 方向上的数据传输流 量。SGSN 将在每个 BVC 和每个 MS 上执行流量控制。对于每个 LLC-PDU,首先按 MS 流 控机制执行流量控制,然后按 BVC 流控机制执行流量控制。

如果 LLC-PDU 通过了单个 MS 流量控制,则 SGSN 对此 LLC-PDU 还要应用 BVC 流量控 制。如果 LLC-PDU 对两种流控机制都已通过,则整个 LLC-PDU 将被提交到 NS 层传送给 BSS。

BSS 发给 SGSN 的流控参数包含以下信息: ? ? 下行方向给定 BVC 或 MS 的漏斗大小(Bmax); 下行方向给定 BVC 或 MS 的泄漏流速(R);
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SGSN 在收到来自 BSS 关于某个 MS 的 FLOW-CONTROL-MS 消息前,应采用 SGSN 确定 的 Bmax 和 R 的取值来执行单个 MS 流量控制。在收到来自 BSS 关于某个 MS 的 FLOWCONTROL-MS 消息后,SGSN 应采用从 BSS 收到的 Bmax 和 R 的取值继续执行针对此特 定 MS 的流量控制,该 Bamx 和 R 的取值至少在 Th 秒内有效。

BSSGP 流量控制算法的模型是:只要漏斗计数器(B)加上 LLC-PDU 长度不超过桶大小 Bmax,该 LLC-PDU 就可以通过此算法的校验。当 LLC-PDU 通过校验时,该 LLC-PDU 的 长度加 B。任何尚未传送的 PDU 在其 LLC-PDU 加 B 小于 Bmax 之前应被延迟。

3. EGPRS 流量控制测试优化分析 流量控制测试优化 控制测试优化分析
在诺基亚西门子网络中与 MS 流量控制相关的参数主要有 FC_MS_B_MAX_DEF_EGPRS (EGPRS MS 桶大小),FC_MS_R_DEF_EGPRS(EGPRS MS 泄漏速率), FC_R_DIF_TRG_LIMIT(触发流量控制的速率差异门限)。

为了更好地分析 MS 流量控制参数优化可能对不同大小文件的下载所产生的影响,在测试过 程中分别选择 50kByte,500kByte,1MByte 等三种不同大小的文件进行下载测试。

FC_MS_R_DEF_EGPRS(EGPRS MS 泄漏速率)在整个流量控制过程中起到重要作用, 针对不同 EGPRS MS 泄漏速率会带来一些不同的效果,现网 EGPRS MS 泄漏速率默认值 为 120kbps。从各种不同 EGPRS MS 泄漏速率对不同大小文件的 FTP 下载速率测试结果来 看,EGPRS MS 泄漏速率设置过高或过低都不利于应用层速率的改善,当该值设置为 108kbps 时,对于小数据量业务的速率改善情况最好,较现网默认值改善量达到 6%~8%, 而对于较大的数据量业务变化不明显。具体各种 EGPRS MS 泄漏速率对不同下载文件的影 响请见下图所示:

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泄漏速率对FTP性能影响 MS泄漏速率对 泄漏速率对 性能影响
156.28 157.80 148.28 149.23 141.06 151.35 145.23 141.67 140.86 141.81

160 140 120 100 80 60 40 20 0

下载速率 下载速率(kbps) FTP下载速率

77.65

94.63

87.12 现
网 默 认 值

85 70.08
1MByte 500kByte 50kByte

84

108

120

144

168

MS泄漏速率 (FC_MS_R_DEF_EGPRS)(kbps)

50kByte

500kByte

1MByte

MS 泄漏速率对 FTP 性能的影响
通过不同情况下的组合方式,为台州移动寻找到了一组相对较好的参数设置值,优化后的参 数设置请见下表:
流控参数 参数概念 参数含义 将决定 BSS 将会给 MS 在缓存 中存放的数据量,一方面该值应 该足够大以防止出现下溢的情 况,另一方面如果此参数设置太 大会导致 SGSN 给该 MS 发送 大量的数据块 SGSN 给 BSS 发送的默认泄漏 速率。在 SGSN 没有收到该 MS 的 MS 流量控制消息(FLOWCONTROL-MS)前 SGSN 不会 使用大于该参数设置值的发送速 率 比较 BSC 和 SGSN 侧的泄漏速 率。当两者的速率差值达到流控 触发门限时将会触发流控消息 现网默认 参数设置 优化后的 参数设置

FC_MS_B_MAX_ DEF_EGPRS

EGPRS MS 漏斗大小

25kByte

30kbyte

FC_MS_R_DEF_ EGPRS

EGPRS MS 泄漏速率

120kbps

108kbps

触发流量控制 FC_R_DIF_TRG_ 的速率差异门 LIMIT 限

10%

10%

MS 流量控制参数采用优化值和现网默认值针对不同文件大小情况的 FTP 下载速率比较请见 下图:

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MS流控优化前后的速率比较 流控优化前后的速率比较

180 160 下载速率 下载速率(kbps) FTP下载速率 140 120 100 80 60 40 20 0 50k 500k FTP下载文件 (Byte) MS流控现网默认值 MS 流控优化值 111.40 81.35 153.56 145.74

160.65 157.84

1M

从上图可以清楚地看到 MS 流量控制参数的设置对小文件的 FTP 下载(即小数据量业务)速 率影响较大,而对于较大的文件的 FTP 下载(即大数据量业务)速率改善量不大。在采用优 化后的 MS 流量控制参数后对于小数据业务将会有大于 5%的明显改善,特别是对于 50kByte 的小数据量业务改善更加明显。

流量控制优化总结 4. EGPRS 流量控制优化总结

本次流量控制优化是针对台州现网进行测试和验证的,为台州移动 EGPRS 网络寻找到了一 组较现网设置更加优化的参数值,将进一步改善台州移动 EGPRS 数据网络的性能。

从对不同大小文件的 FTP 下载测试结果来看,MS 流量控制参数对于小数据量业务影响较 大,而对于较大文件(例如大于 1M Byte)的下载速率影响较小。主要是由于 BSC 中设置的 MS 流量控制参数值是在文件下载的起始阶段 SGSN 没有收到 MS 流量控制消息的情况下采 用的初始流量,而后续数据传输过程中 PCU 将不断根据各 MS 的实际无线口的下载速率为 每个 MS 发送 MS 流量控制消息给 SGSN 进行优化其在 Gb 口的流量。

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在采用优化后的流量控制参数设置将较现网默认参数速率改善量大于 5%,特别是 50kByte 的这种小数据量业务的改善更加明显。

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