TD—LTE业务面时延优化研究

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  前言
  业务面指标反映了移动通信用户的直观感知,对业务面指标的优化,可以预先解决用户感知不好的问题,减少用户投诉。本文首先对业务面TCP时延的优化流程进行梳理,并对TOP N小区定位、问题定界、容量确认、基站告警处理、传输问题排查、参数优化等环节展开分析,最后通过实际案例印证分析流程的准确性和可实施性。
  1.业务面指标介绍
  业务面指标反映了移动通信用户的直观感知,业务面指标差则容易引发客户感知差等问题。因此对业务面指标的优化,可以预先解决用户感知不好的问题,减少用户投诉。业务面指标与无线指标不同,其统计节点是参考OSI七层网络模型中的应用层和传输层消息。而这些指标在RAN侧是统计不到的,RAN侧只能统计到PDCP层。TCP时延作为要的业务面指标,其统计节点为:统计TCP建链时三次握手过程中的TCPACK的时间点减去TCPSYNACK的时间点。根据XDR规范,TCP时延是在S1-U口统计,其时延包括空口时延和ENB到核心网的传输时延。
  2.业务面时延优化流程
  首先进行TOP N小区筛选和问题定界,如果属于RAN侧问题,则检查基站告警,否则排查传输问题。之后对小区参数进行核查,预调度参数设置是否准确,核实无误后安排现场测试,并进行天馈倒换、分析基站日志。如果是属于无线问题,则调整覆盖解决干扰,否则执行基站问题排查,并最终完成时延问题优化。那么面指标优化过程主要内容有:TOP小区筛选、问题定界、告警处理、参数优化、基站侧问题解决和无线侧优化等几个重要步骤。
  3.业务面指标优化方法
  3.1TOP小区筛选
  TOP小区筛选可以从两个数据源来筛选:一个是大数据平台,可以直接统计出TCP层业务面指标,但是由于是在S1-U口采集的数据,因此统计出来的TCP层时延还包括了基站侧到核心网侧的传输时延;另外一个是RAN侧统计的用户面时延,统计的是PDCP层时延,使用RAN侧OMC统计出的用户面时延,就是完整的空口业务面时延,不包括传输侧时延。无线侧统计的用户面下行时延变化趋势与大数据平台统计的TCP时延变化趋势一致。
  3.2业务面问题定界
  TOP小区筛选之后,需要判断是否为小区用户过多,容量不够导致业务面指标差,还是由于网络异常导致,两种原因需要有各自的解决方案。
  3.2.1容量问题判断。基站侧每子帧调度用户数是有限的,若用户数过多,则某些用户会处于等待数据传输中,导致空口时延较大。此时,可以观察OMC指标来判断是否为小区用户太多,业务量太大引起的业务面指标差。容量判断标准如下:1、系统忙时,上行PRB平均利用率或下行PRB平均利用率大于50%,需要扩容。2、系统忙时,有效RRC连接数大于30,且小区忙时吞吐率,上行大于1GB,或下行大于2GB时,需要扩容。3、RRC连接最大数大于200。
  3.2.2空口问题与传输侧问题判断。由于使用大数据平台统计的TCP时延包括两部分,即空口时延和eNodeB到EPC的传输时延。若是使用大数据平台筛选的TOP N小区,需要判断是空口时延大引起的还是传输侧的时延引起的。在基站侧S1口计算时延时,需注意区分上行和下行数据,从S1口上统计到不同方向数据的时延时不一样的。S1抓包后,对于上行和下行可使用wireshark分别统计RTT,以此来判断是接入网或非接入网的时延问题,从而完成问题定界。对于从OMC统计的无线侧指标里面筛选出的业务面时延TOP小区,可省略定界这一步,因为无线侧指标在基站侧采集,只是统计空口的用户面时延。
  3.3空口时延参数优化
  从发送数据,到返回确认,分组数据在服务器和终端之间走了一个来回,这一个来回就是TCP时延,在空口的TCP时延由以下几个部分构成:下行:DL数据传输时延、DLMAC重传和DLRLC层重传;上行:SR、BSR、UL数据发送时延、ULMAC重传和ULRLC重传。空口业务面时延的优化,就是对空口过程的各个时延优化,涉及到MAC层和RLC层一些参数。DLMAC重传和ULMAC重传与HARQ进程数,但是和无线环境相关。对于上行,LTE引入了Schedulingrequest的机制,通过UE告诉enodeB是否需要上行资源,基站需要根据BSR来做调度。预调度,即预留唯一的资源给UE,只需要很少的资源,足够发送BSR即可。引入预调度机制可减少SR的过程后,发现大幅降低了上行时延。
  3.4无线及基站问题解决
  在基站侧告警和参数方面检查没有任何问题的TOP小区,需要进行无线问题和基站及天馈问题判断。其步骤如下:使用MORPHO软件对MR数据进行分析,栅格化呈现小区的业务采样点MR分布,若此小区大部分采样点都在-100dBm以下,可判断为弱覆盖引起TCP业务面指标差,需要调整天馈,解决覆盖问题。若采样点RSRP大部分较好,需要呈现小区重叠覆盖图,若重叠覆盖大,需调整周围小区覆盖,降低重叠覆盖度。无线侧问题排除之后,可判断为基站侧问题,则需要提取基站侧公共日志和DSP日志由系统技术人员进行分析。
  4.案例介绍
  在业务面时延优化过程中,发现某站点1小区业务面指标较差,业务面时延连续一周都在100ms以上,于是对此小区首先进行告警检查,发现无告警。然后进行参数检查,与业务面时延相关参数都正确,其他参数也与标准参数一致,参数没有任何问题。观察小区上行IOT,也是正常的,于是到现场去测试,在极好点处测试,发现无线环境良好,但是业务速率很低。发现同站2小区的指标是正常的,因此上站将1、2小区BBU与RRU之间的光纤倒换,观察指标,发现1小区业务面时延还是很大。由此可以排除RRU和无线环境导致业务面时延指标差。怀疑是BBU基带板处理1小区的DSP有问题,于是倒换1,2小区的DSP模块。倒换DSP模块后,安置房桥头桥1小区时延指标仍然差,于是更换基带板,更换后指标与正常小区一致,问题解决。
  5.总结
  根据TCP业务的特性,抓住优化业务面的关键就是时延优化,时延得到优化之后,业务速率、TCP业务建立成功率等指标均会提升。而时延优化,主要集中在容量、参数、无线和基站侧这几个地方。通过进行TCP业务指标优化流程可以快速提升现网业务面指标,提升用户感知度。
  (作者单位:中国移动福建公司福州分公司)
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