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数据业务模型

数据业务模型. BUPT-QUALCOMM Wireless Research Center. 概述. 业务模型结果对设备配置有什么影响 ? 如何描述数据业务模型 ? HTTP FTP WAP Video ……. 概述. 业务行为. 业务模型 结果. 用户行为. 系统配置. FCH ：支持 9.6Kbps, 话音和数据都可以使用 SCH ：仅用于数据用户 >9.6Kbps. 所需的 FCH 信道数 所需的 SCH 信道数. 概述. 用户特征. 系统处理能力. 话音业务模型 数据业务模型. 所需的 FCH 信道数 所需的 SCH 信道数.

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Presentation Transcript

  1. 数据业务模型 BUPT-QUALCOMM Wireless Research Center

  2. 概述 • 业务模型结果对设备配置有什么影响? • 如何描述数据业务模型? • HTTP FTP WAP Video……

  3. 概述 业务行为 业务模型 结果 用户行为 系统配置 FCH：支持9.6Kbps, 话音和数据都可以使用 SCH：仅用于数据用户>9.6Kbps 所需的FCH信道数 所需的SCH信道数

  4. 概述 用户特征 系统处理能力 话音业务模型 数据业务模型 所需的FCH信道数 所需的SCH信道数 基站的规模 系统建设 FCH数目 话音业务所需的FCH(per BTS per sector)=ErlangB(GOS,Ev per BTS per sector) 数据业务所需的FCH (per BTS per sector)=ErlangB(GOS,Ed per BTS per sector) Ev：扇区所有话音用户的呼叫话务量＝用户数×每用户的话务量 Ed：扇区所有数据用户的呼叫话务量＝用户数×每用户的话务量

  5. 概述 • SCH信道配置考虑两个因素 • 1)QoS时延特性决定SCH数量 • 90%的分组时延数据应该<4s (理论值) • 2)RF数据功率分配（话音优先） • 用户实际使用的数据速率与下列因素有关： • 数据队列长度 • 用户的业务等级 • 系统其它资源（如剩余功率）

  6. Session Inter-Arrival Time Inactivity Period Sessions Session Session Session Time 概述 Packet Call Inter-Arrival Time PPP Session Timer (Tppp) Active State DormantState Packet or Data Calls Packet Call Packet Call Packet Call Time Packet Inter-Arrival Time Active OFF Active ON Active State Timer (Tmac) Packets Packet Time 1 voice session = 1 voice call1 data session = N data call

  7. 举一个业务模型的例子

  8. Ed = BHSAd*(5*D15*CHTWWW + 2*D16 *CHTEmail + • D17*CHTFTP + D18 *CHTTelnet + 3*D19 *CHTFAX)/3600 • where CHTWWW = (25*480*8/XADR + Active OFFWWW + Tact) sec • CHTEmail = (30*480*8/XADR + Active OFFEmail + TAct ) sec • CHTFTP = (62*480*8/XADR + Active OFFFTP + TAct ) sec • CHTTelnet = (114*90*8/9600 + Active OFFTelnet + TAct ) sec • CHTFAX = (37*480*8/14400 + Active OFFFAX + TAct ) sec • Total Data Sessions per BHr, BHSAd = S*(D3*D12 + D4*D14) • 其中S为系统中的用户总数， • Total Packet Calls per BHr, BHCAd = BHSAd*(5*D15 + 2*D16 + D17 + D18 + 3*D19)

  9. 各种数据用户的比例 Subscriber Penetration: Distribution Default IS-95 8k EVRC Voice-only sub D1 90% 1xRTT Voice-only sub D2 0% 1xRTT Data-only sub D3 0% 1xRTT Voice & Packet Data sub D4 10% Total 100% 100% 平均数据速率计算举例 Data Rate Distribution Default 9.6 kbps D5 10% 19.2 kbps D6 20% 38.4 kbps D7 30% 76.8 kbps D8 40% 153.6 kbps D9 0% Total 100% 100% Average Data Rate XADR kbps 47.0 kbps

  10. 各种业务用户的比例 Distribution Default WWW D15 50% Email D16 40% FTP D17 10% Telnet D18 0% FAX D19 0% Total 100% 100%

  11. 数据业务模型的建立

  12. 3G的的数据业务的应用类型 消息业务 电子邮件，语音邮件，视频邮件 HTTP，ISDN，信用卡鉴权 可视电话，会议电视 VOD 天气预报，交通信息，体育新闻 紧急呼叫，汽车管理 保安，遥测 有线业务 交互业务 获取业务 分发业务 社区业务 远端业务

  13. 3G数据业务的特点 1000 Video conference Streaming video & audio Interactive games 100 Video telephony HTTP data rate (Kb/s) E-mail Voice telephone 10 1 10 0.1 0.01 1.0 delay (sec)

  14. 1xEV-DV 仿真中的数据业务分类 • HTTP • FTP • WAP • Near Real-time Video • TCP

  15. 前向链路 HTTP 业务模型描述 Http业务模型仿真的目的 模拟http数据用户的呼叫过程，尽可能接近实际情况，以正确的实现整个系统吞吐量以及时延特性的统计 Http业务的仿真原理 Http 业务的系统模型同其它分组业务或语音业务系统一样，都属于生灭过程。用户呼叫的到达过程服从参数为λS的泊松过程（Poisson Process)。用户呼叫的时间长度是服从指数分布的随机过程。

  16. 前向链路 HTTP 业务模型描述 • Http数据业务可以用三个层次来描述： • Session • Packet call • Main object • Embedded object • Packet

  17. reading time A packet call A session First packet of the Last packet of the session session packet call packet call (Reading Time) D pc main object Ndembedded objects 前向链路 HTTP 业务模型描述 Session Analysis

  18. 前向链路 HTTP 业务模型描述 典型web下载的例子

  19. 前向链路 HTTP 业务模型描述 模型的主要参数 SM ：网页中主对象的大小 SE ：网页中内嵌对象的大小 Nd ：网页中内嵌对象的数量 Dpc：阅读时间 Tp ：主页的解析时间

  20. 前向链路 HTTP 业务模型描述

  21. 对数正态分布 均值： 方差： • Pareto分布 截短： 未截短： 均值： 前向链路 HTTP 业务模型描述 相关数学公式

  22. 前向链路 TCP 模型描述 • 对TCP进行简化 • TCP连接的建立和释放过程可以用“三次握手”的机制来描述； • 在没有收到ACK之前能够发送的数据量由拥塞窗口和接收窗口二者中的较小值决定，出于简化，我们假设接收端的窗口大小不受限制； • 在TCP连接建立之后，开始以慢启动方式传输数据，同时拥塞窗口初始化为1个字段。发送端每接收到确认包（ACK）后，拥塞窗口便增加一个字段。

  23. 前向链路 TCP 模型描述 三次握手过程 TCP和IP包头的 开销为40字节

  24. rt = c + l 前向链路 TCP 业务模型描述 慢启动—拥塞控制过程 τc是指ACK包由用户端到服务器所用的时间和TCP数据段由服务器到基站路由器所用时间的总和；τ1是指在前向链路中TCP数据段由基站路由器到用户端的传输时间。

  25. 开始 S=要传输的对象的大小（字节） N=S/(MTU-40),W为初始化拥塞窗口大小 发送窗口C=min(N,W) 将C个包压入队列进行传输，记P=N-C 否 P>0? 是 PW=N+W 等待τc，直到有一个packet被传输完毕，调度队列中的min（P,2)个packet进行传输 返回PW值,其中PW是当前对象传输完毕后的拥塞窗口值 递减P，使P=P-min(P,2) 前向链路 TCP 业务模型描述 打包传输过程的流程图

  26. 开始 生成HTTP的一个packetcall 76% 24% MTU？ 1500 bytes 576 bytes 50% HTTP/1.1 50% HTTP/1.0 HTTP版本？ 突发模式下载主 对象和内嵌对象 连续模式下载主 对象和内嵌对象 前向链路 结合TCP的HTTP 业务模型描述 • HTTP业务的生成过程 • 两种HTTP版本 • 两种MTU

  27. 开始 S为要处理的对象的大小，m为要建立的TCP连接数 对于主对象M=1;对于由b个内嵌对象组成的复合对象m＝b 发送m个40字节的SYN字段 再发送m个40字节的ACK字段 等待τc 对S字节数据进行打包传输,初始化拥塞窗口为m 发送m个40字节的FIN字段 等待τc 发送m个40字节的ACK字段 结束 前向链路 结合TCP的HTTP 业务模型描述 HTTP/1.0 对象传输过程

  28. 前向链路 开始 发送1个40字节的SYN字段 再发送1个40字节的ACK字段 等待τc 对S字节主对象数据进行打包传输,最初时拥塞窗口为1 记m＝PW（拥塞窗口返回值） 等待Tp Nd>0? 记录已经传输完毕的内嵌对象个数，用变量I，且I=1; ① ② 结合TCP的HTTP 业务模型描述 HTTP/1.1 对象传输过程

  29. 前向链路 ① ② 记L为第I个内嵌对象的大小 对L字节内嵌对象数据进行打包传输,开始时拥塞窗口W＝m 记m＝PW（拥塞窗口返回值） 是 I<Nd? I=I+1; 否 等待τc 发送1个40字节的FIN字段 等待τc 发送1个40字节的ACK字段 结束 结合TCP的HTTP 业务模型描述 HTTP/1.1 对象传输过程

  30. 前向链路 HTTP 业务模型描述 Reading Time Distribution

  31. 前向链路 HTTP 业务模型描述 Reading Time Distribution

  32. 前向链路 HTTP 业务模型描述 Embedded Object Size Distribution

  33. 前向链路 HTTP 业务模型描述 Main Object Size Distribution

  34. 前向链路 HTTP 业务模型描述 Number of Embedded Object Distribution

  35. 前向链路 HTTP 业务模型描述 Number of Embedded Object Distribution

  36. 前向链路 FTP 业务模型描述 • Ftp数据业务可以用三个层次来描述： • Session • packet call • 对应要传输的一个文件 • packet

  37. 前向链路 FTP 业务模型描述 Session Analysis

  38. Component Distribution Parameters PDF File Size(S) Tuncated Lognormal Mean=2Mbytes Std.dev.=0.722Mbytes Max=5Mbytes Reading time(Dpc) Exponential Mean=180 sec 前向链路 FTP 业务模型描述 模型的主要参数

  39. 前向链路 结合TCP的FTP 业务模型描述 FTP文件下载过程的简化模型 开始 根据相应分布生成FTP的一个文件 76% 24% MTU？ 1500 bytes 576 bytes 将拥塞窗口初始化为1，建立 一个新的TCP连接然后对 FTP文件进行打包传输（略） 等待Dpc的间隔时间

  40. 前向链路 FTP 业务模型描述 Reading Time Distribution

  41. 前向链路 FTP 业务模型描述 Reading Time Distribution

  42. 前向链路 FTP 业务模型描述 File Size Distribution

  43. 前向链路 WAP 业务模型描述 WAP业务的交互过程示意图

  44. 前向链路 WAP 业务模型描述 主要参数描述 • WAP请求的大小 • WAP网关的响应时间 • 响应 ：由几个对象组成 • 每个响应包含的对象的个数 • 对象的大小 • 对象之间的时间间隔 • 阅读时间

  45. 参数 变量 WAP请求的 大小 对象的大小 每个响应的对象的个数 对象之间的时间间隔 响应时间 阅读时间 分布 定值 截短的pareto分布 (Mean= 256 bytes, Max= 1400 bytes) 几何分布 指数分布 指数分布 指数分布 分布参数 76 bytes K = 71.7 bytes, = 1.1 Mean = 2 Mean = 1.6 s Mean = 2.5 s Mean = 5.5 s 前向链路 WAP 业务模型描述 参数定义

  46. 前向链路 WAP 业务模型描述 Packet call处理流程 开始 是 判断packetcall数据量是否已经完全生成 否 阅读时间递减 判断第一个对象是否生成 否 判断packetcall是否结束 否 是 是 递减网关响应时间间隔 递减对象之间的时间间隔 否 判断对象之间的间隔是否为0 是 将生成的对象累加到数据对列中，同时标记对象的大小、生成的时隙号、当前对象的序号,累加已生成的对象数量 生成新的对象之间的间隔 如果当前packetcall的对象数没有完全 生成，则生成新的对象；否则，结束 结束

  47. 前向链路 WAP 业务模型描述 Response Object Size Distribution

  48. 前向链路 WAP 业务模型描述 Response Object Size Distribution

  49. 前向链路 WAP 业务模型描述 Reading Time Distribution

  50. 前向链路 WAP 业务模型描述 Reading Time Distribution

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