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大唐移動無線TCP優(yōu)化技術,解除TD-SCDMA數(shù)據(jù)束縛

2011-05-05
來源:C114中國通信網(wǎng)
引言:

中國移動現(xiàn)有TD-SCDMA用戶中,有很大一部分是數(shù)據(jù)卡用戶,手機用戶中相當高比例的用戶有數(shù)據(jù)業(yè)務使用需求,因此拓展TD-SCDMA用戶量及業(yè)務收入的一個基礎條件就是TD-SCDMA網(wǎng)絡建設和部署能夠保證終端用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務的完美體驗。

目前中國移動國內(nèi)TD-SCDMA網(wǎng)絡還沒有達到100%完全無縫覆蓋,各地TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)中有大量區(qū)域的沒有經(jīng)過很好的規(guī)劃完善和網(wǎng)絡優(yōu)化,存在著大量的弱信號覆蓋和強干擾的區(qū)域。移動用戶使用TD-SCDMA終端進入這些區(qū)域時,在使用數(shù)據(jù)業(yè)務過程中會發(fā)生傳輸速率陡降、速率不穩(wěn)定甚至斷線的情況。這給終端用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務體驗帶來了困擾,讓TD-SCDMA用戶感知體驗較差,從而對網(wǎng)絡的滿意度大大降低,引發(fā)投訴,這也成為中國移動進一步拓展TD-SCDMA用戶的一大阻礙。

大唐移動針對現(xiàn)網(wǎng)弱覆蓋、強干擾區(qū)域數(shù)據(jù)業(yè)務體驗下降的問題進行了專項技術攻關,提出在RNC側實施TCP傳輸功能優(yōu)化的解決方案,并在浙江移動金華現(xiàn)網(wǎng)進行了規(guī)模驗證,確認對TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務的性能有顯著的改善和提升。

TCP協(xié)議概述

標準定義

TCP即Transmission Control Protocol(傳輸控制協(xié)議),是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議,在OSI基礎網(wǎng)絡模型中,TCP完成傳輸層所指定的功能,由IETF的RFC 793定義。

圖一 TCP協(xié)議在OSI網(wǎng)絡模型中的位置

在Internet網(wǎng)絡上TCP協(xié)議有廣泛的應用,主要提供進程間的通信機制,處理端到端的差錯控制和流量控制,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

基本工作原理

網(wǎng)絡通信中,應用層向傳輸層發(fā)送用于網(wǎng)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流,然后傳輸層的TCP協(xié)議按照數(shù)據(jù)鏈路層的最大傳送單元(MTU)的設置,將數(shù)據(jù)流封裝成一個或數(shù)個數(shù)據(jù)包報文,之后TCP將數(shù)據(jù)包傳給網(wǎng)絡層,由網(wǎng)絡層的IP協(xié)議將包傳送給接收端的TCP層。

TCP交互中,為了保證通信過程中不發(fā)生丟包,傳送過程中會對數(shù)據(jù)包編上序號,并保證傳送到接收端的數(shù)據(jù)包的按序接收;接收端對已成功收到的數(shù)據(jù)包回發(fā)一個確認(ACK);如果發(fā)送端發(fā)出數(shù)據(jù)包后,在預期的時間段(RTT)內(nèi)未收到確認,那么TCP就認為該數(shù)據(jù)包丟失,并啟動重傳機制。

接收到數(shù)據(jù)包后,TCP采用校驗和函數(shù)來檢驗數(shù)據(jù)傳送過程中是否有錯誤,在發(fā)送和接收時都要計算校驗和,如果校驗錯誤,TCP也會發(fā)起重傳。

圖二 TCP通信的三步握手機制

可靠性機制

TCP通信的三步握手機制通過以下手段確保數(shù)據(jù)包準確及時的從發(fā)送端傳送到接收端:

當發(fā)送端的TCP發(fā)出一個數(shù)據(jù)包后,會啟動一個定時器(協(xié)商好的時間段),等待接收端返回正確接收到數(shù)據(jù)包的確認信息,如果不能及時收到確認,TCP就會啟動重傳機制,重新發(fā)送這個數(shù)據(jù)包;

采用端到端的校驗和方式(數(shù)據(jù)包首部和數(shù)據(jù)的校驗和)確保數(shù)據(jù)包的準確性,如果收到的數(shù)據(jù)包的校驗和有差錯,TCP將丟棄這個數(shù)據(jù)包,并且不會給出確認信息返回;

數(shù)據(jù)包傳送中有可能失序,因此TCP會對收到的數(shù)據(jù)包進行排序重組,將正確的數(shù)據(jù)流發(fā)給應用層;

對于重復收到的數(shù)據(jù)包,TCP會丟棄重復的數(shù)據(jù)包;

TCP連接采用緩沖空間協(xié)商的方式提供流量控制,接收端的TCP只允許發(fā)送端傳送本端緩沖區(qū)所能接納的數(shù)據(jù),這可以防止較快主機致使較慢主機的緩沖區(qū)溢出。

無線TCP傳輸分析

無線鏈路特征

TCP通信交互中采用流量控制機制和資源分配策略都有默認的前提:假定底層的物理媒質(zhì)是高度可靠的,數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃韵鄬^高。這一前提在有線網(wǎng)絡中可以充分保證,但對于無線網(wǎng)絡基本不適應,因此在無線通信網(wǎng)絡中,TCP的相關機制和策略并不一定適用有效。

無線通信鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c是帶寬較低、誤碼率較高,且傳輸過程易受其他信號干擾、多徑傳播衰減的影響。無線信道的通信行為和特性會隨時間、地理位置、環(huán)境而發(fā)生隨機變化,無線鏈路層的差錯控制對包一級的QoS的影響也是隨時間變化的。

無線TCP分析

無線網(wǎng)絡環(huán)境存在著誤碼率高、傳輸帶寬低、移動性及終端供電有限等特點,使得原本為固定主機、有線網(wǎng)絡設計的TCP協(xié)議在這種環(huán)境下出現(xiàn)了很多不適應的問題,缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

在包含有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的端到端環(huán)境中缺乏有效的錯誤檢測機制。通過校驗或超時未接到確認,TCP只能檢測到發(fā)生了錯誤,即有數(shù)據(jù)包被丟棄,而無法檢測出錯誤的性質(zhì)。TCP對檢測到的錯誤,均假設丟包由于網(wǎng)絡擁塞造成。這種假設對于有線網(wǎng)絡是成立的,但對無線網(wǎng)絡環(huán)境不適用;

缺乏有效的錯誤恢復機制。一旦檢測出丟包,TCP便觸發(fā)擁塞控制處理過程,首先重傳未被確認的包,減小擁塞窗口從而降低發(fā)送速率;然后激活擁塞控制機制,包括超時指數(shù)回退、減小慢啟動閾值;最后進入擁塞避免階段以確保擁塞得以解除。如果丟包是由于無線網(wǎng)絡的誤碼率高或者移動設備切換的原因發(fā)生的,而不是網(wǎng)絡的擁塞,那么TCP的這種錯誤恢復機制會導致協(xié)議性能下降,包括吞吐量的下降和延遲的增加;

在無線環(huán)境下,移動終端可用帶寬較有線網(wǎng)絡低,從而使得TCP源端的發(fā)送速率受到限制,使其用較小的擁塞窗口發(fā)送數(shù)據(jù)。這種情況下,一旦有數(shù)據(jù)包丟失,發(fā)送端不能收到足夠多的確認數(shù)據(jù)包從而觸發(fā)快速重傳,而只能通過超時機制恢復,因而降低了可用帶寬的使用效率并且增加了延遲;

由于缺乏有效的錯誤檢測和恢復機制,TCP在無線環(huán)境下的能量使用效率也不高。例如,當無線鏈路上發(fā)生了不頻繁的隨機短暫突發(fā)性錯誤時,TCP源端便降低其擁塞窗口,之后隨著無線傳輸?shù)母纳疲琓CP很保守地逐步增加擁塞窗口的大小。在擁塞窗口緩慢地膨脹過程中,無錯傳輸?shù)臋C會便被浪費了,并且增加了通訊時間。當錯誤持續(xù)時間較長(例如衰減信道、鏈路頻繁的突發(fā)性錯誤、網(wǎng)絡擁塞)時,TCP發(fā)送端盡管降低了其擁塞窗口大小,但仍然在反復嘗試發(fā)送數(shù)據(jù),造成更多數(shù)據(jù)包的丟失。盡管吞吐量會有所增加,但是卻消耗了更多的能量,降低了能量使用的效率。也就是說,在有線/無線綜合的異質(zhì)網(wǎng)絡環(huán)境中,當需要TCP回退更多時,TCP沒有這樣操作;而不需要時它卻這樣做了。

綜上,在有線網(wǎng)絡中表現(xiàn)尚佳的TCP缺乏網(wǎng)絡自適應性,在無線鏈路中并不能取得很好的運行性能,這主要是由于在有線網(wǎng)絡中認為鏈路是相當可靠的,而這一假定的前提在無線網(wǎng)絡中并不成立,即無線網(wǎng)絡中報文的丟失或時延在很大程度上是由于無線鏈路本身傳輸?shù)奶匦运斐?,如噪聲的突發(fā)性、干擾、頻譜有限、高誤碼率等。

當傳統(tǒng)的基于有線的TCP協(xié)議應用于無線鏈路時,可能會導致通信性能嚴重降低,因此有必要通過引入一些技術來改善和提高無線網(wǎng)絡的TCP性能,這對于無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務感知具有十分重要的意義。

TD-SCDMA網(wǎng)絡TCP傳輸分析

在TD-SCDMA網(wǎng)絡端到端的數(shù)據(jù)業(yè)務使用過程中,傳統(tǒng)TCP傳輸?shù)牟贿m應性主要表現(xiàn)在以下方面:

無線環(huán)境中鏈路狀況發(fā)生突變時,TCP會發(fā)起慢啟動和擁塞避免過程,降低業(yè)務服務器的數(shù)據(jù)發(fā)送速率;

當空口環(huán)境變好時,慢啟動和擁塞避免過程往往并不能及時結束, 服務器的數(shù)據(jù)發(fā)送速率不會很快提高上來,會出現(xiàn)無TCP數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r,從而使得端到端的傳輸效率變得低下。

圖三 TCP慢啟動和擁塞避免過程

無線環(huán)境的時刻變化,導致無線鏈路的TCP頻繁的進入慢啟動和擁塞避免過程,同時這一過程需要較長時間才能恢復,這不可避免的影響到TD-SCDMA終端用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務體驗和感知。

大唐移動無線TCP優(yōu)化解決方案

圖四 無線TCP優(yōu)化方案評估

針對前面關于TCP在無線環(huán)境中傳輸存在的缺陷,可以從多方面進行優(yōu)化,根據(jù)其效能和可操作性進行評估,如下所列:

采用3GPP技術:考慮到無線鏈路自身的特點,采用現(xiàn)有3GPP的技術(如HSDPA/HSUPA、HSPA+等),盡量提高其空口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)完整性和可靠性,對TCP性能提升有限;

TCP分段連接方案:RNC側增加TCP代理,把TCP連接的無線部分和有線部分分開,以屏蔽無線側的高時延高誤碼等傳輸特性;

改進移動協(xié)議:減少移動終端切換時延,對TCP性能提升有限;

改進目前的TCP協(xié)議:RNC與NodeB網(wǎng)元不需要做任何處理。由于涉及UE和服務器端TCP實現(xiàn)修改,可操作性不強。

無線TCP優(yōu)化方案評估

TCP分段連接方案

TCP分段連接方案通過在RNC側增加TCP 代理功能,向服務器屏蔽無線環(huán)境傳輸特性差異,通過RNC緩存數(shù)據(jù),并根據(jù)空口質(zhì)量向終端以盡可能快的速度發(fā)送數(shù)據(jù),最大限度的利用空口傳輸帶寬。
 RNC中增加TCP代理后,用戶業(yè)務TCP數(shù)據(jù)流如下圖所示。

圖五 TD-SCDMA網(wǎng)絡中的TCP傳輸

TCP分段連接方案充分考慮無線環(huán)境下TCP傳輸?shù)奶攸c,將原來端到端的包含有線、無線兩種傳輸介質(zhì)的異質(zhì)網(wǎng)絡分為兩段,充分利用TCP在有線網(wǎng)絡上的傳輸優(yōu)勢,并顯著改善無線部分的缺陷:

將正常的服務器端和UE端的TCP連接分為兩段:一段連接服務器端和RNC,另一段連接RNC和UE。從而對服務器端屏蔽無線網(wǎng)絡空中接口的傳輸特性;

方案中服務器端和RNC之間使用標準的TCP連接;在RNC和UE之間則使用改進的TCP連接,以增強在無線環(huán)境中的傳輸性能。

圖六 RNC采用TCP Proxy的TCP分段連接方案

通過在RNC上設置TCP代理,在RNC與用戶終端間采用改進的TCP連接,可以實現(xiàn)對接收確認ACK數(shù)據(jù)包的復制和組裝、數(shù)據(jù)包的本地緩存和重傳等功能,從而降低重傳時間和重傳次數(shù),加速擁塞窗口增長,避免由于無線環(huán)境變化進入擁塞限流(慢啟動或窗口減半),最終顯著改善無線TCP傳輸性能。

無線TCP性能增強原理

大唐移動無線TCP優(yōu)化技術采用TCP分段連接方案,在RNC上增加TCP代理功能,從鏈路層RLC增強、分裂TCP兩方面多維度技術改進并提升TCP在TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)中的傳輸性能。

RLC增強(鏈路層技術)

RLC傳輸糾錯:RNC采用多種數(shù)據(jù)糾錯技術和機制,盡量避免將錯誤數(shù)據(jù)直接傳送至接收端;

RLC可靠傳輸:RNC采用可靠傳輸技術,保證空口傳輸數(shù)據(jù)的可靠性,避免丟包;

RLC ACK優(yōu)先發(fā)送:無線傳輸?shù)纳闲型ǖ劳掏铝靠梢缘玫接行Х糯?,否則上行方向RLC窗口滑動速度變慢,影響TCP性能;

RLC重傳數(shù)據(jù)包優(yōu)先發(fā)送:放大無線傳輸上行通道吞吐量。當下行丟失數(shù)據(jù)包時,丟失數(shù)據(jù)包如不能及時重發(fā),下行RLC窗口滑動速度變慢。

分裂TCP(分段連接技術)

TCP連接識別:RNC分析PS域數(shù)據(jù)流,根據(jù)TCP連接類型分配資源:

TCP數(shù)據(jù)流緩存:RNC根據(jù)無線傳輸時延和用戶申請業(yè)務帶寬,結合每用戶負荷,分配緩沖區(qū)大??;

生成ACK確認:對服務器端及時回復確認,觸發(fā)快速傳送;

服務器端發(fā)送控制:對服務器端提供上行確認,確保RNC側緩存不會發(fā)生溢出;

TCP數(shù)據(jù)本地重傳:對于無線空口的丟包,從RNC本地緩存數(shù)據(jù)中進行重傳,數(shù)據(jù)無損到達終端后才刪除本地緩存對應內(nèi)容;

抑制重復ACK:丟棄重復的丟包ACK信息,避免觸發(fā)服務器端的擁塞避免機制;

RLC調(diào)度速率及緩沖隊列長度:根據(jù)無線帶寬自動調(diào)整;

TCP proxy控制塊釋放:根據(jù)服務器端和終端的狀態(tài),及時釋放控制塊及緩存資源;

切換至不支持TCP優(yōu)化功能的小區(qū):通知釋放TCP代理功能,按照正常模式進行切換,不會影響終端的切換時延;

無損重定位:TCP代理接到指示,停止向服務器端發(fā)送確認ACK,將緩存數(shù)據(jù)全部發(fā)至終端后,再發(fā)起重定位過程,需要核心網(wǎng)也支持無損重定位;

跨系統(tǒng)2G/3G切換:TCP代理接到指示,將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)將至0,發(fā)起切換流程。

大唐移動無線TCP優(yōu)化技術優(yōu)勢

大唐移動通過對無線通信系統(tǒng)TCP性能的研究,創(chuàng)造性的提出TCP分段連接的無線TCP優(yōu)化技術,并結合TD-SCDMA系統(tǒng)傳輸特點針對TCP協(xié)議進行了優(yōu)化和改進,可以避免由于無線環(huán)境變化而進入擁塞限流,從而大大提高TD-SCDMA系統(tǒng)無線TCP傳輸?shù)男阅埽?/p>

無線信道改善時,通過對接收到的終端發(fā)送的TCP ACK的復制,加速服務器端TCP擁塞控制窗口的增長;

當上下行同時存在數(shù)據(jù)傳輸時,根據(jù)接收到的RLC ACK來組裝上行TCP ACK,加速服務器端發(fā)送窗口的及時滑動;

TCP數(shù)據(jù)在服務器端到RNC間丟失時,通過RNC自行觸發(fā)ACK以請求重傳,這樣會比通過終端的DupACK觸發(fā)數(shù)據(jù)重傳快速很多;

RNC支持空口數(shù)據(jù)包丟失情況下的本地重傳,降低重傳時間;

無需對終端、基站、核心網(wǎng)設備進行改造,即可顯著改善TCP傳輸特性,提升終端用戶的業(yè)務體驗。

 

浙江金華現(xiàn)網(wǎng)“無線TCP優(yōu)化”性能驗證

中國移動2010年TD-SCDMA擴容工程非常關注能夠改善TD-SCDMA用戶業(yè)務體驗和感知領域的創(chuàng)新技術,針對TD-SCDMA用戶在現(xiàn)網(wǎng)部分弱覆蓋、強干擾區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)業(yè)務速率降低的情況,大唐移動推出無線TCP優(yōu)化技術解決這一問題,顯著改善這部分用戶的感知和體驗。

2010年11月,大唐移動與浙江移動省公司及金華分公司協(xié)作,在金華城區(qū)TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)中對“無線TCP優(yōu)化”技術進行測試驗證。

金華測試主要針對大唐移動TD-SCDMA系統(tǒng)的TDR3000設備在關閉和開啟TCP優(yōu)化功能前后,單用戶、多用戶在靜態(tài)、運動以及切換場景下使用HTTP訪問網(wǎng)頁、FTP下載等數(shù)據(jù)業(yè)務時,監(jiān)測TCP傳輸性能及數(shù)據(jù)傳輸時延的變化,以及對現(xiàn)網(wǎng)KPI的影響。

通過對不同無線環(huán)境和不同業(yè)務場景下對TCP承載的各類數(shù)據(jù)業(yè)務性能提升情況的比對、對現(xiàn)網(wǎng)KPI影響的比對及需要增加的相關系統(tǒng)資源量需求的比對。檢驗TCP優(yōu)化技術對于帶寬利用率、系統(tǒng)性能等方面的提升水平,根據(jù)測試結果進行評估,促進TCP優(yōu)化技術的推廣和普及應用。

測試區(qū)域場景

經(jīng)過金華移動TD-SCDMA網(wǎng)優(yōu)專家和大唐移動技術人員針對測試需求進行詳細分析,本次測試需要選擇有弱信號覆蓋和強干擾的區(qū)域環(huán)境。

結合金華TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)情況,測試項目組精心選擇了測試在江南區(qū)和江北區(qū)交界的一片區(qū)域內(nèi)進行,該區(qū)域?qū)儆诿芗菂^(qū),其中有地下隧道的弱信號覆蓋場景和部分強干擾場景,滿足技術驗證需求。

測試區(qū)域場強分布圖

測試區(qū)域站點地理圖

測試區(qū)域小區(qū)信息:

 

表一 測試區(qū)域小區(qū)信息表

定點測試中分別有近點和遠點兩個場景。

定點測試近點全景圖和位置圖:

近點全景圖(照片中可以看到基站天線)

近點在全網(wǎng)位置關系圖

 

定點測試遠點全景圖和位置圖:

遠點全景圖

近點在全網(wǎng)位置關系圖

測試過程及手段

無線TCP優(yōu)化測試主要針對以下兩種場景進行測試:

定點測試

包括單用戶/多用戶執(zhí)行FTP下載、HTTP網(wǎng)頁打開等數(shù)據(jù)業(yè)務,近點、遠點測試均安排在金華化肥廠1小區(qū)。

移動/切換測試

在若干個小區(qū)內(nèi)部移動,車速50公里/小時左右。測試地點在金華市化肥廠1小區(qū)/2小區(qū)/3小區(qū)、洪源村委1小區(qū)/2小區(qū)和人力資源市場1小區(qū)/2小區(qū)等。

測試終端選用聯(lián)芯8142和重郵360,以及三星H128、ZTE MU350、ASB T920等商用數(shù)據(jù)卡進行測試,另外還選用支持HSPA功能的TD路測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和分析。

測試主要針對打開/關閉TCP優(yōu)化功能時,單用戶/多用戶在進行多次數(shù)據(jù)業(yè)務時的相關指標情況:

在小區(qū)近點/遠點FTP下載數(shù)據(jù)速率比對;

在小區(qū)近點/遠點FTP上傳/下載數(shù)據(jù)速率比對;

多用戶在運動狀態(tài)/切換過程中FTP下載數(shù)據(jù)速率比對;

多用戶HTTP網(wǎng)頁打開速度比對;

對于不同大小數(shù)據(jù)包,Ping時延比對;

多用戶在小區(qū)近點/遠點FTP下載數(shù)據(jù)對于DSP占用率比對;

對于現(xiàn)網(wǎng)KPI的影響情況。

測試結果統(tǒng)計

金華移動及大唐移動測試項目組成員配合,經(jīng)過兩周的緊張測試,順利的完成了各項測試用例。測試結果統(tǒng)計如下:

表二 測試結果統(tǒng)計

在金華移動TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)的二周左右的測試過程中,測試區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡KPI指標沒有發(fā)生顯著惡化。

無線TCP優(yōu)化應用部署分析

現(xiàn)網(wǎng)驗證結論

從金華測試結果可知,對于當前TD-SCDMA網(wǎng)絡主要的無線數(shù)據(jù)業(yè)務,如數(shù)據(jù)下載和網(wǎng)頁瀏覽等,在RNC上開啟使用TCP優(yōu)化技術,對于數(shù)據(jù)業(yè)務體驗相關的時延及速率等性能指標上都有非常明顯的提高,尤其是對于中國移動關注的具有高附加值的數(shù)據(jù)下載業(yè)務,速率提升幅度達到一倍以上。

更為關鍵的是,無線TCP優(yōu)化技術的使用,將極大的減少無線環(huán)境波動對于用戶感知造成的干擾,譬如:多個用戶同時下載數(shù)據(jù),RNC開啟TCP優(yōu)化功能,在小區(qū)近點、遠點的數(shù)據(jù)業(yè)務用戶的平均傳輸速率分別為247kbps和278.40kbps,速率差別相當小,而不開啟TCP優(yōu)化功能的近點、遠點平均傳輸速率分別為234.4kbps和162.53kbps,有顯著差別。

無線環(huán)境下,用戶的移動導致終端在小區(qū)間切換是不可避免的,從前述測試數(shù)據(jù)可知,RNC開啟TCP優(yōu)化功能對比不開啟的情況,切換場景下用戶下載數(shù)據(jù)的平均速率可以提高30%-50%。對用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務的感知而言,面對一個平穩(wěn)且較高的速率體驗和面對一個大幅跳變的速率體驗,其直觀感知的差距是顯而易見的。

從金華現(xiàn)網(wǎng)測試結果來看,也暴露了無線TCP優(yōu)化功能尚存在一些不足,譬如對于同時下載、上傳數(shù)據(jù)及打開網(wǎng)頁瀏覽(上行有一定的數(shù)據(jù)量)等諸如此類的業(yè)務,無線TCP優(yōu)化功能的提升效果就不如單純的數(shù)據(jù)下載那么明顯。

另外由于RNC上無線TCP優(yōu)化功能的開啟,業(yè)務處理板卡的處理負荷提高,CPU占用率增加了約8%,此項功能的實際部署時,對于RNC業(yè)務處理板卡的配置計算方法要加以調(diào)整,增配部分RNC業(yè)務處理板卡,滿足該功能上線后負荷增加的需要。

現(xiàn)網(wǎng)改造需求的分析

系統(tǒng)網(wǎng)絡設備改造(硬件):        無

終端改造要求(硬件):            無

TD接入網(wǎng)功能要求(軟件):       RNC系統(tǒng)需支持

終端側功能要求(軟件):          無

跨廠家設備兼容性(軟、硬件):    標準接口,無影響

2/3G兼容性要求(軟硬件及功能): 不涉及

在網(wǎng)設備支持情況:               需升級RNC版本,并開啟功能

技術引入成本分析

無線環(huán)境下的TCP優(yōu)化技術僅通過對現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA RNC設備進行軟件升級即可支持,無需新增加設備。引入成本為:

“無線TCP優(yōu)化”功能單載波價格 × 升級載波數(shù)目

其中:“無線TCP優(yōu)化”功能單載波價格為2010年TD-SCDMA系統(tǒng)擴容工程中,各設備廠家針對該軟件特性的報價。

預期效益的分析和估測

業(yè)務量

由于無線TCP優(yōu)化技術對TD-SCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸質(zhì)量有顯著改善,現(xiàn)網(wǎng)引入該技術可大大提升終端用戶在TD-SCDMA網(wǎng)絡上使用數(shù)據(jù)業(yè)務的體驗和感知,預計可將目前TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)資源利用率由10%左右大幅提升至13~15%!

如果全網(wǎng)開啟無線TCP優(yōu)化功能,預計在2011年TD-SCDMA網(wǎng)絡可增加數(shù)據(jù)業(yè)務70~100億兆Byte的數(shù)據(jù)流量。
網(wǎng)絡建設成本

原先UE和NodeB之間的空口傳輸存在時延大、無線傳輸環(huán)境惡化、經(jīng)常性切換等導致丟包的問題,觸發(fā)產(chǎn)生的TCP擁塞控制過程及數(shù)據(jù)超時重傳,導致空口傳輸帶寬被大量的無用數(shù)據(jù)交互所充斥。

無線TCP優(yōu)化技術針對包含空口傳輸?shù)腡CP傳輸機制進行了優(yōu)化,使得原先產(chǎn)生的無用數(shù)據(jù)交互得以避免和降低,大大提高空口資源的有效利用率,相對按照傳統(tǒng)TCP傳輸經(jīng)驗估算的空口容量規(guī)劃明顯降低,從而降低網(wǎng)絡建設成本;

用戶感知度

現(xiàn)網(wǎng)引入無線TCP優(yōu)化功能,將顯著提高不同場景下數(shù)據(jù)業(yè)務的用戶感知(時延縮短,業(yè)務速率提高且穩(wěn)定),大幅降低處于弱覆蓋和強干擾等無線環(huán)境惡劣區(qū)域的用戶投訴。

運營品牌效應

無線TCP優(yōu)化技術的引入使得TD-SCDMA網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務的綜合質(zhì)量大大提高,使得中國移動在國內(nèi)3G運營市場中處于有利地位。

結束語

大唐移動無線TCP優(yōu)化技術在金華移動現(xiàn)網(wǎng)性能測試驗證結果,表明開啟無線TCP優(yōu)化功能,可以顯著提高TD-SCDMA用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務體驗和感知效果,為中國移動解決TD-SCDMA用戶在弱信號覆蓋、強干擾區(qū)域的數(shù)據(jù)業(yè)務體驗的保障提供了有效的手段。

可以預期:伴隨著無線TCP優(yōu)化功能在TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)的大規(guī)模部署,必將為中國移動的TD-SCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務的用戶量和業(yè)務收入的提升、終端用戶的滿意度提升產(chǎn)生非常積極的效果。

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