Core-Network-Design-V100R005-WIMAX-带宽计算培训课件课本新

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHUAWEI Confidential Security Level: 内部公开WIMAX 带宽计算培训课件ISSUE1.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 2本胶片是WIMAX带宽计算培训课件，主要介绍ASN-GW各个接口的带宽计算原理及带宽计算模板工具的使用。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 3参考资料lWIMAX Bandwidth Calculation TemplatelWIMAX

2、带宽计算指导书HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 4l学习完此课程，您将会：了解带宽计算的作用理解ASN-GW各个接口带宽计算的原理掌握带宽计算模板的使用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 5第第2 2章章 WIMAXWIMAX带宽计算原理带宽计算原理第第3 3章章 WIMAXWIMAX带宽计算模板简介带宽计算模板简介HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 6带宽计算的作用带宽计算的作

3、用客户需求技术引导网络规划投标及合同签订项目启动产品需求调研工程实施割接运行维护HLDLLDDD网络设计网络设计网络级带宽计算结果是网规和投标的重要内容 带宽计算结果是向客户申请资源的依据带宽计算是设备物理端口数量、数通网带宽需求配置的依据HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 7影响带宽计算结果的关键因素影响带宽计算结果的关键因素l用户数 WiMAX用户数：为各个局点需要支持的总用户数。l话务模型 忙时附着用户激活率。 忙时每激活用户上行流量。 忙时每激活用户下行流量。 忙时每用户产生的UDR数目。l冗余系数 峰均比（Pea

4、k Ratio）（当前一般采用1.5：1）。l消息大小 平均包大小（Average Packet Size (Byte)）。l组网方案HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 8WIMAX带宽计算的内容示例ASN-GWBSAAA ServerOMR6/R4带宽计算网管带宽计算计费,认证带宽计算R3带宽计算SBCGx、VoIP带宽计算HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 9问题1.网络设计中为什么要进行带宽计算？2.WIMAX带宽计算包括哪几部分内容？HUAWE

5、I TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 10第第1 1章章 带宽计算概述带宽计算概述第第3 3章章 WIMAXWIMAX带宽计算模板简介带宽计算模板简介HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 112.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计算重要概念2.2 2.2 带宽计算原理带宽计算原理2.3 2.3 带宽计算实例带宽计算实例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 122.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计

6、算重要概念话务模型话务模型峰均比 协议封装效率(协议扩展因子）物理带宽利用率装载率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 13话务模型典型话务模型参数示例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 142.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计算重要概念话务模型峰均比峰均比 协议封装效率（协议扩展因子）物理带宽利用率装载率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 15基本概念-峰均比峰值峰值：保证98%

7、的流量（折线下的面积）能够正常通过的取值均值均值：所有测量点的算术平均值峰均比：峰值峰均比：峰值/ /均值均值均均值值峰峰值值最大最大值值l峰值不是单纯意义上的最大值喔！HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 16峰均比WWW业务仿真情况对于WWW业务，几个典型值如下（此处为平均流量）：系统吞吐量等于1.5，能够保证90.52%的用户数据流量正常通过吞吐量等于2，能够保证概率为99.66%的用户数据流量正常通过吞吐量等于3，能够保证概率接近为100%的用户数据流量正常通过从上述可见，2倍均值的吞吐量已经接近累计概率1，因此在满

8、足一定的QOS要求条件下，WWW业务网络节点峰均比取2已经能满足要求。均值均值= =1.51.52 23 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 17峰均比华为现网局点流量统计结果WiMAX目前还没有相关数据，主要参考GU数据。峰均比基本都在1.5以下，高于1.5的局点都是极小流量的局点；流量越大越能反映实际的峰均比。局点局点Gn Mean Gn Mean Throughput Throughput (Kbytes/s)(Kbytes/s)Gn Peak Gn Peak Throughput Throughput (Kbyt

9、es/s)(Kbytes/s)峰均比峰均比UAEUAE2514 2514 3565 3565 1.42 1.42 AIS SUKAIS SUK896 896 1259 1259 1.41 1.41 AIS SCHAIS SCH893 893 1250 1250 1.40 1.40 辽宁大连辽宁大连724 724 973 973 1.34 1.34 STC STC BaladBalad622 622 796 796 1.28 1.28 河北河北473 473 676 676 1.43 1.43 内蒙古内蒙古297 297 450 450 1.51 1.51 辽宁沈阳辽宁沈阳202 202 334

10、 334 1.65 1.65 香港油塘香港油塘146 146 296 296 2.03 2.03 STC RiyadhSTC Riyadh78 78 227 227 2.91 2.91 KPN ASDTPS3KPN ASDTPS3141 141 184 184 1.31 1.31 KPN RTWAPS2KPN RTWAPS2116 116 158 158 1.36 1.36 华为华为PS网络规划推荐的峰均比：网络规划推荐的峰均比：1.5:1如果客户有更高QOS 需求，可以使用2:1 峰均比。如果局点给出的流量话务模型中已经考虑了峰均比，则计算接口带宽或装载率时不需要考虑此参数。HUAWEI T

11、ECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 182.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计算重要概念话务模型峰均比 协议封装效率（协议扩展因子）协议封装效率（协议扩展因子）物理带宽利用率装载率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 19协议封装效率（扩展因子）协议栈封装效率协议栈封装效率：指的是业务净荷与所需物理层带宽的比值。与采用的协议封装格式以及业务净荷长度相关。 扩展因子扩展因子 = 1 / 协议栈封装效率 封装效率定义为：说明: s 是封装前数据包的大小， s 是封装后的大小

12、。协议封装效率只应用于用户面带宽用户面带宽计算平均的封装效率的计算公式为：说明: s 是封装前数据包的大小， s 是封装后的大小，f(s) 是包大小的概率密度。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 20包概率密度从WiMAX论坛获取到的相关材料(NWG Stage 3)来看，WiMAX的MTU为1522Byte。而WiMAX主要的业务因为还是Internet中的类似业务（Web、E-Mail、FTP、P2P、VoIP等等），所以WiMAX传输的数据包大小分布应该是和Internet中一致的。在计算封装效率时，可以使用Inte

13、rnet的包大小分布（图1）来进行计算。 利用图形处理方法读取了图1的数值，并计算得到包分布密度如图2所示：图1 Internet数据包大小分布 图2 Internet数据包大小分布（读取的数据） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 21协议栈封装效率实例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 22常见协议封装格式-以太帧Ethernet II 帧格式帧格式在帧头有7个字节的前同步码，一个字节的定界符，在帧尾还有4个字节的帧校验序列。MAC帧头花费的字节数

14、是： 716624 = 26 bytes 还需要考虑区分前后两帧的间隔GAP（9.6s），相当于12个字节，即以太帧总花费的字节数为： 2612 = 38 bytes INTER FRAME GAP12 OCTETSHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 23常见协议封装格式-IP 报文IP头部字节数是： 20 bytes （固定长度）（固定长度） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 24常见协议封装格式-UDP 报文16-bit source port

15、number16-bit destination port number16-bit UDP length16-bit UDP checksumUDP头部字节数是： 8 bytes HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 25常见协议封装格式-GREGRE头字节数： 12 bytes 12字节HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 26协议栈封装效率R6/R4 GREPDUL2PHYIPService Bit RateBit Rate under IPGREP

16、rotocol Header (Bytes)GRE头12IP20Ethernet38Total70封装效率封装效率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 27协议栈封装效率R3L2PHYIPService Bit RateBit Rate Under IPUDP/TCPProtocol Header (Bytes)Ethernet38Total38封装效率封装效率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 28协议栈封装效率汇总接口类型接口类型( (用户面用户面)

17、 )协议栈头协议栈头协议栈封装效率协议栈封装效率R6/R4700.72R3380.80根据图2中的包分布密度，可以分别计算WiMAX R6/R4/R3接口平均协议封装率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 292.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计算重要概念话务模型峰均比 协议封装效率(协议扩展因子）物理带宽利用率物理带宽利用率装载率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 30网络设计带宽计算的基本概念-物理带宽利用率控制协议开销控制协议开销物理层传输开销物

18、理层传输开销物理带宽利用率物理带宽利用率以太网接口以太网接口0.05 0.05 0.10 0.10 0.86 0.86 控制协议开销：比如以太网广播消息、ARP消息等物理层传输开销：帧间隙等物理带宽利用率物理带宽利用率 = 1= 1* *(1-(1-控制协议开销控制协议开销) )* *(1-(1-物理层传输开销物理层传输开销) )l物理带宽利用率是不变不变的，表示物理接口实际可以使用的带宽，与物理承载相关。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 312.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计算重要概念话务模型峰均比 协议封装效率(

19、协议扩展因子）物理带宽利用率装载率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 32物理带宽物理带宽利用率峰值净荷流量平均净荷流量装载率定义物理带宽平均净荷流量乘峰均比，计乘峰均比，计算出峰值流量算出峰值流量峰值净荷流量添加协议栈添加协议栈封装封装峰值净荷流量装入装入根据话务模根据话务模型计算流量型计算流量等等装载率装载率 话务模型物理带宽利用率峰值净荷流量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 33装载率的计算方法装载率峰均比协议栈封装效率物理带宽利用率装载率装载

20、率 (1/(1/峰均比峰均比) ) 协议栈封装效率协议栈封装效率 物理带宽利用率物理带宽利用率平时峰均比节假日峰均比R6/R4封装效率R3接口封装效率物理层传输开销其它控制协议开销HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 34装载率推荐值装装载载率率 = 规规格格（ （1/峰均比）峰均比）封装效率封装效率物理物理带宽带宽利用率利用率接口类型接口类型规格规格峰均比峰均比封装效率封装效率物理带宽利物理带宽利用率用率装载率装载率R6/R4R6/R41.00 1.00 1.50 1.50 0.72 0.72 0.86 0.86 0.41

21、 0.41 R3R31.00 1.00 1.50 1.50 0.80 0.80 0.86 0.86 0.46 0.46 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 35问题1.列举WIMAX带宽计算涉及的几个重要概念？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 362.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计算重要概念2.2 2.2 带宽计算原理带宽计算原理2.3 2.3 带宽计算实例带宽计算实例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Con

22、fidential Page 37带宽计算方法(用户面 R6/R3)平均净荷流量协议扩协议扩展因子展因子平均净荷流量峰均峰均比比输出输出根据话根据话务模型务模型计算流计算流量等量等话务模型接口峰值流量接口平均流量接口峰值流量端口个数需求端口个数需求=（物理端口带宽理论值（物理端口带宽理论值 物理带宽利用率）物理带宽利用率）接口接口带宽带宽需求需求接口接口带宽带宽需求需求HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 38平均净荷流量话务模型话务模型?带宽计算方法（R6/R3用户面）-平均净荷流量忙时每激活用户流量 签约用户数忙时附着用

23、户激活率 忙时用户附着率= HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 392.1 2.1 带宽计算重要概念带宽计算重要概念2.2 2.2 带宽计算原理带宽计算原理2.3 2.3 带宽计算实例带宽计算实例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 402.3 2.3 带宽计算实例带宽计算实例带宽设计过程R6/R4 接口带宽计算R3-PDN接口带宽计算R3-AAA接口带宽计算Gx+VoIP带宽计算端口数计算HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUA

24、WEI Confidential Page 41带宽计算实例l组网图组网图BSBSIPBBAAA ServerM2000R6PDNWASNR6OMSBCR3-PDNR3-AAAGx+VoIPHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 42带宽计算实例带宽设计过程流量模型参数承载类型R6R6接口流量（接口流量（Mbps)Mbps)6104.936104.93接口流量逐层设计方法接口流量逐层设计方法流量模型承载开销接口类型应用消息长度接口流量承载网流量冗余备份方案站点间流量流量设计样例流量设计样例-R6-R6接口接口节点内接口流量Wi

25、MAX SubscribersWiMAX Subscribers (K)(K)100100Average attached ratio Average attached ratio of WiMAX subscribers BH (%)of WiMAX subscribers BH (%)100100Uplink Through per Non-Idle Uplink Through per Non-Idle Subscribers (kbps)Subscribers (kbps)8.978.97Non-Idle subscriber Ratio of Non-Idle subscriber

26、Ratio of attached WiMAX subscribers BH(%)attached WiMAX subscribers BH(%)100100Downlink Through per Non-Idle Downlink Through per Non-Idle Subscribers (kbps)Subscribers (kbps)27.9527.95Stack Usage FactorStack Usage Factor1.381.38IPUDPGREPDUEthernetVoIP Service BandwidthVoIP Service Bandwidth30M30MHU

27、AWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 43User data rate(DL)/Active subs= 27.95 * 100% * 1.38=38.571kbpsTotal throughput (Data)= throughput per active sub * total subs= 38.571 * 100% * 1.5 *100000*(1+5%)=6074.93Mbps100,000 subsendActivity Ratio of Attached subscribers = 100%Peak ratio=1.

28、5Input Uplink Throughput per Non-Idle Subscribers=8.97 (kbps) Downlink Throughput per Non-Idle Subscribers =27.95(kbps) Wimax Subscribers = 100k Average attached ratio of ps sub = 100% Activity Ratio of Attached subscribers = 100% VoIP Service Bandwidth = 30MR6 InterfaceStack Usage Factor =1.38VoIP

29、Service Bandwidth=30MTotal throughput= Data Service + VoIP Service= 5785.65+30=6104.93MbpsNote: Signaling throughput is often estimated as 5% of user planeHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 44endInput R6 interface bandwidth=5785.65Mbps % of outbound roaming subscribers=0% % of inb

30、ound roaming subscribers=0%R4 InterfaceTotal throughput = R6 interface bandwidth* (% of outbound roaming subscribers+% of inbound roaming subscribers)=5785.65*(0%+0%)=0MbpsHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 45User data rate(DL)/Active subs= 27.95 * 100% * 1.245=34.797kbpsTotal thr

31、oughput = throughput per active sub * total subs= 34.797 * 100% * 1.5 *100000=5219.55Mbps100,000 subsendActivity Ratio of Attached subscribers = 100%Peak ratio=1.5Input Uplink Throughput per Non-Idle Subscribers=8.97 (kbps) Downlink Throughput per Non-Idle Subscribers =27.95(kbps) Total subs = 100k

32、Average attached ratio of ps sub = 100% Activity Ratio of Attached subscribers = 100%R3-PDN InterfaceStack Usage Factor=1.245user plane calculation-contHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 46Throughput per active sub=1100*8*1/3600=2.44bpsMessage Length = 1100byteendBusy Hour Session

33、s Attempted per VoIP subs (BHSA)=1Input VoIP Subscriber =30000 Percentage of Total Registered VoIP Subs at Busy Hour = 60% Percentage of Active Subscribers in Registered VoIP Sub = 50% Busy Hour Sessions Attempted per VoIP subs (BHSA) =1Gx InterfaceThroughput per active sub=2.44*30000*60%*50%/1000/1

34、000/0.4=0.06Mbps30,000 subsSignaling Redundancy =0.4HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 47带宽计算方法(OM ，计费，认证)OM OM 带宽带宽 O&MO&M带宽需求带宽需求 = WASN = WASN数量数量 128Kbps 128Kbps计费消息带宽计费消息带宽 最大用户数最大用户数 忙时每用户产生的话单数忙时每用户产生的话单数 计费消息流量计费消息流量 / 3600/ 3600按当前话务模型忙时每用户产生7张话单（对应7对Account Request/Response消息），按10万用户计算，每小时可产生话单7*10万=70万张，每对计费消息的大小约是202*8=1616 bit,则计费消息带宽为314.22kbps；认证消息带宽认证消息带宽 激活速率激活速率 认证消息流量认证消息流量 SPU SPU单板激活单板激活CPUCPU