WCDMA R6無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的流量特性和流量模型

1 引言

在WCDMA R6中增加了一系列新的業(yè)務(wù)：WSS（Wideband Speech Service），PSS（Packet-switch Streaming Service ），MMS（Multimedia Messaging Service），IMS（IP Multimedia Services）。這些新業(yè)務(wù)的共同特點(diǎn)就是對多媒體的支持，這也正是WCDMA R6所強調的重點(diǎn)及其優(yōu)勢所在。實(shí)際上，MSS和PSS標準就是3GPP針對短消息（SMS）之后的龐大市場(chǎng)而專(zhuān)門(mén)制定的標準，可見(jiàn)其意義之重大。

WCDMA R6將為核心網(wǎng)提供全IP網(wǎng)絡(luò )，這樣，就形成了一個(gè)支持音頻和視頻服務(wù)的IP多媒體網(wǎng)絡(luò )。該網(wǎng)絡(luò )能夠保障所提供的音頻和視頻服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（QoS），另外還支持音頻和視頻通信的無(wú)縫集成。這樣，就對WCDMA的流量分析造成了以下兩方面的影響。

首先，與傳統的請求/應答的HTTP流量相比，多媒體流通常有更長(cháng)的持續時(shí)間。一般情況下，多媒體流采用UDP協(xié)議作為下層的傳輸協(xié)議，這樣就對網(wǎng)絡(luò )擁塞反應較慢。所以，多媒體流的流量特性與Web流量的差異很大。隨著(zhù)多媒體流流量的增加，網(wǎng)絡(luò )性能會(huì )受到重要影響。所以，WCDMA R6新業(yè)務(wù)對多媒體的支持極大地加大了對系統帶寬的要求，對系統資源的設計、配置增加了不小的壓力。為設計新的網(wǎng)絡(luò )，對系統資源進(jìn)行合理分配，人們需要了解WCDMA新業(yè)務(wù)的流量特性和流量模型。

其次，這些新業(yè)務(wù)極大地豐富了客戶(hù)的選項和需求。為了更加有效地使用系統資源、滿(mǎn)足不同客戶(hù)的各種要求，QoS對WCDMA R6的重要性相應地上升到前所未有的高度。為了在WCDMA R6的網(wǎng)絡(luò )中有效地提高QoS，人們也需要了解WCDMA新業(yè)務(wù)的流量特性和流量模型。

從以上兩方面出發(fā)，WCDMA R6的運營(yíng)商和設備供應商都迫切需要了解WCDMA新業(yè)務(wù)的流量特性和流量模型，這也是本文所關(guān)注的重點(diǎn)。

2 3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )新業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )流量模型

WCDMA R6的新業(yè)務(wù)有WSS，PSS，IMS，MMS。其中，PSS是包交換業(yè)務(wù)流服務(wù)，IMS是實(shí)時(shí)IP多媒體服務(wù)，MMS是非實(shí)時(shí)多媒體消息服務(wù)。

在這3類(lèi)新業(yè)務(wù)中，WSS為音頻業(yè)務(wù)流，其余均為多媒體流，本文分別予以討論。

2.1 WSS業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )流量模型

WSS為音頻業(yè)務(wù)流，包括用戶(hù)的語(yǔ)音通話(huà)。盡管在WCDMA R6中，可用帶寬增加了，但這對用戶(hù)的語(yǔ)音通話(huà)的行為方式?jīng)]有影響。所以WSS的流量特性仍然符合傳統的語(yǔ)音通話(huà)流量模型。

語(yǔ)音通話(huà)行為用交替的活躍時(shí)段和安靜時(shí)段表示，一個(gè)事件驅動(dòng)的狀態(tài)模型（見(jiàn)圖1）被用來(lái)刻畫(huà)這兩種隨機時(shí)段。實(shí)際上，活躍時(shí)段和安靜時(shí)段均符合負指數分布。Tactive表示通話(huà)處于活躍時(shí)段，并且在上行鏈路上進(jìn)行發(fā)送的平均時(shí)間，Tsilent表示通話(huà)處于安靜時(shí)段，并且在下行鏈路上進(jìn)行接收的平均時(shí)間。并且，兩者的均值滿(mǎn)足：Tsilent+Tactive=3s。這使得一條通話(huà)信道的活躍期大約為50%～60%。這里需要注意，所有移動(dòng)用戶(hù)的通話(huà)行為彼此無(wú)關(guān)。

圖1 通話(huà)行為模型

如圖2所示，一次語(yǔ)音通話(huà)服務(wù)的會(huì )話(huà)持續時(shí)間的均值為tD，Speech=120，該會(huì )話(huà)持續時(shí)間符合負指數分布。而且在這一時(shí)段，建立該會(huì )話(huà)的連接將獨占系統的相關(guān)資源。

圖2 話(huà)音業(yè)務(wù)服務(wù)模型

2.2 PSS，IMS和MMS業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )流量模型

由于WCDMA R6增加了可用帶寬，這幾種新業(yè)務(wù)都能夠為移動(dòng)設備同時(shí)提供多媒體服務(wù)，并且支持以下多種媒介類(lèi)型：音頻業(yè)務(wù)流（包括語(yǔ)音），視頻業(yè)務(wù)流，靜態(tài)圖片，2D和3D圖形及動(dòng)畫(huà)，文本（包括簡(jiǎn)單文本類(lèi)型和復雜文本類(lèi)型，如可描述字體、顏色、大?。?，合成的音頻流，元數據（Metadata）。

這樣，我們就可以將這幾種新業(yè)務(wù)的流量分為數據業(yè)務(wù)流（包括以上媒介類(lèi)型的后5種，因為它們都是以數據流的形式來(lái)傳輸的）、視頻業(yè)務(wù)流和音頻業(yè)務(wù)流服務(wù)這3類(lèi)。當然，就流量來(lái)說(shuō)，前兩者占了絕大多數。

PSS，IMS和MMS業(yè)務(wù)以數據業(yè)務(wù)流、視頻業(yè)務(wù)流和音頻業(yè)務(wù)流這樣的流傳輸的機制提供服務(wù)。

對于音頻流而言，可以用符合截斷式Pareto分布的ON/OFF模型來(lái)刻畫(huà)：

　?。?）

　?。?）

該模型的具體參數為：

● 會(huì )話(huà)時(shí)段：形狀參數α＝1.6，均值m＝2.4s的Pareto分布。

● 兩次會(huì )話(huà)間的間歇時(shí)段：參數λ=36/0.16K的指數分布，K是一個(gè)用戶(hù)建立的音頻連接數的均值。

● 會(huì )話(huà)數傳率：20kbit/s。

● 包大?。?00bytes。

● ON時(shí)段：參數為0.2s的指數分布。

● OFF時(shí)段：一個(gè)確定值，均值m＝2.4s。