CMGD 2010 GPRS 核心网优化项目

1、CMGD 2007 GPRS 核心网优化项目周报16 (16)Prepared (also subject responsible if other)No.Joseph_FuApprovedCheckedDateRevReferenceWindy Liu / Lady Tang2008-3-16PA1中国移动广东公司CMGD 2010 GPRS 核心网优化项目第三组Week 3(3/103/14)1本周工作概述22本周详细工作内容及成果22.1GPRS Attach 端到端时延健康基线参考值分析22.1.1GPRS Attach无线侧分析22.1.2GPRS Attach核心网侧分析62.1.

2、3GPRS Attach全程时延基线82.2PDP上下文激活端到端时延健康基线分析82.2.1PDP激活无线侧分析82.2.2PDP激活核心网侧分析112.2.3PDP激活全程时延基线162.3网络Attach和PDP健康测评163下周工作计划及客户配合163.1下周工作计划163.2所需客户配合161 本周工作概述本周主要工作内容概述：本周主要研究了网络健康基线的计算方案，据此计算出健康基线参考值，并且对网络的健康状况进行了初步评估。 处理所收集的核心网侧各接口海量数据，统计海量数据得出当前网络各接口时延值 研究Attach，PDP激活在无线空口的信令流程，并根据空口的信令流程进一步分解无线

3、侧时延，进一步细化统计分析主动测试中所得到的时延样点 根据信令流程分解，数理分析的方法，计算GPRS Attach，PDP激活在无线侧和核心网侧的健康基线 在得到健康基线的基础上，基于海量数据的统计数据进行分类和分析，对网络的Attach，PDP激活进行健康评估 初步撰写网络健康状况报告，见附件2 本周详细工作内容及成果2.1 GPRS Attach 端到端时延健康基线参考值分析2.1.1 GPRS Attach无线侧分析2.1.1.1 无线侧信令流程分析在广州3个点CQT测试时发现，目前鉴权未打开，因此在无线侧观察到的流程也比较简单，时延也比较小，以下为一个典型的ATTACH完成过程：Tim

4、eMSFrame NumberDirectionMessage TypeRadio Block个数过程时长(ms)25:09.1MS1987161ULChannel Request25:09.2MS1987164DLSystem Information Type 1325:09.2MS1987175DLPaging Request Type 325:09.2MS1987178DLImmediate Assignment25:09.2MS1987183ULAttach Request2手机发送ATRQ，BSC正确接收第一个Block，并确认14325:09.4MS1987214DLPacket

5、Uplink Ack/Nack125:09.5MS1987235DLPacket Uplink Ack/Nack1准备建立下行TBF12025:09.5MS1987240DLPacket Downlink Assignment125:09.6MS1987258ULPacket Downlink Ack/Nack1下行TBF建立成功，手机正确接收到RLC包8325:09.6MS1987262ULPacket Downlink Ack/Nack1手机正确解开ATAC2325:09.6MS1987263DLAttach Accept1从空口的消息来看，attach request到attach ac

6、cept共有7条信令在传送，其中只有attach request由于要传送34个byte，当采用CS-1时，一个Radio block可传送20个byte，因此需要2个Radio block。当采用CS-2时，一个Radio block可传送30个byte，因此也需要2个Radio block。其他的信令消息都比较小，只要1个Radio block。一个Radio block需20ms，空口共需要160ms。但从实际需要来看，从手机发送attach request到attach accept接收完，完全必须在空口传送的消息只有attach request，第一个Packet Uplink Ac

7、k/Nack ，Packet Downlink Assignment和attach accept。其他的消息都是Ack消息，在这种短数据业务的传送中可以滞后传送也并不会影响实际的时延。因此空口最短只需要传送5个Radio block，共100ms。得出不包括手机鉴权的Attach过程在空口上的理论传输时延在100ms160ms。根据经验，Attach信令在空口上传输时延占无线侧时延三分之一不到，无线侧实际的时延主要体现在系统解Radio block，建立下行TBF，以及手机解开attach accept的时间。这些时间非常依赖以系统本身的性能和机制，手机本身的性能，无法得出一个纯理论的数值。2

8、.1.1.2 无线侧时延数理分析为了更准确地得出合理的参考值，我们基于广州实际主动测试的数据统计，结合空口信令的拆解进行了数理分析。本次项目在广州共测试了3个CQT点，每个点的样本有100个左右，本次分析基于这些样本进行。通过attach无线信令流程的理论分析，我们把以上消息分为三段时长，如下表所示为T1T3：TimeMSFrame NumberDirectionMessage Type过程25:09.1MS1987161ULChannel Request25:09.2MS1987164DLSystem Information Type 1325:09.2MS1987175DLPaging R

9、equest Type 325:09.2MS1987178DLImmediate Assignment25:09.2MS1987183ULAttach Request手机发送ATRQ，准备建立下行TBF，时长T125:09.4MS1987214DLPacket Uplink Ack/Nack25:09.5MS1987235DLPacket Uplink Ack/Nack25:09.5MS1987240DLPacket Downlink Assignment25:09.6MS1987258ULPacket Downlink Ack/Nack下行TBF建立成功，手机正确接收到RLC包，时长T225

10、:09.6MS1987262ULPacket Downlink Ack/Nack手机正确解开ATAC，时长T325:09.6MS1987263DLAttach Accept25:09.6MS1987265ULAttach Complete其中T1中包含了核心网的时长，由于无法准确知道Attach Accept什么时候到达BSC，因此把上一节中前两段合二为一，并且每个样本都减去对应的core时延。后2段时长核心网没有什么关系。因此无线侧时延（Gb口以下）=T1+T2+T3通过对样本的统计，并去除一些异常样本，得到各段的时长分布如下，其中为便于计算，时长以无线帧长为单位，一个无线帧长约等于4.61

11、5ms：可以看出T1的最大值为60，最小值为37，比较集中在4151之间。T2的最大值为27，最小值为17，集中在18，19。T3的最大值为17，最小值为4，集中在46。从样本分布情况来看，各阶段样本分布比较集中，特别是T2，T3段。这2阶段主要受系统资源情况，手机和系统的处理速度的影响。由于T2，T3分布比较集中，因此这两项时延比较稳定，合理值建议为T2+T3 = 4.615 X (18+5) = 106ms因此基于以上分析得到无线侧的时长为：Attach无线侧最小时长 = 4.615 X (37+18+5) = 277msAttach无线侧最大时长=4.615X(60+18+5) = 38

12、3msT1合理值建议为 T1 = 4.615 X 49 = 226ms总体无线合理参考值建议为：T1 T2 T3 = 332ms由于本次测试鉴权未开，因此该结果只适应于鉴权未开情况。鉴权打开后在无线测的TBF建立过程和本次情况会有较大差别。2.1.2 GPRS Attach核心网侧分析2.1.2.1 Attach信令流程GPRS附着时延统计是开始于手机发送Attach Request ，并从网络侧收到Attach Accept 消息结束。下图所示为一个完整的GPRS/IMSI combine Attach流程。对上述规程的可选流程说明如下：1)第2步，如果MS的身份标识是P-TMSI，而且其驻

13、留的SGSN在GPRS分离后已经改变，则新SGSN向旧SGSN请求该MS的IMSI。2)第3步，如果第2步未成功，则新SGSN向MS要求其上报IMSI。3)第4步，是可选的。但是如果网络没有该MS的MM上下文的话，则该过程必须执行。4)第5步，完全是可选的。5)第6步，如果MS驻留的SGSN在GPRS分离后已经改变，或者是它第一次附着，则SGSN需要通知HLR该MS的位置已经更新，HLR需要将该MS的预约数据下发到该SGSN。6)第7步，如果第1步指示的附着类型是在IMSI附着前提下的GPRS附着或组合GPRS/IMSI附着，并且SGSN和VLR都支持Gs接口，则SGSN需要向（新）MSC/V

14、LR发起位置更新，以维持SGSN与MSC/VLR的关联。7c和7d是针对MSC间位置更新的情形。7)第9步，如果P-TMSI或/和TMSI发生改变，则MS应该确认其已经接受该TMSI。8)第10步，如果TMSI发生改变，则SGSN应向VLR确认MS已经接受新TMSI。2.1.2.2 核心网侧数理分析由于本次项目中研究的GPRS Attach无鉴权过程，根据上面的信令流程，在同一SGSN下的GPRS Attach核心网侧的时延只有Gb接口的时延。从而：Attach核心网侧时延 Gb链路传输时延 SGSN处理时延Gb接口T1E1链路对于Attach信令的传输时延非常小，可以忽略不计。所以最主要的时

15、延为SGSN的处理时延。SGSN系统处理时延依赖于版本，系统资源，现网业务流量等等各种实际因素。为了得到更贴近于广州现网的基线参考值，我们采用对主动测试数据进行数理统计的方法来得到参考值。为了排除无线侧因素的影响，我们选取了广州现网中三个无线环境较好的测试点进行了主动测试，并对样点进行了筛选，排除了重传和超长时延等异常点，得到各测试点的最好平均值如下：Figure 1 测试点Attach核心网侧时延平均值得到Attach在核心网侧的时延平均值参考值为30ms左右。测试样点分布统计时延基本落在10ms200ms以内，其中95以上在100ms以内。综合其他地方数据，从经验来看正常情况下核心网侧单节

16、点处理时延基本上100ms以内。2.1.3 GPRS Attach全程时延基线综合无线，核心网侧的分析，建议Attach(不含手机鉴权)时间基线参考值为：2.2 PDP上下文激活端到端时延健康基线分析2.2.1 PDP激活无线侧分析2.2.1.1 无线侧信令流程分析以下为一个典型的PDP ACTIVATE完成过程：TimeMSFrame NumberDirectionMessage TypeRadio Block个数过程时长(ms)07:09.3MS12313262ULChannel Request07:09.4MS12313266DLSystem Information Type 307:0

17、9.4MS12313276DLImmediate Assignment07:09.5MS12313285ULActivate PDP Context Request1手机发送PDP，BSC正确解开Block，并确认15207:09.6MS12313318DLPacket Uplink Ack/Nack107:09.6MS12313318ULPacket Control Acknowledgement1准备建立下行TBF13407:09.8MS12313347DLImmediate Assignment107:10.0MS12313391DLPacket Polling Request1建立下行

18、TBF时间，手机正确接收到RLC包39207:10.0MS12313391ULPacket Control Acknowledgement107:10.1MS12313426DLPacket Power Control/Timing Advance107:10.1MS12313432ULPacket Downlink Ack/Nack107:10.1MS12313432DLActivate PDP Context Accept1手机正确解开Activate PDP 包0从空口的消息来看，Activate PDP Context Request到Activate PDP Context Acce

19、pt共有9条信令在传送，信令消息都比较小，只要1个Radio block。一个Radio block需20ms，空口共需要180ms。但从实际需要来看，从手机发送Activate PDP Context Request到Activate PDP Context Accept接收完，完全必须在空口传送的消息只有标记为红色的消息是必须发的。也就是空口只需要传送7个Radio block，共140ms。滞后传送也并不会影响实际的时延。得出PDP激活过程在空口上的理论传输时延在140ms180ms。与Attach类似，根据经验PDP信令在空口上传输时延也只占无线侧时延近三分之一左右的时间，无线侧实际的

20、时延主要体现在系统解Radio block，建立下行TBF，以及手机解开包的时间。这些时间非常依赖以系统本身的性能和机制，手机本身的性能。因此为了更准确地得出合理的参考值，针对PDP采取与Attach类似的方法结合空口信令的拆解进行数理分析。2.2.1.2 无线侧时延数理分析本次项目在广州共测试了3个CQT点，PDP激活测试样本有600个左右，本次分析基于这些样本进行。通过PDP激活无线信令流程的理论分析，我们把以上消息分为三段时长，如下表所示为T1T3：TimeMSFrame NumberDirectionMessage TypeRadio Block个数过程07:09.3MS1231326

21、2ULChannel Request07:09.4MS12313266DLSystem Information Type 307:09.4MS12313276DLImmediate Assignment07:09.5MS12313285ULActivate PDP Context Request1手机发送PDP，BSC正确解开Block，并确认，准备建立下行TBF，T107:09.6MS12313318DLPacket Uplink Ack/Nack107:09.6MS12313318ULPacket Control Acknowledgement107:09.8MS12313347DLImm

22、ediate Assignment107:10.0MS12313391DLPacket Polling Request1建立下行TBF时间，手机正确接收到RLC包，T207:10.0MS12313391ULPacket Control Acknowledgement107:10.1MS12313426DLPacket Power Control/Timing Advance107:10.1MS12313432ULPacket Downlink Ack/Nack107:10.1MS12313432DLActivate PDP Context Accept1手机正确解开Activate PDP 包

23、，T3其中T1中包含了核心网的时长，由于无法准确知道Activate PDP什么时候到达BSC，因此把上一节中前两段合二为一，并且每个样本都减去对应的core时延。后2段时长和核心网没有什么关系。因此无线侧时延（Gb口以下）=T1+T2+T3通过对样本的统计，并去除一些异常样本，得到各段的时长分布如下，其中为便于计算，时长以无线帧长为单位，一个无线帧长约等于4.615ms：可以看出T1的最大值为121，最小值为48，比较集中在63105之间。可以看出T2的最大值为45，最小值为35，集中在40。可以看出T3的最大值为39，最小值为0，0和1最多。从样本分布情况来看，各阶段样本分布比较集中，特别

24、是T2，T3段。这2阶段主要受系统资源情况，手机和系统的处理速度的影响。由于T2，T3分布比较集中，因此这两项时延比较稳定，合理值建议为：T2 + T3 = 4.615 X (40+1) = 189ms因此基于以上分析得到无线侧的时长为：PDP激活最小时长 = 4.615 X (39+40+1) = 370msPDP激活最大时长 = 4.615 X (121+40+1) = 748msT1合理值建议为= 4.615X 83 = 381ms无线合理值建议为：T1 T2 T3 570ms2.2.2 PDP激活核心网侧分析2.2.2.1 PDP激活信令流程GPRS PDP激活是开始于手机发送Acti

25、ve PDP Context Request ，并从网络侧收到Active PDP Context Response消息结束。我们在统计PDP激活全程时延的时候是通过上述两条信令计算而得。具体如下图所示2.2.2.2 核心网侧数理分析PDP上下文激活在核心网侧的时延主要是各节点的处理时延和IP包的传输时延。由于正常情况下IP包的传输时延只是核心网侧时延中很小的一部分，绝大部分时延都是SGSN、GGSN、Radius Server的处理时延。因此对于核心网侧的时延，我们采取将时延根据信令分解到各节点，根据各节点时延的数理统计情况来得出参考值。为了排除异常因素，使得出的结果更具有参考价值，测试和统计中考虑了以下几个方面： 为了排除无线侧因素的影响，选取了广州现网中无线环境较好的测试点进行主动测试 由于现网中GPRS业务所使用的接入点主要是CMWAP和CMNET，在主动测试中分别选取了这两种APN，结合现网中这两种业务的分布比例情况来综合进行统计分析。 排除了重传，超长时延等异常样点 多个测试点，忙闲时测试结果综合统计我们首先通过三个测试点海量数据的分析得到现网中PDP激活所采用APN的分布情况：通过上图可知APN为CMWAP的PDP激活数占87%，APN为CMNET的PDP激活数占10%，还有3%使用的是其他APN(包括激