GPRS PING性能分析

GPRS PING性能分析 Beijing GPRS PING 2004-7-12 BMCC & Motorola Confidential Table of Content 1. PING的信令解析 ............................................................................................................3 1.1 ICMP完成PING过程 ..............................................................................................3 1.2 GPRS系统下PING过程 .........................................................................................4 2. Motorola系统PING分析 ................................................................................................5 2.1 测试环境 ..................................................................................................................5 2.2 测试结果分析 ...........................................................................................................5 3. Ping 优化建议 .................................................................................................................8 3.1 RACH接入及IA ......................................................................................................8 3.1.1 RACH接入 .......................................................................................................8 3.1.2 立即指配过程 ....................................................................................................8 3.1.3 EOP与普通One phase接入 ............................................................................8 3.2 无线资源 ..................................................................................................................9 3.3 无线环境及其他 .....................................................................................................10 3.4 3TS与4TS比较 ....................................................................................................10 4. SegamOT190分析 .......................................................................................................11 4.1 Ping 中Overhead分析 ..........................................................................................11 4.2 上行out-of-order ...................................................................................................12 BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 2 of 13 Latency（RTT）是数据包从一个地点到另外一地点的来回时间。在GPRS中，RTT是包括完成上行和下行传送的时间和。在系统中，如果Latency较高将导致thoughput由于RTT过高而受限制，既TCP Window Size减少。结合GPRS系统特点，PING主要包括以下六个方面： , 上行TBF的建立（channel request到立即支配IA） , 上行传送 , PCU处理，UL Forward到SGSN , SGSN处理，及对方服务器的响应 , 下行传送 , MS，OS，COMPUTER的处理及系统接入（RACH ACCESS） ICMP （Internet Control Message Protocol）由于网络中目标 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 源在数据报中有错误发 生。从 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 层看，其相当与在IP之上。一般应用它进行目标网络探测，路由探测等。 PING是ICMP的一个主要应用，主要完成的是目标网络探测，和往返时间来评估网络性 能。下图是典型PING的一个信令 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ： BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 3 of 13 GPRS作为GS M系统的数据业务承载网络，将通过不同网员间的协议封装，完成应用层 业务的传送。一个典型GPRS系统信令平面图如下： 根据ICMP流程，PING是由源发出ECHO REQUEST，到目标返回ECHO REPLY。为完成上述任务，GPRS系统将在手机、PCU、SGSN、服务器间完成一系列交互。通过对信令 的分解，如下图： BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 4 of 13 本节是以Motorola的T720作为测试手机，对PING的各环节时间占用进行分析。 应用AGNet，按照CMCC的测试 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，完成间隔8秒，payload为500bytes的共10次Ping。 GSN版本： BSS版本：1670. Client OS：WindowsXP Serve OS：Linux 下表是所完成的10次Ping及平均： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Avg PING TIME 1168 1249 1235 1183 1160 1226 1286 1160 1216 1155 1203.8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PING TIME 1168 1249 1235 1183 1160 1226 1286 1160 1216 1155 UL LLC 10.772 19.943 29.197 38.432 47.617 56.769 6 15.277 24.443 33.66 Chann el Req 10.855 20.077 29.312 38.492 47.677 56.838 6.069 15.323 24.517 33.715 IA 10.943 20.234 29.395 38.598 47.76 56.94 6.189 15.489 24.646 33.807 Durati on 0.088 0.157 0.083 0.106 0.083 0.102 0.12 0.166 0.129 0.092 UL RLC(0 ) 11.054 20.294 29.52 38.7 47.88 57.06 6.281 15.544 24.738 33.923 BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 5 of 13 UL RLC(1 8) 11.474 20.718 29.958 39.138 48.318 57.48 6.701 15.983 25.158 34.343 Durati on 0.42 0.424 0.438 0.438 0.438 0.42 0.42 0.439 0.42 0.42 PCU+ SGSN +Serv er 0.29 0.286 0.286 0.286 0.268 0.323 0.286 0.286 0.328 0.286 DL RLC(1 ) 11.764 21.004 30.244 39.424 48.586 57.803 6.987 16.269 25.486 34.629 DL RLC(1 9) 11.903 21.161 30.401 39.581 48.747 57.964 7.246 16.407 25.629 34.772 DL LLC 11.903 21.161 30.406 39.586 48.747 57.969 7.25 16.412 25.629 34.772 Durati on 0.139 0.157 0.157 0.157 0.161 0.161 0.259 0.138 0.143 0.143 SW/M S proces s 0.12 0.165 0.146 0.094 0.09 0.1 0.109 0.076 0.104 0.098 standard deviation(ms) Total Ping 42.83 OS&Soft 25.52 PCU&SGSN 17.47 DL Transfer 33.63 UL Transfer 8.70 Access2IA 28.43 可见，在各个阶段中，变化幅度由高到低为下行传送、系统接入、终端系统、和网络处理。 BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 6 of 13 Ping Duration(ms) Rach OS&Soft acceess10% 10%PCU&SGS N 26%UL transfer 39%DL transfer 15% 网络影响因素： 从数据结果看，上行传送占比重39%最大，但其波动性却很小为8.7。相对下行传送的比重较小为15%，但波动性最大为33。其原因是目前GPRS手机多为1+x，假设只考虑小区资源，当小区配置7个PDCH时，可同时满足7个用户的上行业务。但下行由于手机的多 时隙能力，只能满足两个1+3或1+4的用户。当由第三个用户时候，将由部分时隙 interleaving，导致ping值的波动。所以，下行资源是保证ping稳定的重要因素。 另外，网络处理时间及IA部分也有较大的影响。 测试终端及OS： 我们注意到这两方面的影响是较大的，因为以上数据仅是T720（占总时长比重10%，波动性为25），该手机的GPRS性能还是很好的。对比其他手机，终端因素在PING方面的延时贡献率是很大的。 BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 7 of 13 根据前面的讨论，对于PING的改进重点在于减少各个环节的波动性，保证手机在理论最小 值附近完成全过程。可以从以下几个环节调整： 在话务较繁忙的小区，可能会发生两个手机同时在一个RACH时隙发起接入的现象。如果其 他的手机接入电平更高，本手机将进行下一次接入。 以下参数对RACH有一定影响： tx_integer：代表接入时RACH时隙间隔。对于non-combine CCCH，第一次接入为随即{0，1，max(T,8) -1}，之后两次间隔S值的范围为57 – 248 {S，S+1，S+T-1}。目前 网络T为12，第一次接入为0 – 87ms，如果需要第二接入则要等大约500ms。 建议，减少T值（7）。 IA消息将在AGCH上发给手机，目前网络大多数小区bs_ag_blks_res为3，但有部分小区（87个）为1。建议全部为3。 EOP接入将在手机请求TBF时，有BTS由于预先分配的USF而直接由BTS发送IA给手机，从而大大减少手机接入的时间。一般，相对普通one phase接入将有近100ms的提高。EOP的工作原理见下图： BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 8 of 13 从前面分析可见，在小区PDCH定义较少时，下行传送过程中很有可能出现所谓的软拥 塞。一旦发生，至少有20ms的额外时间增加。对这样的小区，可以从以下几个方面确认： , DL/UL_PD_Con_TOT确认小区产生拥塞时长 , SDCCH拥塞情况 , IA中LU比重 , Total call BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 9 of 13 需要关注的有Rxlev、Rxqual、C/I等 GB带宽及PRP容量 从上面分析，我们可以清楚看到，不同时隙手机的区别仅在下行传送上有区别。理论上做 500bytes的PING测试，4TS手机需要5 airburst，3TS手机需要7个，差距仅为40ms。 BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 10 of 13 近期针对北京GPRS测试中Segam OT190对500 bytes PING的时长普遍高于1500ms的情况，我们进行了针对性测试与分析。 通过对PCU log及Segam log的分析，我们看到2个主要导致PING过长的原因是： 1. 在软件 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 时长与手机实际完成PING的间隔产生的Mobile overhead； 2. 手机上行发送时数据块顺序错位导致的out of sequence； #PING1 (1508ms) #PING2(1409ms) 额外时间 Mobile overhead 196 211 out of sequence ul data 140 ----- 基本结论，我们认为手机在对PING的响应计算及上行发送方面的问题，是导致PING时长高的主要原因。 下面两表是对SegamOT190PING过程的分段统计。 对于PING#1，在1312ms中，有140 ms时由于手机在发送上行数据时，由于没有顺序 发送block 8，9，10，却又重新发送block 1-7所额外付出的时间。 不计算该140ms，对于PING#1、#2，手机的额外overhead分别是196ms和211ms。 Ping #1 Time Diff Frame Event Time (ms) Num Chan Req 15:59.20.941 1593664 All DL Data Acknowledged by mobile 15:59:22:253 1312 1593942 Time the mobile realized ping response 15:59:22:303 1362 Time reported by mobile 1508 Time mobile took to realize ping response 50 Total Mobile Overhead 196 Ping #2 Event Time Time Diff Frame BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 11 of 13 (ms) Num Chan Req 15:59.30.424 1595719 All DL Data Acknowledged by mobile 15:59:31:706 1282 1595996 Time the mobile realized ping response 15:59:31:796 1372 Time reported by mobile 1493 Time mobile took to realize ping response 90 Total Mobile Overhead 211 从PCU LOG中，确认MS的发送顺序为0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 8, 9, 10。在没有完成block8后，从Block 1重传，从而造成额外的时间付出。在PING#1中，这种情况有140ms。 Timestamp ULAbn ULAfn frame cell CR TS ul_rxlev ul_rxqual tfi bsn cv 24750 367778 1593704 0 3 0 6 -78 0 20 0 15 24750 367779 1593709 0 3 0 6 -77 0 20 1 15 24750 367780 1593713 0 3 0 6 -77 0 20 2 15 24750 367781 1593717 0 3 0 6 -77 0 20 3 15 MS skips UL 24750 367782 1593722 0 3 0 6 -74 0 20 4 15 blocks 8, 9, 24750 367783 1593726 0 3 0 6 -74 0 20 5 15 24750 367784 1593730 0 3 0 6 -74 0 20 6 15 and 10. 24750 367785 1593735 0 3 0 6 -72 0 20 7 15 24750 367786 1593739 2 3 0 6 -72 0 20 11 15 24750 367787 1593743 2 3 0 6 -72 0 20 12 15 24750 367788 1593748 2 3 0 6 -71 0 20 13 15 24750 367789 1593752 2 3 0 6 -71 0 20 14 6 24750 367790 1593756 2 3 0 6 -71 0 20 15 5 24750 367791 1593761 2 3 0 6 -71 0 20 16 4 140 milliseconds 24750 367792 1593765 wasted since the 2 3 0 6 -72 0 20 17 3 mobile didn't 24750 367793 1593769 0 3 0 6 -73 0 NA NA NA 24750 367794 1593774 2 3 0 6 -72 0 20 18 2 transmit all UL 24750 367795 1593778 2 3 0 6 -72 0 20 19 1 blocks correctly. 24750 367796 1593782 2 3 0 6 -72 0 20 20 0 Each block is 24750 367797 1593787 0 3 0 6 -71 0 20 1 15 24750 367798 1593791 0 3 0 6 -71 0 20 2 15 20ms.24750 367799 1593795 0 3 0 6 -71 0 20 3 15 24750 367800 1593800 0 3 0 6 -71 0 20 4 15 24750 367801 1593804 0 3 0 6 -71 0 20 5 15 24750 367802 1593808 0 3 0 6 -70 0 20 6 15 BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 12 of 13 24750 367803 1593813 0 3 0 6 -70 0 20 7 15 24750 367804 1593817 0 3 0 6 -70 0 20 9 15 24750 367805 1593821 1 3 0 6 -70 0 20 10 15 0 All UL 24750 367806 1593826 0 3 6 -71 0 20 8 15 data 24750 367807 1593830 0 3 0 6 -71 0 20 9 15 received24750 367808 1593834 1 3 0 6 -71 0 20 10 15 24750 367809 1593839 2 3 0 6 -72 0 20 20 0 .24750 367810 1593843 0 3 0 6 -71 0 20 8 15 24750 367811 1593847 0 3 0 6 -71 0 20 9 15 24750 367812 1593852 1 3 0 6 -71 0 20 10 15 BMCC & Motorola Confidential 2/18/2010 Page 13 of 13