基于業(yè)務(wù)的QoS策略的研究

彭樹鐵

摘 要： 通過近幾年的發(fā)展，運(yùn)營商借助移動智能管道開展了差異化QoS服務(wù)，目前QoS的策略僅針對用戶進(jìn)行分級，并在無線側(cè)對VIP用戶進(jìn)行資源傾斜，在開展這些業(yè)務(wù)的同時也暴露了一些問題。就此提出一種新的QoS策略（E?QoS），在業(yè)務(wù)的維度上進(jìn)行差異化控制，測試證明E?QoS有利于資源的有效利用，更能保證用戶的感知。

關(guān)鍵詞： QoS； E?QoS； 業(yè)務(wù)維度； 差異化控制

中圖分類號： TN92?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）11?0031?03

Research on business type based QoS strategy

PENG Shu?tie

（Jiangmen Branch Office， Guangdong Limited Company， China Mobile Communications Corporation， Jiangmen 529000， China）

Abstract： In recent years， mobile telecom carriers carry out differentiation QoS services with mobile intelligent pipeline. The QoS strategy is used to grade only for the users， and resource tilting is proceeded to VIP users in the wireless side. Since some problems are exposed while the carriers carry out the business， a new QoS strategy called E?QoS is proposed， in which differentiation control is implemented in business dimensionality. Test results prove that E?QoS is helpful to utilize resources effectively and guarantees the user′s perception.

Keywords： QoS； E?QoS； business dimensionality； differentiation control

0 引 言

管道（PCC）是以運(yùn)營商移動網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在不同網(wǎng)絡(luò)層面部署相應(yīng)的技術(shù)方案，將現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)打造成可視、可管和可經(jīng)營的智能型網(wǎng)絡(luò)。直接效果是：可提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率，提升用戶體驗，吸引用戶入網(wǎng)，促進(jìn)盈利多元化。間接效果是：可增強(qiáng)用戶黏性，增強(qiáng)與OTT競合手段，促進(jìn)基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)競爭力進(jìn)一步提升。

本文提出一種根據(jù)業(yè)務(wù)類型定制的QoS服務(wù)（E?QoS），在不影響業(yè)務(wù)體驗的前提下，有效控制OTT等小流量業(yè)務(wù)對無線資源的浪費(fèi)，達(dá)到提高用戶感知的目的。

1 目前在用的QoS算法

1.1 PCC架構(gòu)

PCC智能管道技術(shù)是3GPP定義的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)架構(gòu)，在核心網(wǎng)側(cè)增加了PCRF（策略和計費(fèi)規(guī)則功能）和PCEF（策略和計費(fèi)執(zhí)行功能）設(shè)備，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流量識別、差異化服務(wù)質(zhì)量、差異化計費(fèi)，以提供統(tǒng)一的策略控制執(zhí)行為最終演進(jìn)目標(biāo)。

1.2 目前QoS算法

目前QoS算法主要是根據(jù)用戶的優(yōu)先級進(jìn)行流量、業(yè)務(wù)的控制。

流量控制：在核心網(wǎng)、接入網(wǎng)實施控制；限制某些用戶的流量，為其他用戶或業(yè)務(wù)預(yù)留更多的資源；可根據(jù)閑忙時制定流控策略；主要QoS參數(shù)為最大下行速率MBR。

用戶優(yōu)先級控制：由核心網(wǎng)反饋參數(shù)，主要在無線網(wǎng)實施控制；根據(jù)用戶優(yōu)先級分配資源，閑時不受影響，擁塞時無線調(diào)度數(shù)據(jù)塊有所差異。

1.3 目前QoS算法的缺點

目前QoS策略僅能根據(jù)用戶屬性進(jìn)行用戶優(yōu)先級的控制，不利于資源的有效利用及市場的推廣。當(dāng)VIP用戶使用QQ等小流量業(yè)務(wù)，而普通用戶使用的是下載等大流量業(yè)務(wù)時，由于QoS策略將分配較多的資源給該VIP用戶，導(dǎo)致普通用戶的速率下降，感知劣化。而對VIP用戶而言，其使用的是小流量業(yè)務(wù)，大量資源處于閑置狀態(tài)，不利于資源的有效利用。

2 E?QoS算法

E?QoS是基于PCC架構(gòu)的EQoS無線資源管理策略，細(xì)則如下：

（1） GGSN接收SAPC下發(fā)的預(yù)定義業(yè)務(wù)規(guī)則；

（2） GGSN識別出業(yè)務(wù)類型（QQ），基于識別結(jié)果匹配SAPC下發(fā)的預(yù)定義規(guī)則，將預(yù)定義規(guī)則定義參數(shù)，添加到IP報文的GTP_U頭中的擴(kuò)展字段中；

（3） GGSN將修改的數(shù)據(jù)報文下發(fā)給SGSN，SGSN解析出GTP_U報文頭中的SCI業(yè)務(wù)參數(shù)，將參數(shù)添加到下發(fā)數(shù)據(jù)包的BSSGP報文頭的擴(kuò)展字段中；

（4） BSC收到SGSN下發(fā)數(shù)據(jù)報文，基于BSSGP擴(kuò)展字段的SCI，相應(yīng)調(diào)整無線資源優(yōu)先級調(diào)度處理；

（5） BSC通過引入以下參數(shù)DLDELAYLPS，ULDELAYLPS，USFLIMITLPS 及TFILIMITLPS，并針對不同優(yōu)先級對不同TBF的無線資源采用不同的調(diào)度機(jī)，達(dá)到區(qū)分用戶/業(yè)務(wù)優(yōu)先權(quán)的目的。

2.1 基于業(yè)務(wù)類型的差異化調(diào)度策略

在資源調(diào)度方面，當(dāng)系統(tǒng)引入E?QoS后，在[T7～T12]的時間段內(nèi)，在同一個PDCH上調(diào)度用戶時，不再是各個用戶平均分配調(diào)度時間，而是對于低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，如對于QQ等業(yè)務(wù)減少調(diào)度時間，從而使得普通用戶的用戶體驗得到保障甚至加強(qiáng)，如圖1所示。

2.2 基于業(yè)務(wù)類型的差異化資源預(yù)留策略

針對低優(yōu)先級業(yè)務(wù)設(shè)立新的上下行TBF釋放延時參數(shù)DLDELAYLPS 和 ULDELAYLPS，通過參數(shù)調(diào)整可以讓低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的TBF減少上下行延時，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)側(cè)TFI和USF資源的使用。

按目前的3GPP規(guī)范，每個PSET上最多支持32個TFI，每個PDCH上最多支持7個USF；當(dāng)提高PDCH效率后，每個PSET或者PDCH上累計的TBF數(shù)也會相應(yīng)增多，這時就有可能會出現(xiàn)TFI 或者USF的資源緊張。

引入E?QoS 功能后，普通業(yè)務(wù)仍然享受上下行TBF延遲釋放帶來的減小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時延的好處，而以QQ為代表的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，則通過該功能引入新的參數(shù)（DLDELAYLPS 和 ULDELAYLPS）設(shè)定和普通業(yè)務(wù)不同的TBF延遲釋放時間，讓TBF在傳完數(shù)據(jù)以后盡快釋放，其釋放延遲時間比普通用戶要短，從而在網(wǎng)絡(luò)側(cè)節(jié)省TFI和USF資源。

3 E?QoS功能性測試

在搭建好平臺后（BSC、GGSN補(bǔ)丁升級及核心網(wǎng)策略定義），在測試微蜂窩搭建理想無線測試環(huán)境，進(jìn)行E?QoS功能性驗證測試：

（1） BSS R12/G10；

（2） SGSN R8/10B；

（3） GGSN R5/10B；

（4） OSS RC7/10 EU03；

（5） 核心網(wǎng)側(cè)新硬件：SAPC （PCRF）；

（6） 微蜂窩：愛立信RBS2308。

3.1 E?QoS使高優(yōu)先級業(yè)務(wù)獲得更多的無線帶寬

測試方法：對兩種業(yè)務(wù)的QoS調(diào)度時間權(quán)重進(jìn)行不同設(shè)置，選取一個微蜂窩，保證只有測試終端占用，對比其所占帶寬比例是否與所設(shè)權(quán)重比例相同。

測試步驟如下：

（1） 選擇穿透損耗大、封閉的房間，搭建測試微蜂窩；

（2） 在此微蜂窩小區(qū)中，設(shè)置FPDCH=4&ODPDCHLIMIT=0以保證測試業(yè)務(wù)占用相同PDCH信道，分別對QoS等級做如下設(shè)置：QoSTHP1=FTP，QoSTHP3=5；QoSTHP1=10，QoSTHP3=5；

（3） 使用兩臺測試手機(jī)，同時接入微蜂窩，進(jìn)行不同業(yè)務(wù)瀏覽或下載；

（4） 提取GMLOG進(jìn)行處理，分析驗證不同業(yè)務(wù)調(diào)度權(quán)重及帶寬與所設(shè)參數(shù)權(quán)重相符。

測試過程如下：

（1） 用兩臺手機(jī)同時接入微蜂窩，一個進(jìn)行FTP下載，下載開始后另外一臺手機(jī)進(jìn)行金曲下載。當(dāng)兩項業(yè)務(wù)的權(quán)重相同時（QoSTHP1=QoSTHP3=5），資源調(diào)度是均等的，速率都在14 Kb/s左右；

（2） 設(shè)置FTP下載、金曲下載兩項業(yè)務(wù)的權(quán)重比為1[∶]2（QoSTHP1[∶]QoSTHP3=1[∶]2）。用兩臺測試手機(jī)，同時接入微蜂窩，其中一臺手機(jī)先開始FTP下載（QoSTHP3=5），10 s后另外一臺手機(jī)進(jìn)行金曲下載（QoSTHP1=10）。上半部分進(jìn)行FTP下載，下半部分是金曲下載，在只有FTP下載時，速率為27 Kb/s左右，當(dāng)開始金曲下載時，F(xiàn)TP的速率降為9 Kb/s左右，金曲下載的速率為18 Kb/s左右，其速率比例與設(shè)置的THP配置權(quán)重比1[∶]2相同。

結(jié)果：兩種業(yè)務(wù)速率比例與所設(shè)權(quán)重比例相關(guān)。

3.2 E?QoS使高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的釋放時延更長

測試方法：根據(jù)PCU內(nèi)部信令獲取TBF延時釋放時間。

測試步驟如下：

（1） 選擇穿透損耗大、封閉的房間，搭建測試微蜂窩；

（2） 在此微蜂窩小區(qū)中，設(shè)置FPDCH=4&ODPDCHLIMIT=0以減少其他用戶干擾，QoSTHP1=10（非必要），QoSTHP3=5（非必要）；

（3） 對比現(xiàn)網(wǎng)DLDELAY（1 800）及ULDELAY（1 000）參數(shù)設(shè)置值，設(shè)置DLDELAYLPS與ULDELAYLPS為相對較低及中等值，驗證TBF釋放時延；

（4） 提取GMLOG進(jìn)行處理，分析驗證不同級別業(yè)務(wù)的用戶TBF釋放時延。

測試過程：分別設(shè)置DLDELAYLPS與ULDELAYLPS的值為 （100，100），（300，200），（600，400），（1 200，800）。

通過GMLOG統(tǒng)計得出QQ業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)的TBF釋放時延如表1所示。

從表1得出，TBF釋放時延均與參數(shù)設(shè)置相符（計算多出的20 ms左右時間為系統(tǒng)默認(rèn)的TBF釋放等待Timer），新增參數(shù)能夠正常作用。

結(jié)果：對于QQ業(yè)務(wù)可設(shè)置單獨(dú)的延時釋放時間，而其他業(yè)務(wù)不受新的參數(shù)設(shè)置的影響。

3.3 E?QoS使系統(tǒng)為高優(yōu)先級業(yè)務(wù)預(yù)留更多的資源

測試方法：對不同業(yè)務(wù)的QoS調(diào)度時間權(quán)重進(jìn)行不同設(shè)置，選取一個微蜂窩，保證只有測試終端占用，對比其所占帶寬比例是否與所設(shè)權(quán)重比例相同。

測試步驟如下：

（1） 選擇穿透損耗大、封閉的房間，搭建測試微蜂窩；

（2） 此微蜂窩小區(qū)中，設(shè)置FPDCH=8，TBFDLLIMIT=10，ODPDCHLIMIT=0，QoS等級設(shè)置如下：

QoSTHP1=QoSTHP3=5；QoSTHP1=10，QoSTHP3=3；

（3） 用幾臺手機(jī)，同時接入微蜂窩，分別進(jìn)行不同的業(yè)務(wù)，觀察不同業(yè)務(wù)的資源預(yù)留權(quán)重。

測試過程如下：

（1） 一部手機(jī)進(jìn)行金曲下載，另外三部做FTP下載，對應(yīng)PSET196上的金曲下載與FTP下載的預(yù)留權(quán)重都為5，與設(shè)置的QoSTHP1與QoSTHP3的值對應(yīng)，PDCH資源也是平均占用；

（2） 一臺手機(jī)進(jìn)行金曲下載，另外三臺手機(jī)進(jìn)行FTP下載，金曲下載與FTP下載預(yù)留權(quán)重比為10[∶]3，金曲下載獨(dú)占PDCH資源，而3個FTP業(yè)務(wù)共占4條PDCH信道；

對應(yīng)PSET 77上的金曲下載的下行TBF ID3185的預(yù)留權(quán)重為100，其他三個FTP下載預(yù)留權(quán)重為30，與設(shè)置的QoSTHP1與QoSTHP3的值對應(yīng)，三個FTP下載復(fù)用相同的4個PDCH而金曲下載單獨(dú)占用4個PDCH資源，測試結(jié)果表明，在建立TBF預(yù)留信道時，不同業(yè)務(wù)的預(yù)留結(jié)果與QoS等級設(shè)置相符。

結(jié)果：資源預(yù)留權(quán)重與所設(shè)QoS權(quán)重比例相關(guān)。

4 結(jié) 語

移動網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)營商能夠完全掌握的資源，且是任何移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)必經(jīng)的基礎(chǔ)管道。通過PCC系統(tǒng)，一方面確保移動智能管道建設(shè)，另一方面通過上述系統(tǒng)的協(xié)同來保證業(yè)務(wù)流程穿透，增強(qiáng)運(yùn)營商在移動互聯(lián)網(wǎng)時代的競爭力。基于業(yè)務(wù)的QoS策略可以用單獨(dú)的參數(shù)來控制低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的上行及下行TBF釋放時延以及資源權(quán)重，可以有效提高無線資源的利用率。

參考文獻(xiàn)

[1] 亞信公司.3GPP PCC[EB/OL].[2011?05?28].http：//www.asiainfo?linkage.com.cn.

[2] 愛立信.PCC智能管道技術(shù)原理[M].北京：愛立信（中國）有限公司，2011.

[3] 呂昌春，李林園.移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈平臺競爭與電信運(yùn)營商增值業(yè)務(wù)發(fā)展策略研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)，2010（11）：16?20.

[4] 周濤，邵震，韋樂平.移動互聯(lián)網(wǎng)崛起對移動網(wǎng)絡(luò)的影響及對策探討[J].電信科學(xué)，2013（3）：1?5.

[5] 周偉，劉曉甲.以價值創(chuàng)造為抓手，構(gòu)建高效智能管道和差異化開放平臺[J].郵電設(shè)計技術(shù)，2012（8）：5?8.

[6] 蔡安妮，孫景鰲.多媒體通信技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[7] 梅玉平，楊偉忠，張琳峰，等.3G與固定視頻業(yè)務(wù)的融合[M].北京：人民郵電出版社，2006.