数据业务参数优化-WCDMA

2011年11月第一部分RRC状态迁移参数优化第二部分HS服务小区更新参数优化第三部分总结与展望目录1研究背景与意义2智能终端的行为特征3RRC状态迁移的原理与参数4RRC状态迁移的仿真分析5RRC状态迁移参数优化（支持与开通情况）RRC状态迁移参数优化研究背景与意义4UMTS系统受限频率资源、功率资源、码资源等资源。语音呼叫一般持续性较好，而且一般可以以用户挂断电话作为资源释放的标志。数据业务往往没有用户的操作可以作为资源释放的信号。3G智能终端并不仅仅在3G网络上进行高带宽需求的比特数据流传输，实际上智能终端所承载的主流业务的特征是具备小流量、进行频繁数据更新的业务类型。研究背景与意义38%30%7%6%10%0%0%0%6%3%业务用户数占比httpwapmms在线业务即时消息流媒体邮件FTP微博股票38%30%7.2%5.9%10%0.1%0.3%0.2%6.2%2.7%•这些应用有时发送或者接收非常少量的数据，比如说Keep-alive消息或者是HTTP的GET消息，此类消息数据量甚至低于1KB，但是每一个这样的消息都需要信令一个都不能缺少。69%20%1%2%7%0%0%0%1%0%业务数据流量占比httpwapmms在线业务即时消息流媒体邮件FTP微博股票69%20%1.3%1.4%7%0%0.2%0.03%0.4%0.2%•对于Web浏览类的小速率数据业务传输，用户的思考时间（无数据传输需求）甚至大于下载的时间，那么何时让活动性差的终端释放资源就成为一个很重要的问题。无线状态迁移是达成无线资源高效利用的手段之一。虽然无线状态迁移不能根本解决网络负荷高的问题，但是具有较好的改善作用。可以由无线状态转换的优化来改善小区容纳的用户数量、改善在线用户的感受同时减少终端的耗电量。迁移本身也有信令开销和算法开销，需要结合用户需求、网络负荷等因素综合考虑。研究背景与意义研究背景与意义IDLE状态监控无线环境监听驻留小区和邻小区的CPICH（CommonPilotChannel）信道监听PICH（PagingIndicatorsChannel）终端的无线部分大部分时间处于非活动状态，只在IDLEDRX（DiscontinuousReception）周期中“醒来”在空闲状态下，终端没有与网络保持RRC连接研究背景与意义CELL_DCH状态终端分配到一个上行专用物理信道和一个下行专用物理信道系统在小区层次上根据当前的激活集来接入终端终端还可以使用HS-DSCH和E-DCH该状态非常适合发送或者接收大数据量的信息研究背景与意义CELL_FACH状态系统没有为终端分配专用物理信道只能使用RACH和FACH来传送信令消息和少量用户数据终端通过监听服务小区的BCH获取系统信息在完成小区重选之后终端发送小区更新消息给RNC，因此RNC可以在小区层次上根据终端最近的更新小区得知终端的位置研究背景与意义CELL_PCH（PagingChannel）状态系统没有为终端分配专用物理信道，但是终端依然保持RRC连接，只是很少使用。终端使用非连续接收（DRX）通过寻呼指示信道（PICH）的指定时隙监听寻呼信道（PCH）获取寻呼信息。终端通过监听服务小区的BCH获取系统信息。如果终端进行小区重选，它就自动转移到CELL_FACH状态执行小区更新过程，之后如果在小区更新过程中没有引发其他动作，终端就重新进入CELL_PCH状态。研究背景与意义URA_PCH(UtranRegistrationAreaPagingChannel)状态与CELL_PCH状态非常相似。终端从广播信道读取UTRAN登记区域（URA）标识，如果URA改变进行小区更新。该状态下RNC是在URA层次上，根据在CELL_FACH状态下进行上一次URA更新时分配给终端的URA得知终端的位置。当RRC连接被释放或RRC连接失败时，终端从连接模式返回空闲模式。研究背景与意义UTRARRCConnectedModeCELL_FACHURA_PCHCELL_PCHIdleModeCampingontheUTRANcellCELL_DCHTransitionofDCH-FACH/RACH1.UL/DLTrafficVolumeBased2.CellSupportCELL_FACHTransitionofFACH/RACH-DCH1.UL/DLTrafficVolumeBased2.Cell’sRTWP&Cell’sTCPTransitionofPCH-DCH1.UL/DLTrafficVolumeBasedTransitionofDCH-PCH1.UL/DLTrafficVolumeBased2.Ue&CellSupportPCHTransitionofDCH-IDLE1.UL/DLTrafficVolumeBasedTransitionofFACH/RACH-IDLE1.UL/DLTrafficVolumeBasedTransitionofPCH-IDLE1.DL/ULTrafficVolumeBasedTransitionofPCH-FACH1.UL/DLTrafficVolumeBasedTransitionofFACH-PCH1.UL/DLTrafficVolumeBased2.Ue&CellSupportPCHTransitionofPCH-DCH1.UL/DLTrafficVolumeBasedTransitionofDCH-PCH1.UL/DLTrafficVolumeBased2.Ue&CellSupportPCH3GPP25.331。1研究背景与意义2智能终端的行为特征3RRC状态迁移的原理与参数4RRC状态迁移的仿真分析5RRC状态迁移参数优化（支持与开通情况）RRC状态迁移参数优化如果将IDLE状态下的终端耗电量比作1个标准单位，那么其它RRC状态的耗电量情况如下：快速休眠（FD）的初衷•Cell-DCH为100个单位•Cell-FACH为40个单位•Cell-PCH小于2个单位（具体取决于DRX设置和终端的移动性）•URA-PCH小于等于Cell-PCH耗电量（终端移动情况下小于；终端静止时，等于）快速休眠（FD）的初衷网络侧控制的无线状态迁移终端每60秒传输一个小于1KB的数据包，不支持PCH状态，T1=T2=10秒，IDLE-Cell-IDLE迁移需要2秒终端每60秒传输一个小于1KB的数据包，支持PCH状态，T1=T2=5秒，CELL-PCH-Cell-IDLE迁移需要0.25秒快速休眠（FD）的初衷厂商认为终端也应该参与无线状态迁移终端知道每个应用是什么类型的业务。有些应用有发送或者接收数据的固定周期。比如电子邮件软件的升级程序一旦接收数据的动作完成，它可以确定在某个时间段内，不会再收发数据。这时，终端就可以通知网络及时释放该数据链接所占用的资源，而不必等到定时器超时再进行无线状态的迁移。进一步为终端省电，并且节省网络资源。但是这种终端与网络的交互在Release8之前并没有标准化。在3GPP确立R8版本之前，有些终端厂商推出了自动信令连接释放（AutonomousSignallingConnectionRelease，ASCR）功能非业界的统一标准，不同的手机厂商采用不同的ASCR机制即使是同一个厂商也在不断改进自己的ACSR机制终端厂商往往采取简化机制片面强调终端的省电因素终端自己决定释放连接，直接进入IDLE状态终端会向网络侧发送SignallingConnectionReleaseIndication消息，但是该消息并不需要网络侧给与回应FD的演变R8版本的快速休眠（FastDormancy）为SignallingConnectionReleaseIndication消息加入了新的IE“SignallingConnectionReleaseIndicationCause”，该IE的值为“UERequestedPSDatasessionend”。通知网络侧终端已经决定结束了PS的数据传输。UTRAN接收到该IE消息之后，可以将终端迁移到Cell-FACH、Cell-PCH、URA-PCH或者是IDLE状态。进一步的，规范中又定义了一个新的禁止定时器T323。一直到定时器超时期间，终端被禁止发送FD请求。该机制与ASCR有着本质的区别，终端开始与网络进行协调，友好的通知网络其已经结束了PS业务的传输，等待网络的决定。不同的终端厂商针对何时启用FD机制依然有不同的标准。FD的演变现网3G业务多为频繁连接的小速率数据业务。某终端快速休眠周期为结束数据传输后x秒。即时通信业务的典型应用QQ，Keepalive消息的周期为x秒，而且还有可能进一步缩短。邮箱软件针对新邮件的检索等动作的周期，是由用户设定。仅仅是为了在很短时间之内传输很少量的数据，比如在1秒钟内就完成1KB的数据传输。信令风暴的产生解决信令风暴，实质上是一个无线状态转换优化问题，要结合终端的不同行为，对无线状态迁移的问题进行优化。信令风暴的产生CELL-PCH状态和IDLE状态向网络侧发送心跳数据包（Heartbeatpacket）的信令流程的示意图。无线状态迁移涉及的信令数目CS:IDLEtoCELL_DCH:42CS:CELL_DCHtoIDLE:30PS:IDLEtoCELL_DCH:42PS:URA_PCHtoCELL_DCH:12PS:CELL_FACHtoCELL_DCH:6ps:CELL_DCHtoCELL_FACH:4PS:CELL_FACHtoURA_PCH:4PS:URA_PCHtoIDLE:221研究背景与意义2智能终端的行为特征3RRC状态迁移的原理与参数4RRC状态迁移的仿真分析5RRC状态迁移参数优化（支持与开通情况）RRC状态迁移参数优化原理与参数22•Cell_DCH到Cell_FACH降级过程•Cell_FACH到Cell_PCH/URA_PCH降级过程•Cell_PCH/URA_PCH到Idle状态•Cell_FACH到Cell_DCH升级过程•Cell_PCH/URA_PCH到Cell_FACH升级过程Paging:DLDataTrafficresumingorCellUpdate:UplinkDatatransmissionNoPaging:DLDataTrafficresuming&NoCellUpdate:UplinkDatatransmission•降级过程•升级过程1研究背景与意义2智能终端的行为特征3RRC状态迁移的原理与参数4RRC状态迁移的仿真分析5RRC状态迁移参数优化（支持与开通情况）RRC状态迁移参数优化仿真分析24•针对动态无线状态转换过程进行了系统仿真•目的是：了解不同参数配置情况下，系统资源利用率情况，系统的信令负荷情况，以及用户的感受，获得相关的变化趋势以指导今后的测试与验证工作。•输入参数：•各无线状态转换阈值参数•到达用户模型（柏松分布）•用户到达间隔时间模型（指数分布）•用户阅读时间（非激活）模型（指数分布）•各状态转换的时延•信令负荷模型•输出参数：•DCH、FACH、URA_PCH、IDLE信道承载的用户数量•系统的信令负荷•用户接入平均时延仿真分析25123400.511.522.533.5x105平均时延信令负荷DCH承载用户数无线信道切换频繁度降低123400.20.40.60.811.21.4Cell_DCH_timeout=5sCell_Fach_timeout=60sURA_Pch_timeout=300sCell_DCH_timeout=10sCell_Fach_timeout=120sURA_Pch_timeout=600sCell_DCH_timeout=15sCell_Fach_timeout=180sURA_Pch_timeout=900sCell_DCH