TD上网提速及感知优化综合解决方案.doc

成果上报申请书成果名称TD上网提速及感知优化综合解决方案成果申报单位重庆公司、设计院有限公司成果承担部门/分公司重庆公司：网络部、计划部、无线中心、交换中心设计院有限公司：重庆分公司项目负责人姓名项目负责人联系和Email成果专业类别*无线、数据网络成果研究类别*相关网络解决方案省内评审结果*优秀关键词索引（3～5个）TD上网 加速 优化应用投资400～1200万元（根据流量或并发用户数而定）产品版权归属单位中国移动通信集团重庆有限公司中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司对企业现有标准规范的符合度：(1) 第三代移动通信系统TD-SCDMA无线子系统设备规范R4基本功能分册/ QB-A-003-2007、第三代移动通信系统TD-SCDMA无线子系统设备规范HSDPA分册/ QB-A-002-2007：在RNC内增加DCA优化功能；(2) 第三代移动通信系统TD-SCDMA无线子系统设备规范GGSN分册/ QB-C-005-2007：在GGSN的核心网交换机上旁路一套包含TCP优化、HTTP优化、动态数据压缩、终端内容适配、智能缓存功能的优化加速系统成果简介： 随着3G网络的正式商用，移动上网业务迎来了高速发展时期，该业务同时也是3G网络为用户提供的重要体验业务，而网速不稳定等问题将成为直接影响用户感知的短板，通过分析，如果要改善这类情况，需要提升TD无线资源的使用效率，并对传统的互联网协议或数据传输流程进行适用于复杂无线环境的优化。

针对以上目标，本方案从无线网和核心网两方面，共6项关键技术进行了优化调整：1.TD DCA(Dynamic Channel Allocation动态信道分配)：包括“Channel Switching信道转换”和“Capacity Management容量管理”2大部分总体目标：减少不必要的无线资源占用，给更多用户提供更高的速率，并减少掉线1)信道转换包含2方面：a.弱覆盖环境下触发的码道占用数下调，可减少不必要的码道占用，以向无线环境好的用户提供更多码道；b.基于申请业务速率变化的码道数调整2)容量管理包括3方面：a.动态信道分配；b.呼叫接纳控制；c.拥塞控制2. 传输协议优化：根据无线链路特征，动态感知可用带宽，动态调整TCP参数和传输策略，提高传输效率；3. 应用协议优化：对现有HTTP协议进行优化，使用户浏览器能够对HTML页面进行操作，将后续的各项请求和响应打包在一起统一进行传输，从而减少了应用层会话冗余和开销；4. 动态数据压缩：结合无线带宽估计机制，当网络可用带宽小时，压缩算法采用压缩比大的参数配置，当网络可用带宽大时，采用压缩比小的参数配置；5. 终端内容适配：通过识别终端的属性，根据终端属性进行页面大小调整、重排等；6. 智能缓存：将客户访问过的内容在Cache中存放一个副本，当该内容下次被访问时，不必连接到网站，而是由Cache中保留的副本提供，从而节省时间，减少资源耗费。

本方案的实现是通过将上述六类优化技术整合为一个稳定且兼容的系统，根据不同的场景和应用进行相应的优化，从而实现对移动数据业务HTTP、FTP、Mail及视频等的加速和用户感知提升在不改变现有网络带宽的情况下，本方案可以实现CMNET业务的综合加速倍数达到2.43倍；本方案具有良好的经济效益，可节省TD网络单期工程扩容成本3%～8%；并预计能拉动用户和业务多增长5%~10%方案还具有良好的社会效益，符合集团和本地业务发展趋势，能够实现企业和用户“双赢”，并支持网络可持续性发展，贯彻节能减排思想省内试运行效果： 集团公司<数通[2010]16号>文件已安排重庆公司进行数据加速技术试点，为该新技术在更大范围推广进行测试验证测试组网图如下：推荐的优化加速系统架构目前重庆测试正在进行当中，初步测试结果如下：TD-SCDMA加速测试（CMNET下行）1 网页浏览（图像原始）: 速度提高到1.3-2倍2 网页浏览（图像中低）: 速度提高到1.4-2.5倍3 邮件接收: 速度提高到1.3-3.5倍4 HTTP下载: 速度提高到1.3-4倍5 视频浏览：停顿次数减少5-10次 通过测试可知，在引入上述优化加速技术后，能够明显提高用户上网速度、提高用户移动上网感知，增强公司移动数据业务竞争力，在各省市公司具有良好的推广意义。

优化加速技术具有明显的社会和经济效益，并增强企业竞争力，是在3G时代中保持中国移动网络和业务质量领先的一项重要解决方案建议引入移动数据业务加速技术时，重点针对CMNET下行数据业务进行优化加速文章主体（3000字以上，可附在表格后）： 一、背景情况(1) 3G数据业务发展迅猛：随着TD商用和智能终端的普及，移动上网数据流量、特别是CMNET业务量及占比均呈持续上升趋势2) 现有的技术体制存在着不足：TD制式相对于WCDMA和CDMA2000网络的数据下载速率并不占优势；传统互联网协议用在移动互联网上存在较多问题3) 用户上网感知欠佳：网速不稳定、异常掉线成为影响用户上网感知的短板，例如用户互联网类投诉在重庆公司2009年基础通信类投诉中占20%左右鉴于以上问题，需要提升TD无线资源的使用效率，并对传统的互联网协议或数据传输流程进行适用于复杂无线环境的优化，从而提升TD上网业务的速率和稳定性，最终达到提升TD网络竞争力，消除用户感知短板的目的因此，本课题主要针对现网存在的一些典型问题，有针对性地研究六项加速关键技术，提出可操作的创新技术方案，如下图所示：当前存在典型问题解决方案用户在弱覆盖、或长时间无业务等情况仍占较多无线资源；多用户、多业务并发时无线资源分配不够合理现网TCP协议在移动互联网环境下存在较多不适应的问题互联网上仍大量存在较落后的HTTP1.0，而相对改进的HTTP1.1的使用局限性大，移动互联网的应用层效率不高在移动Internet网中页面等时远高于Internet，用户感知差。

随着智能终端的普及，移动上网业务也需要进行终端内容适配处理P2P流量和CMNET业务迅速增长，需要考虑对CMNET业务的缓存DCA(动态信道分配)TCP协议优化HTTP协议优化动态数据压缩终端内容适配智能缓存二、技术方案本方案综合采用六类优化技术（DCA优化、TCP优化、HTTP优化、动态数据压缩、终端内容适配、智能缓存），通过对RNC及GPRS核心网进行优化及增加加速网元，实现对TD上网类业务的加速和用户感知优化其中，在RNC侧只需增加DCA优化功能；在GGSN侧的核心网交换机上旁路一套优化加速网元，进行TCP优化、HTTP优化、动态数据压缩、终端内容适配、智能缓存的功能实现如下图所示优化加速综合解决方案示意图优化流程示意图以下分别对6类技术的实现方式进行描述：1、DCA（动态信道分配）优化主要包含“Channel Switching信道转换”和“Capacity Management容量管理”2个方面技术：DCA优化示意图该技术实现了4个方面功能：A、在弱覆盖时，触发信道下调，以节省码道资源，降低功率资源消耗；在强覆盖时，恢复码道占用；B、根据用户申请业务量的升降，动态调高或降低分配给用户的码道资源；C、用户长时间无业务时，由CELL_DCH状态转IDLE状态，以减少无效的资源占用；D、在多用户，多类型业务并发时，根据邻近多个小区无线资源情况，合理接纳用户并配置资源。

通过该技术的优化，可解决无线资源占用率高，接通率低，掉线率高的问题2、TCP协议优化标准TCP协议存在的问题：标准的TCP协议是为有线网络固定主机设计的，在移动互联网环境下必须考虑以下几方面的改进：①检测出导致丢包的错误性质；②根据检测到的错误性质调整发送端数据发送速率；③更可靠和精确的拥塞检测能力 TCP协议优化基本原理是改进TCP协议，以“无线带宽估计”技术为基础，防止带宽占用加剧或等待时延的增长主要从3个方面进行改进：①数据包重组；②无线带宽估计；③错误处理和重传判定优化1） 数据包重组数据包重组是合并小的数据包成为更大的数据包，共用一个数据报头，减小报头开销到接近4%，从而进一步提高传输速率和无线带宽利用率数据包重组示意图 （2）无线带宽估计无线带宽估计是通过算法，让数据源端预先估算无线链路的可用传输带宽，从而以合适的速率向发送端发送数据包在具体实现上是通过发送端的数据发送速率和ACK的接收速率进行综合计算来实现无线带宽估计示意公式如下： k：无线上行链路是下行链路带宽的k倍（0

在估计无线带宽的同时，还应估计无线网络的场景，为调整数据传输策略提供依据： （3）错误处理和重传判定机制改进以无线带宽估计为基础，划分典型场景，实现TCP协议优化优化机制如下：序号数据链路场景名称问题场景优化后的TCP处理机制1下行进入无信号区移动用户进入电梯等信号覆盖盲区时，无线链路发生较长时间中断暂停向用户端继续发送数据；当用户无线链路重新接通后，迅速恢复cwnd至原来的水平2下行无线小区切换移动用户在切换过程中带宽振荡，或无线信号质量的波动导致了无线带宽短暂降低适当加大RTO减小切换和无线信号波动的短暂性链路带宽影响，并在源端接收到此前未及时收到的接收端ACK时，迅速恢复cwnd3下行无线信号变差无线信号衰减，或信道资源动态分配导致了无线带宽较长时间降低对于无线链路带宽较长时间的降低，适当降低数据发送速率，待无线链路带宽转好时及时恢复cwnd4上行无线信号变差用户终端向服务器发送数据时，无线链路发生中断或带宽振荡减小若无线链路发生中断则暂停数据发送，若无线链路发生带宽振荡则适当降低数据发送速率，待无线链路带宽转好时及时恢复cwnd3、HTTP协议优化标准HTTP协议存在的问题：①多数时候HTTP1.1带流水线功能都是关闭的；②互联网上仍然存在使用HTTP1.0的网络设备；③若要HTTP1.1产生作用，需要端对端网络设备全部支持。

HTTP协议优化其根本目的就是基于移动互联网环境改进HTTP协议，减少资源调度消耗，提高访问传输速度HTTP协议优化包含两个优化等级：基本优化和预读取机制优化1）基本优化：在GGSN侧设置一个优化加速网元，当用户发送HTML请求后，使得用户浏览器能够对HTML页面进行操作，将后续的各项请求和响应打包在一起统一进行传输，从而减少应用层的冗余和开销2）预读取机制优化：在收到用户的HTML请求后，利用WEB服务器反馈HTML页面给用户的响应时间，同时把后续的所有请求全部接收存储在优化加速网元中，进一步节省页面的整体传输时间基本优化和预读取机制优化流程如下图所示HTTP协议优化流程示意图4、动态数据压缩现有的数据压缩存在的问题：在移动互联网环境下需要完善对数据类型的支持情况、并需要结合移动网络的带宽变化动态采用的不同的压缩参数组合在移动互联网中，在数据压缩技术的改进方面主要可考虑针对移动网络的特性，加入新的技术要求其基本原理是压缩图片类和文本类对象，并采用压缩自适应策略，自动调整压缩比，节省空口带宽资源。