Ev-Do多流业务T2P算法研究与应用

郑亚忠，张志华

（中国电信股份有限公司江苏分公司无线网络优化中心 南京 210037）

Ev-Do多流业务T2P算法研究与应用

郑亚忠，张志华

（中国电信股份有限公司江苏分公司无线网络优化中心 南京 210037）

随着天翼对讲（Qchat）、警务通（实时视频）等行业应用的规模发展，在网络资源拥塞的情况下，保障用户业务感知日益重要。T2P算法是Ev-Do RevA系统中，控制不同用户、不同业务反向速率的关键技术。本文通过深入研究T2P相关函数、参数，分析比较主流设备T2P的参数设置，创新地提出了一套T2P反向流控参数模板，保证Qchat和警务通两种典型的反向时延敏感和速率敏感业务的感知，并且在现网推广应用。本文提供的方法对于提升Ev-Do多流业务性能具有一定的指导意义。

Qchat；实时视频业务；QoS；T2P；QRABSelect；T2PInflowMin

1 引言

Ev-Do是一个反向自干扰系统，反向链路的干扰会导致反向负荷虚假升高，严重影响系统的稳定性，所以反向问题成为Ev-Do研究的重点、焦点。在Ev-Do系统中，当反向底噪抬升超过RoT门限时，为了维护系统稳定性，AN强制要求AT降低速率。在Rev0中，AN通过对扇区下所有用户发送Broadcast Reverse Rate Limit消息，要求AT按照当前速率进行概率性降速。这种速率控制机制的升速或降速需要多次倍速转换，传输突发数据流易造成较大的时延，速率抬升较慢，缺乏QoS保障。因此，Rev0达不到数据流的QoS应用要求。

在RevA中，为了保证金银铜不同QoS级别用户和用户内不同QoS级别的业务流，实现精准控制AT的反向发送优先级，提出了T2P令牌桶的概念（桶中水量代表某个业务可以发送的最大功率）。对于每个Subtype3 RTCMAC流，若成功协商QoS资源，都有一个类似漏桶的存储单元来维护一个漏桶，通过进水量、潜在水量和出水量来控制漏桶中水的变化，即随着系统反向负荷和业务属性动态控制反向发射功率值。因此，可以通过调整相关的T2P参数来保证业务资源。然而T2P算法相当复杂，涉及的参数变量多达68个，且其是一个反馈系统，参数之间存在紧密的相关性，例如，进水量T2PInflow受上一次进水量、出水量和漏桶水平、极值、常数的约束。因此，T2P参数调整成为优化瓶颈。

随着Qchat、在线游戏、VoIP、VT等上下行实时对称业务以及警务通反向视频、无线数据传输业务应用的增多，为了保证业务良好的时延、速率感知，现网急需探索一套参数模板优化Ev-Do反向能力，保证业务质量。为了突破以上难题，中国电信股份有限公司江苏分公司（以下简称江苏电信）根据对RTCMAC协议的深入研究，分析现网中Qchat、警务通两种最为典型的对反向时延、速率敏感的业务，重点分析了QRAB判决参数、漏桶水平参数、T2PtransitionFucnction等T2P算法相关参数，指出了时延敏感大流量业务的理论PF（priority function）曲线的不合理性，并仿真了Qchat、警务通的 PF曲线，进而提出了PF曲线的优化方法，创新性地提出了一套T2P参数优化模板，保障了QoS资源，以达到优化业务质量的目的。

2 T2P算法参数研究

在无线侧，反向IP分组传输质量主要通过T2P参数和QoS参数保障实现。本文不考虑序列长度、定时器、调度算法等QoS参数的影响，主要探索T2P相关参数优化。为了便于优化实践，将T2P参数分为功率类、漏桶类、传输模式类、滤波常数和QRAB判决5类参数。主要的T2P参数如图1所示。功率参数与各种数据分组的终止子帧数密切相关；漏桶参数控制各个流的性能；传输模式参数直接决定各个流的低时延和高容量模式；滤波常数用于基础负荷数据的更新；QRAB判决参数影响了T2PInflow的分配，保障了不同流的QoS特性。

通过对RTCMAC协议的研究可知，与T2P桶水量直接相关的参数是QRABSelect、T2PInflowMin和T2PTransitionFunction。QRABSelect决定了激活集里哪些PN可以导致终端降低功率；T2PInflowMin决定了在最恶劣的情况下，手机可以保证的最小发射功率；T2PTransitionFunction控制了漏桶进水量上升或下降的优先级。结合实际优化经验，着重探索优化了上述影响T2P算法的最关键的3个因素。

2.1 QRAB判决参数

为了实现对反向链路干扰水平的控制，基站周期性地向终端发送反向激活比特RAB。终端处理接收到的激活集中的各个RAB，取最大值，判断当前反向链路的负荷情况，决定反向传输速率。在RevA中，采用QRAB和FRAB两项度量标准衡量反向链路的负荷情况。其中，QRAB衡量反向链路瞬时的负荷情况，决定增加或减少反向链路可用的T2P资源；FRAB衡量反向链路长期的负荷情况，决定T2P资源增加或者减少的量。因此，针对不同的MAC流，调整QRAB判决参数QRABSelect，增大或减小T2P资源分配数量，保障了不同流的QoS特性，从而可以提升反向链路性能。

QRAB判决原理如图2所示，它面向激活集内所有扇区中的每一个MAC流。对于BE流，QRAB的设置比较保守，只要激活集内任一个扇区的RAB=1，则将QRAB置为过载；对于对时延敏感的流，QRAB的设置比较激进，只有当激活集内扇区具有较好前向链路且RAB=1时，才将QRAB置为过载。终端会根据信道条件和协商的流特性，在计算QRAB时忽略激活集内一些扇区的RAB比特，有利于提升切换区域的业务性能。

2.2 T2PInflowMin

漏桶参数控制各个流的性能，漏桶的水平与时延、吞吐量密切相关，漏桶水平越高，时延越小，吞吐量越大。漏桶的出水量直接影响吞吐量和时延，而出水量主要受进水量T2PInflow和BucketFactor的控制，其中T2PInflow是AT内部的变量，与T2PUp和T2PDn相关，所以漏桶中最重要的参数是 BucketFactor、T2PUp和 T2PDn。T2PInflowRange（T2PInflowMin、T2PInflowMax）控制了每次更新漏桶进水量的极值，同时T2PInflowMin决定了漏桶进水量的初始值，即T2PInflow满足T2PInflowMin≤T2PInflow≤T2PInflowMax。如图3所示，T2PInflowMin（警务通）设置为28，不管桶里水位如何，都能达到流的初始吞吐量。

图1 T2P算法参数

图2 QRAB判决原理

因此，可通过调整T2PInflowMin保证警务通的上传速率。为了保证中点、远点的警务通质量，如在前向Ec/Io=-7 dB时，仍保证警务通业务速率的T2P资源，通过优化TxT2PMax配置函数，控制业务信道功率的大小，保证了警务通速率与用户所处位置无关，即不同导频强度下的吞吐量。

2.3 警务通PF优先级曲线新设计

一般地，设备默认配置将警务通优先级曲线按照BE流来设计，用户在基站过载情况下的时延无法保证，轻载情况下的速率最大化无法保证。本文结合实际网优经验，认为警务通的优先级曲线应该是时延敏感型和BE型优先级曲线的有机组合，从而合理设计了警务通优先级曲线。

时延敏感流、时延敏感大流量和BE流理论曲线如图4所示，PF曲线反映了手机在当前水平上增加或者降低发射功率优先级，既要在扇区过载的情况下，保障时延敏感小流量业务的用户感知；也要在扇区轻载情况下，实现BE业务吞吐量的最大化。可以看出，PF是一个随T2P参数单调递减的函数，其零点反映了当特定MAC流达到稳态时，其T2P资源的情况，截距反映了以何种速度逼近稳态，斜率反映了 T2P资源对ΔT2P的影响。

实际网络环境中，采用图4中的PF曲线，在轻载情况下，BE用户的优先级高于时延敏感大速率业务的优先级，即低优先级流影响了高优先级流的性能，容易引起速率振荡。例如，轻扇区下只有几个用户进行P2P业务时，就保证不了时延敏感大速率业务的用户感知。因此，应该根据业务的反向速率要求，合理设计在轻载条件下各业务的优先级曲线。

图3 漏桶水平参数

在Ev-DoRevA中，通过传输函数属性T2PTransition FunctionNN对每个MAC流的优先等级进行配置，优先级曲线PF=|T2PUp/T2PDn|，其中T2PUp、T2PDn函数均是与FRAB、T2PInflow有关的三维函数，根据每个流的具体运行点和载扇长时负荷程度，当系统过载时进行下调，即用T2PDn；当系统不过载时进行上调，即用T2PUp。

根据业务特征，考虑不同的编码技术影响警务通视频码率要求，设计了300 kbit/s、400 kbit/s两套T2P传输函数参数配置，见表 1、表 2，通过配置网络的 T2PAxis、FRABAxis、T2PUpT2PAxisFRABAxis，合理设计警务通 PF 曲线的零点、截距和斜率，保障警务通在不同负荷条件下的优先级。采用MATLAB仿真了BE和警务通的T2PUp、T2PDn曲面，根据曲面图给出了BE、Qchat和警务通的PF曲线，如图5所示。

从图5可以看出，对于BE用户，在系统较闲和T2P资源较多的情况下，可以获得较大的T2PUp值，T2PDn平面是随T2P资源和系统的忙碌程度单调递减的；对于警务通业务，分配资源相对固定，在T2P资源足够多的情况下，维持一个稳定值。

图4 PF理论曲线

表1 警务通T2P传输函数优化（300 kbit/s）

表2 警务通T2P传输函数优化（400 kbit/s）

图5 BE、警务通T2P曲面

根据T2P曲面，可得BE、Qchat、警务通的PF曲线，如图6所示，BE业务的T2P资源分配是根据负荷的变化而变化，发送的数据分组的长度也有很大的变化范围，从而保证其吞吐量；Qchat是实时小流量业务，其优先级曲线必然是很陡峭的；而警务通业务是实时大流量业务，必然以较高优先级分配固定资源。因此，实践中优化PF曲线，可根据T2PTransitionFunction相关参数调整优先级PF曲线的零点、截距和斜率。通过优化传输函数T2PUp、T2PDn的参数配置，可以提升反向速率。对于Qchat业务，可以将T2PUpT2PAxis00FRABAxis0、T2PUpT2PAxis01FRABAxis0 设置大一些，第3个点T2PUpT2PAxis02FRABAxis0设置小一点，保证在高负荷下，流初始启动的瞬间，Qchat流能迅速达到目标吞吐量。

图6 BE、Qchat、警务通 PF 曲线

通过以上分析可知，PF曲线反映了对应MAC流的QoS特征，从而保证其Qchat话音质量和警务通视频效果。同理，可以根据不同业务、不同流的QoS属性要求设计不同的PF曲线。

3 T2P参数优化模板

T2P算法由众多常量和变量组成，而实际优化主要遵循调整常量参数保证业务的应用，根据系统负荷，微调变量保障业务感知。通过上述分析，总结了T2P参数优化模板，见表3。采用此套T2P流控参数，可以很好地满足优先级和相应流的时延、带宽的QoS要求。

4 T2P参数优化效果

4.1 QRABSelect优化效果

对于Qchat业务，设置相应MAC流的QRABSelect为1，根据实际的信号环境合理设置PSQRABThDRCLock、PSQRABThDRCUnLock值，使得对多个载扇进行RAB合并时，QRABps忽略导频强度太弱的服务载扇，增加相应MAC流的T2PInflow资源。QRAB判决参数优化效果如图 7、图8所示。QRABSelect设置为1时，QRAB判为1的概率降低，保障了T2PInflow的分配，保证了Qchat在高负荷区域和忙闲不均的小区边缘的业务质量。

4.2 Qchat现网优化效果

根据对Qchat业务特征和Ev-Do QoS属性参数配置的研究，通过调整Lo Lat Termination Target PS、LoLatT2P TransitionPS属性，实现了多流性能调优，使得当系统负荷较高时，低优先级的BE流不影响高优先级的Qchat流的性能；同时BE流可最大程度地利用系统的资源。在中等负荷（2个上传，5个下载BE用户）下，如图9所示，实现单载扇容量达70个Qchat用户，同时BE上传平均速率为75 kbit/s，下载平均速率为157 kbit/s，用户体验较好。当Qchat用户数超过70时，反向底噪过大导致BE速率迅速下降，同时Qchat出现随机接入失败，3G网络脱网。采用默认属性，在35个用户时，底噪就抬升到-70.6 dBm，Qchat接入失败，随机出现Qchat终端3G网络脱网。但为了兼顾保证BE用户感知，仍建议一般单载扇最大用户数为35，在BE用户较少的Qchat密集场景可通过优化属性参数，调整为70。

表3 T2P参数优化模板

图7 QRAB判决参数生效验证

图8 QRAB判决参数优化效果

4.3 警务通参数优化效果

对于警务通业务应用上述的400 kbit/s参数配置，受修改的T2P参数的影响，警务通业务的反向分组基本采用PS（12288）的大分组格式传输，因而上传平均速率可达551.7 kbit/s，较普通BE用户提升380 kbit/s。

图9 中等负荷下调整后的Qchat容量与默认参数接入用户数实测对比

5 结束语

本文首先指出了目前Ev-Do多流业务优化存在的问题，阐述了T2P算法基本原理，调整优化了QRABselect、T2PInflowMin、T2PTransitionFunction等重要参数，QRAB 判决参数克服激活集中某个最差扇区对于终端反向发送速率的影响，T2PInflowMin决定了在扇区最忙时刻的T2P桶的最小资源，是保证最低用户感知的关键，T2PTransitionFunction控制了漏桶进水量上升或下降的优先级。指出了时延敏感大流量业务的理论PF曲线的不合理性，设计了警务通300 kbit/s、400 kbit/s两套T2P传输函数参数配置，并仿真了T2PUp、T2PDn平面，得到了BE流、Qchat流和警务通的PF曲线，创新性地提出了一套T2P反向流控参数优化模板和PF曲线优化方法，保障了业务的QoS资源，从而保障业务在实际场景中的应用效果。本文主要基于警务通和Qchat两类典型的业务展开讨论，其他多流业务可根据业务的实时性、最小速率的要求，按表3调整 T2PInflowMin、T2PInflowMax和 BucketFactor等参数，保障业务感知。但优化T2P参数时，需要考虑网络稳定性要求，防止因T2P参数设置过于极端而对网络稳定造成影响。

Ev-Do的QoS机制提供了端到端的时延、带宽等保证，可以针对不同的业务特征，设计不同的T2PUp、T2PDn函数，保障用户间、用户内QoS特性要求。随着VoIP、在线游戏、在线视频等实时业务应用的增多，多流之间的相互影响，会产生一些问题，例如，流的合并门限太低，会导致低优先级流的加入，影响了高优先级流的调度；多流的性能与用户位置的关系；反向吞吐量和反向时延均衡等问题，仍需要不断探索优化方法。

1 3GPP2C.S0024-B.cdma2000HighRatePacketDataAir Interface Specification Version 2.0,2007

2 3GPP 25.234 v10.0.0.Transparent End-to-End Packet-Switched Streaming Service Protocol and Codecs,2011

3 3GPP2 SR0079-0 v1.0.Support for End-to-End QoS Stage1 Requirements,2004

4 SJ-20100106105851-018-ZXC10 BSSB(V 8.0.2.007).cdma2000基站系统配置参数手册_Do无线参数分册,2007

Research on T2P Algorithm and Its Application on Multiflow Service in Ev-Do System

Zheng Yazhong,Zhang Zhihua
(Wireless Network Optimization Center,Jiangsu Branch of China Telecom Co.,Ltd.,Nanjing 210037,China)

As the scale development of Qchat,real-time video service,improving the service experience is important in the case of network congestion.The T2P algorithm is the key technology,which controls reverse rates of different subscribers,services in the Ev-Do RevA system.The T2P transaction function was studied and the T2P parameter settings in major device system was analyzed.A new T2P reverse flow control parameters scheme to ensure the performance of Qchat and real-time video,which are the typical reverse delay-sensitive and rate-sensitive service,was also creatively proposed.Furthermore,the scheme was applied in the operation network.The scheme has important practical value to enhance the performance of the multiflow service in Ev-Do system.

Qchat,real-time video service,QoS,T2P,QRAB Select,T2PInflowMin

10.3969/j.issn.1000-0801.2013.03.022

郑亚忠，男，硕士，现就职于中国电信股份有限公司江苏分公司无线网络优化中心，主要研究方向为4G/LTE物理层关键技术、CDMA无线网络优化。

张志华，男，博士，中国电信股份有限公司江苏分公司无线网络优化中心副主任，国资委技术能手，主要研究方向为CDMA无线网络优化、4G/LTE关键技术及网络优化。

2012-11-29）