WCDMA网络中QoS的应用

主要内容主要内容nUMTS网络网络QoS基本概念基本概念nQoS参数分析参数分析nIP承载网承载网QoS模型模型n无线接入网的无线接入网的QoS应用应用n案例分析案例分析UMTS网络网络QoS基本概念基本概念QOS基本概念基本概念n3GPP对对QoS(服务质量）提出了明确的要求；其核服务质量）提出了明确的要求；其核心和关键即在于心和关键即在于“必须能满足端到端的必须能满足端到端的QoS要求要求”，所谓，所谓QoS,就是指服务性能的综合效果，通过时延，就是指服务性能的综合效果，通过时延，抖动和误帧率等具体参数来体现抖动和误帧率等具体参数来体现nQoS是指网络通信过程中，允许用户业务在丢包率、是指网络通信过程中，允许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平QoS体系结构体系结构n网络业务是一种端到端的业务，每一个端到端的业务网络业务是一种端到端的业务，每一个端到端的业务都具有一定的都具有一定的QoS要求，以便网络为用户提供相应要求，以便网络为用户提供相应服务质量的保证，而最终是由用户来决定对此服务是服务质量的保证，而最终是由用户来决定对此服务是否满意否满意n为实现一个特定的网络业务为实现一个特定的网络业务QoS,将在服务的源端和将在服务的源端和目的端建立一个清晰的特征和功能性定义的承载目的端建立一个清晰的特征和功能性定义的承载nUMTSQoS采用分层的体系结构来为业务提供端到采用分层的体系结构来为业务提供端到端的端的QoS保证保证QoS体系结构体系结构EndtoEndServiceUMTSBearerServiceLocalBearerServiceExternalBearerServiceRadioAccessBearerServiceCNBearerServiceBackboneBearerServiceIuBearerServiceRadioBearerServiceUTRAFDD/TDDServiceTETEMTUTRANCNCNGWUMTSUEPhysicalBearerService无线接入承载服务无线接入承载服务n无线接入承载服务包括无线承载服务和无线接入承载服务包括无线承载服务和Iu承载服务承载服务n无线接入承载服务包括了无线接口传输的所有方面无线接入承载服务包括了无线接口传输的所有方面nIu承载服务和物理承载服务共同提供在承载服务和物理承载服务共同提供在UTRAN和和CN之之间的信息传输，间的信息传输，nIu承载服务能够为具有不同承载服务能够为具有不同QoS需求的分组业务提供不需求的分组业务提供不同的承载服务同的承载服务核心网承载服务核心网承载服务n核心网承载服务通过骨干网络服务来实现，骨干网络核心网承载服务通过骨干网络服务来实现，骨干网络服务包括层服务包括层1和层和层2的功能性，可以根据运营商的选的功能性，可以根据运营商的选择来实现核心网承载服务的择来实现核心网承载服务的QoS需求需求n对对UMTS来说，骨干网络服务并不是特定的，可以使来说，骨干网络服务并不是特定的，可以使用现有的网络标准用现有的网络标准控制平面控制平面QoS功能功能UMTSBSManagerTEMTUTRANCNCNGWAdm./Cap.ControlTransl.CNBSManagerExt.BSManagerBBNSManagerUMTSBSManagerAdm./Cap.ControlIuBSManagerCNBSManagerIuNSManagerBBNSManagerRABManagerAdm./Cap.ControlIuBSManagerIuNSManagerUMTSBSManagerAdm./Cap.ControlTransl.LocalBSManagerRadioBSManagerUTRAPh.BSManag.Subscr.ControlRadioBSManagerUTRAPh.BSManag.LocalServiceControlExt.ServiceControlExt.Netw.ProtocolinterfaceServiceprimitiveinterfaceBS=BearerService,NS=NetworkService,BB=BackBoneBS=BearerService,NS=NetworkService,BB=BackBoneTEMTUTRANCNCNGWExt.Netw.ResourceManagerClass.ExternalBSCond.MapperBBnetworkserviceIunetworkserviceUTRAphys.BSLocalBSResourceManagerResourceManagerResourceManagerResourceManagerResourceManagerMapperMapperCond.Class.Cond.:Dataflow用户平面用户平面QoS功能功能分级功能依据QoS属性将数据单元分配至不同的业务1映射功能负责将数据单元标记为对数据单元进行转发的承载业务所要求的特定的QoS3业务调节在已协商QoS和数据业务单元间提供匹配，通过策略和业务调整来实现策略功能对比数据单元和QoS属性，数据单元没有匹配到相关QoS，将被丢弃或标记为未匹配，在拥塞的时候会优先丢弃2资源管理依据请求的QoS在所有业务共享的资源中分配可用资源4QoS与与QoE的区别的区别nQoE(QualityofExperience)：用户感知，即终端用户对移动网络提供：用户感知，即终端用户对移动网络提供的业务性能的主观感受。它可以通过接近量化的方法来表示终端用户对的业务性能的主观感受。它可以通过接近量化的方法来表示终端用户对业务与网络的体验和感受，并反映当前业务和网络的质量与用户期望间业务与网络的体验和感受，并反映当前业务和网络的质量与用户期望间的差距。的差距。n从移动通信网络的角度来说，要想获得更好的从移动通信网络的角度来说，要想获得更好的QoE的最佳方案就是提供的最佳方案就是提供一个优良的端到端的一个优良的端到端的QoS。n对于对于QoE而言，而言，QoS是为了保证或增加是为了保证或增加QoE而应用在网络上的技术体制而应用在网络上的技术体制nQoE评估体系主要由评估体系主要由QoE指标模型和指标模型和QoE评估模型两部分构成评估模型两部分构成n在在3GPP的的TS26.346和和TS26234-740规范中，给出了规范中，给出了QoE的评测模型，的评测模型，QoE指标模型指标模型根据全面性、独立性、可操作性、概念驱动和数据驱动相结合、适应根据全面性、独立性、可操作性、概念驱动和数据驱动相结合、适应性的划分原则，同时参考性的划分原则，同时参考QoE、用户满意度、软件质量等指标模型，、用户满意度、软件质量等指标模型，基于基于用户的感知顺序，形成感知度的指标模型，并制定各项指标的度用户的感知顺序，形成感知度的指标模型，并制定各项指标的度量方法和评分标准量方法和评分标准QoE评估模型评估模型不同维度下的不同指标，需要进行明确定义，包括具体的度量方法和数不同维度下的不同指标，需要进行明确定义，包括具体的度量方法和数据输入来源以及目标读者。针对具体的指标值，依据预定义的数据处理据输入来源以及目标读者。针对具体的指标值，依据预定义的数据处理方法进行处理，得到相应的评分方法进行处理，得到相应的评分QoS参数分析参数分析QoS参数列表参数列表nTrafficclassnMaximumbitrate(kbps)nGuaranteedbitrate(kbps)nDeliveryorder(y/n)nMaximumSDUsize(octets)nSDUformatinformation(bits)nSDUerrorrationResidualbiterrorrationDeliveryoferroneousSDUs(y/n/-)nTransferdelay(ms)nTraffichandlingprioritynAllocation/RetentionPrioritynSourcestatisticsdescriptor(speech/unknown)nSignallingIndication(Yes/No)QoS参数分析（一）参数分析（一）Trafficclass（业务类别）（业务类别）conversational（会话类）（会话类）streaming（流类）（流类）interactive（交互类）（交互类）background(后台类）后台类）业务类业务类会话类业务会话类业务流类业务流类业务交互类业务交互类业务后台类业务后台类业务基本特征基本特征-保证信息流保证信息流实体之间的实体之间的时间相关性时间相关性-严格的低时严格的低时延要求延要求-保证信息流保证信息流实体之间的实体之间的时间相关性时间相关性-单向的连续单向的连续业务流业务流-请求响应模请求响应模式式-有效负载内有效负载内容的完整性容的完整性-目的地在某目的地在某一段时间内一段时间内并不期望接并不期望接收数据收数据-有效负载内有效负载内容的完整性容的完整性应用举例应用举例-语音业务语音业务-视频流业务视频流业务-网页浏览网页浏览-文件下载文件下载QoS参数分析（二）参数分析（二）AsymmetryIndicator(不对称指示）不对称指示）此参数用来指示业务对称性和方向，可分为以下几种：此参数用来指示业务对称性和方向，可分为以下几种：双向对称双向对称单向下行不对称单向下行不对称单向上行不对称单向上行不对称双向不对称双向不对称QoS参数分析（三）参数分析（三）MaximumBitRate(最大比特率）最大比特率）指示业务的最大传输速率，尤其是针对于无线传输侧指示业务的最大传输速率，尤其是针对于无线传输侧对无线侧该参数指示在一段时间内，对无线侧该参数指示在一段时间内，UTRAN通过无线接口传送的通过无线接口传送的最大比特数量或者到达最大比特数量或者到达UTRAN的业务接入点（的业务接入点（SAP）的最大比）的最大比特数量特数量参数取值为用户或者应用所能够接受或者提供的传输速率上限参数取值为用户或者应用所能够接受或者提供的传输速率上限无线侧用于计算业务所需的码道数量即物理信道容量无线侧用于计算业务所需的码道数量即物理信道容量双向业务应区分上行和下行最大比特率双向业务应区分上行和下行最大比特率QoS参数分析（四）参数分析（四）GuaranteedBitRate(保证比特率）保证比特率）对无线侧该参数指示在一段时间内，对无线侧该参数指示在一段时间内，UTRAN通过无线接口传送的通过无线接口传送的保证比特数量或者到达保证比特数量或者到达UTRAN的业务接入点（的业务接入点（SAP）的保证）的保证 比特数量比特数量参数取值为用户或者应用所能够接受或者提供的传输速率下限参数取值为用户或者应用所能够接受或者提供的传输速率下限无线侧用于计算业务所需的码道数量即物理信道容量无线侧用于计算业务所需的码道数量即物理信道容量双向业务应区分上行和下行最大比特率双向业务应区分上行和下行最大比特率QoS参数分析（五）参数分析（五）DeliveryOrder（传输顺序）（传输顺序）参数用来指示是否提供按顺序传输参数用来指示是否提供按顺序传输SDU的机制，提供顺序的机制，提供顺序和不按顺和不按顺序传输两种机制序传输两种机制会话类和流类采用面向连接按顺序传输机制会话类和流类采用面向连接按顺序传输机制交互类和后台类非实时性业务，因业务对时延要求比较宽松，一般交互类和后台类非实时性业务，因业务对时延要求比较宽松，一般采用面向无连接不按顺序的传输机制采用面向无连接不按顺序的传输机制如果如果PDP类型为类型为IPv4或或IPv6，传输次序应设置为，传输次序应设置为noQoS参数分析（六）参数分析（六）MaximumSDUSize(最大最大SDU尺寸）尺寸）此参数定义最大允许的此参数定义最大允许的SDU尺寸，主要用于计算业务所需信道尺寸，主要用于计算业务所需信道数量即物理信道容量数量即物理信道容量当当PDP类型为类型为PPP时，参数最大取值为时，参数最大取值为1502字节字节当当PDP类型为其他类型时，参数最大取值为类型为其他类型时，参数最大取值为1500字节字节计算公式为计算公式为MaximumSDUSize=MaximumBitRate*TTITTI为传输块集的到达时间间隔，即无线接口上物理层传输每一为传输块集的到达时间间隔，即无线接口上物理层传输每一个传输块集的周期个传输块集的周期QoS参数分析（七）参数分析（七）SDUformatinformation(SDU格式信息）格式信息）可能的可能的SDU尺寸列表，当尺寸列表，当UTRAN以透明以透明RLC协议模式工作的协议模式工作的时候需要此信息。时候需要此信息。QoS参数分析（八）参数分析（八）SDUerrorratio(SDU差错率）差错率）指丢失或者检测出差错指丢失或者检测出差错SDU的比率，用来配置层二（的比率，用来配置层二（L2）的重发）的重发协议和层一（协议和层一（L1）的检错编码。）的检错编码。QoS参数分析（九）参数分析（九）Residualbiterrorratio(残留残留SDU比特差错率）比特差错率）指在传送指在传送SDU中未检测到的误码率，用来配置中未检测到的误码率，用来配置L1的信道编码和检的信道编码和检错编码。错编码。QoS参数分析（十）参数分析（十）DeliveryoferroneousSDUs(传送错误传送错误SDU）指明是将检测出有错的指明是将检测出有错的SDU标以差错指示后进行传送还是进行丢标以差错指示后进行传送还是进行丢弃，或者根本不考虑差错检测就进行传送。弃，或者根本不考虑差错检测就进行传送。No表示开启错误检测，并丢弃错误的数据包表示开启错误检测，并丢弃错误的数据包Yes表示开启错误检测，标致错误的数据包，并继续传送；表示开启错误检测，标致错误的数据包，并继续传送；NoDetect表示放弃检测错误。通常选择为表示放弃检测错误。通常选择为No。QoS参数分析（十一）参数分析（十一）BER/BLER(误比特率误比特率/误块率）误块率）此参数指在一段时间内，业务数据接受侧对所接收到的数据此参数指在一段时间内，业务数据接受侧对所接收到的数据通过检错操作检测出的错误比特通过检错操作检测出的错误比特/传输块数量占所传输的比传输块数量占所传输的比特特/传输块数量的比率传输块数量的比率此参数与无线传播环境关系密切，在用户此参数与无线传播环境关系密切，在用户BER/BLER要求确要求确定的情况下，系统除了根据基本功能点定的情况下，系统除了根据基本功能点“QoS参数映射参数映射”将将用用户户BER/BLER要求映射为所需的信噪比要求外，还应在执要求映射为所需的信噪比要求外，还应在执行行过程中，根据无线环境变化，实时调整用户发射功率及信噪过程中，根据无线环境变化，实时调整用户发射功率及信噪比值，以满足用户的服务质量需求比值，以满足用户的服务质量需求QoS参数分析（十二）参数分析（十二）TransferDlay（传输延迟）（传输延迟）在一个在一个RAB的生命周期内，所有被传输的的生命周期内，所有被传输的SDU(业务数据单元）业务数据单元）中的中的95%延迟分布不超过此参数值延迟分布不超过此参数值仅对会话类和流类业务有效仅对会话类和流类业务有效3GPP对不同类型业务时延的最低要求对不同类型业务时延的最低要求业务类型业务类型会话类会话类流类流类交互类交互类后台类后台类时延时延80ms250ms10s业务举例业务举例语音电话语音电话视频会议视频会议网页浏览网页浏览电子邮件电子邮件QoS参数分析（十三）参数分析（十三）TrafficHandlingPriority（业务处理优先级）（业务处理优先级）定义处理定义处理SDU的优先级别，指想对于其他的优先级别，指想对于其他SDU的处理级别的处理级别仅对交互类业务有效，对其他类型的业务，仅对交互类业务有效，对其他类型的业务，THP可忽略可忽略QoS参数分析（十四）参数分析（十四）SignallingIndication(Yes/No)（信令指示）（信令指示）仅使用与交互类业务，由手机在仅使用与交互类业务，由手机在QoSIE中发送，如果信令指示中发送，如果信令指示位设置为位设置为Yes，手机应该设置，手机应该设置traffichandlingpriority为为1指示与本指示与本QoS相关的相关的PDPcontext是不是用于控制目的是不是用于控制目的有的应用程序会选择建立一个特殊的有的应用程序会选择建立一个特殊的PrimaryPDPContext用用于收发应用程序层的控制信令，而使用于收发应用程序层的控制信令，而使用SecondaryPDPContext来实际接收数据，来实际接收数据，QoS参数分析（十五）参数分析（十五）Sourcestatisticsdescriptor(speech/unknown)（源统计描述符）（源统计描述符）说明说明SDU数据源的特征，如果是语音，数据源的特征，如果是语音，RAN、SGSN、GGSN和和UE可根据经验得出统计复用增益，用于许可控制。可根据经验得出统计复用增益，用于许可控制。QoS参数分析（十六）参数分析（十六）Allocation/Retentionpriority(分配分配/保持优先级）保持优先级）包含四个子参数：包含四个子参数：PriroityLevel(优先级优先级)：1-3Pre-emptionCapability（抢占能力）（抢占能力）:shallnottriggerpre-emptionmaytriggerpre-emptionPre-emtionVulnerablilty（抢占抵抗力）：（抢占抵抗力）：notpre-emptablepre-emptableQueningAllowed（允许排队）（允许排队）:queuingnotallowedqueuingallowedQoS参数映射参数映射n以下参数在从以下参数在从UMTS承载映射至无线接入承载时取值通常相同：承载映射至无线接入承载时取值通常相同：maximumbitratedeliveryorderdeliveryoferroneousSDUsguaranteedbitratetraffichandlingprioritymaximumSDUsizeSDUformatinformation以下参数在从以下参数在从UMTS承载映射至无线接入承载时取值通常不同：承载映射至无线接入承载时取值通常不同：ResidualBERSDUerrorratioTransferdelay以下参数只用于无线接入承载中：以下参数只用于无线接入承载中：SDUformatinformationSourcestatisticsdescriptorQoS参数映射参数映射n以下参数在以下参数在UMTS承载中取值范围不同于无线接入承载时取承载中取值范围不同于无线接入承载时取值范围：值范围：Allocation/RetentionPriority对对PS业务，业务，Allocation/RetentionPriority取值同取值同UMTS承载业务承载业务参数，对参数，对CS业务，业务，Allocation/RetentionPriority取值来自于取值来自于eMLPPpriority或或MS类别参数类别参数(TS23.0088)QoS参数取值范围参数取值范围TrafficclassConversationalclassStreamingclassInteractiveclassBackgroundclassMaximumbitrate(kbps)=16000(2)=16000(2)=16000-overhead(2)(3)=16000-overhead(2)(3)DeliveryorderYes/NoYes/NoYes/NoYes/NoMaximumSDUsize(octets)=1500or1502(4)=1500or1502(4)=1500or1502(4)=1500or1502(4)SDUformatinformation(5)(5)DeliveryoferroneousSDUsYes/No/-(6)Yes/No/-(6)Yes/No/-(6)Yes/No/-(6)ResidualBER5*10-2,10-2,5*10-3,10-3,10-4,10-5,10-65*10-2,10-2,5*10-3,10-3,10-4,10-5,10-64*10-3,10-5,6*10-8(7)4*10-3,10-5,6*10-8(7)SDUerrorratio10-2,7*10-3,10-3,10-4,10-510-1,10-2,7*10-3,10-3,10-4,10-510-3,10-4,10-610-3,10-4,10-6Transferdelay(ms)100maximumvalue300(8)maximumvalueGuaranteedbitrate(kbps)=16000(2)RABsToBeSetupOrModifiedItemIEs1 to FirstSetupOrModifyItemMGrouping reason:same criticalityEACHrejectRAB IDM9.2.1.2The same RAB ID must only be present in one group.-NAS Synchronisation IndicatorO9.2.3.18-RAB ParametersO9.2.1.3Includes all necessary parameters for RABs(both for MSC and SGSN)including QoS.-UserPlaneInformationO-User Plane ModeM9.2.1.18-RAB消息中的消息中的QoS参数参数n3GPPTS25.4139.2.1.3，TS24.00810.5.6.5定义了每个定义了每个QoS参数的取参数的取值范围及携带条件值范围及携带条件案例分析案例分析案例分析案例分析一一现象描述现象描述3G用户无线侧上下行速率测试发现无法达到保证速率，用户无线侧上下行速率测试发现无法达到保证速率，HLR签约类型修改后，无线侧查询手机使用的签约类型修改后，无线侧查询手机使用的Qos参数业务类型参数业务类型无变化无变化原因分析原因分析二二原因分析：原因分析：n修改修改HLR中用户的中用户的QoS签约数据，没有影响到无线侧的签约数据，没有影响到无线侧的PDP激活效果，可能的原因有激活效果，可能的原因有SGSN中的中的QoS的设置过低，的设置过低，导致在导致在QoS协商过程中取较低值所致协商过程中取较低值所致n可能在可能在PDP建立过程中采用了建立过程中采用了SGSN中的缺省中的缺省QoS配置，配置，没有启用协商机制，导致没有启用协商机制，导致HLR下发的下发的QoS参数没有起作用参数没有起作用HLR中用户数据业务签约中用户数据业务签约三三数据检查数据检查检查用户在检查用户在HLR中的数据配置，中的数据配置，签约信息满足用签约信息满足用户的业务需求户的业务需求SGSN上上QoS的默认配置的默认配置SGSN Default QoS选项选项此选项生效将使此选项生效将使QoS协商机制失效，协商机制失效，PDP激激活将采用活将采用SGSN缺省的缺省的QoS配置配置QoS配置要点配置要点四四结论结论修改安全变量参数的修改安全变量参数的“allsubscribersforcedtouseSGSNdefaultQos”选项，启选项，启用协商机制用协商机制将将SGSN中的中的QoS参数参数取值尽量变大，以使在取值尽量变大，以使在QoS协商过程中，协商过程中，SGSN侧不会成为影响侧不会成为影响用户用户QoS的瓶颈的瓶颈经验总结经验总结n主要根据用户签约服务，核心网络和无线网络提供服务质量综主要根据用户签约服务，核心网络和无线网络提供服务质量综合考虑，并不是延时级别越低，可靠性越高以及优先级别越高合考虑，并不是延时级别越低，可靠性越高以及优先级别越高越好，有的时候，由于无线网络等提供的越好，有的时候，由于无线网络等提供的QOS质量很低，但是质量很低，但是实际签约的时候，实际签约的时候，QOS级别很高，会导致级别很高，会导致PDP激活失败激活失败n在数据传送过程中，如果服务器设置过高，往往不能充分发挥在数据传送过程中，如果服务器设置过高，往往不能充分发挥现有带宽功能，体现传送数据速度很慢。对于一般业务：彩信现有带宽功能，体现传送数据速度很慢。对于一般业务：彩信和数据业务，优选级设为一般、延迟级设为四级、可靠级设为和数据业务，优选级设为一般、延迟级设为四级、可靠级设为三级已经足够了三级已经足够了