Core-Network-Design-V100R005-WIMAX-帶寬計算培訓課件課本新

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHUAWEI Confidential Security Level: 內(nèi)部公開WIMAX 帶寬計算培訓課件ISSUE1.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 2本膠片是WIMAX帶寬計算培訓課件，主要介紹ASN-GW各個接口的帶寬計算原理及帶寬計算模板工具的使用。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 3參考資料lWIMAX Bandwidth Calculation TemplatelWIMAX

2、帶寬計算指導書HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 4l學習完此課程，您將會：了解帶寬計算的作用理解ASN-GW各個接口帶寬計算的原理掌握帶寬計算模板的使用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 5第第2 2章章 WIMAXWIMAX帶寬計算原理帶寬計算原理第第3 3章章 WIMAXWIMAX帶寬計算模板簡介帶寬計算模板簡介HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 6帶寬計算的作用帶寬計算的作

3、用客戶需求技術引導網(wǎng)絡規(guī)劃投標及合同簽訂項目啟動產(chǎn)品需求調(diào)研工程實施割接運行維護HLDLLDDD網(wǎng)絡設計網(wǎng)絡設計網(wǎng)絡級帶寬計算結果是網(wǎng)規(guī)和投標的重要內(nèi)容 帶寬計算結果是向客戶申請資源的依據(jù)帶寬計算是設備物理端口數(shù)量、數(shù)通網(wǎng)帶寬需求配置的依據(jù)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 7影響帶寬計算結果的關鍵因素影響帶寬計算結果的關鍵因素l用戶數(shù) WiMAX用戶數(shù)：為各個局點需要支持的總用戶數(shù)。l話務模型 忙時附著用戶激活率。 忙時每激活用戶上行流量。 忙時每激活用戶下行流量。 忙時每用戶產(chǎn)生的UDR數(shù)目。l冗余系數(shù) 峰均比（Pea

4、k Ratio）（當前一般采用1.5：1）。l消息大小 平均包大小（Average Packet Size (Byte)）。l組網(wǎng)方案HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 8WIMAX帶寬計算的內(nèi)容示例ASN-GWBSAAA ServerOMR6/R4帶寬計算網(wǎng)管帶寬計算計費,認證帶寬計算R3帶寬計算SBCGx、VoIP帶寬計算HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 9問題1.網(wǎng)絡設計中為什么要進行帶寬計算？2.WIMAX帶寬計算包括哪幾部分內(nèi)容？HUAWE

5、I TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 10第第1 1章章 帶寬計算概述帶寬計算概述第第3 3章章 WIMAXWIMAX帶寬計算模板簡介帶寬計算模板簡介HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 112.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計算重要概念2.2 2.2 帶寬計算原理帶寬計算原理2.3 2.3 帶寬計算實例帶寬計算實例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 122.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計

6、算重要概念話務模型話務模型峰均比 協(xié)議封裝效率(協(xié)議擴展因子）物理帶寬利用率裝載率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 13話務模型典型話務模型參數(shù)示例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 142.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計算重要概念話務模型峰均比峰均比 協(xié)議封裝效率（協(xié)議擴展因子）物理帶寬利用率裝載率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 15基本概念-峰均比峰值峰值：保證98%

7、的流量（折線下的面積）能夠正常通過的取值均值均值：所有測量點的算術平均值峰均比：峰值峰均比：峰值/ /均值均值均均值值峰峰值值最大最大值值l峰值不是單純意義上的最大值喔！HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 16峰均比WWW業(yè)務仿真情況對于WWW業(yè)務，幾個典型值如下（此處為平均流量）：系統(tǒng)吞吐量等于1.5，能夠保證90.52%的用戶數(shù)據(jù)流量正常通過吞吐量等于2，能夠保證概率為99.66%的用戶數(shù)據(jù)流量正常通過吞吐量等于3，能夠保證概率接近為100%的用戶數(shù)據(jù)流量正常通過從上述可見，2倍均值的吞吐量已經(jīng)接近累計概率1，因此在滿

8、足一定的QOS要求條件下，WWW業(yè)務網(wǎng)絡節(jié)點峰均比取2已經(jīng)能滿足要求。均值均值= =1.51.52 23 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 17峰均比華為現(xiàn)網(wǎng)局點流量統(tǒng)計結果WiMAX目前還沒有相關數(shù)據(jù)，主要參考GU數(shù)據(jù)。峰均比基本都在1.5以下，高于1.5的局點都是極小流量的局點；流量越大越能反映實際的峰均比。局點局點Gn Mean Gn Mean Throughput Throughput (Kbytes/s)(Kbytes/s)Gn Peak Gn Peak Throughput Throughput (Kbyt

9、es/s)(Kbytes/s)峰均比峰均比UAEUAE2514 2514 3565 3565 1.42 1.42 AIS SUKAIS SUK896 896 1259 1259 1.41 1.41 AIS SCHAIS SCH893 893 1250 1250 1.40 1.40 遼寧大連遼寧大連724 724 973 973 1.34 1.34 STC STC BaladBalad622 622 796 796 1.28 1.28 河北河北473 473 676 676 1.43 1.43 內(nèi)蒙古內(nèi)蒙古297 297 450 450 1.51 1.51 遼寧沈陽遼寧沈陽202 202 334

10、 334 1.65 1.65 香港油塘香港油塘146 146 296 296 2.03 2.03 STC RiyadhSTC Riyadh78 78 227 227 2.91 2.91 KPN ASDTPS3KPN ASDTPS3141 141 184 184 1.31 1.31 KPN RTWAPS2KPN RTWAPS2116 116 158 158 1.36 1.36 華為華為PS網(wǎng)絡規(guī)劃推薦的峰均比：網(wǎng)絡規(guī)劃推薦的峰均比：1.5:1如果客戶有更高QOS 需求，可以使用2:1 峰均比。如果局點給出的流量話務模型中已經(jīng)考慮了峰均比，則計算接口帶寬或裝載率時不需要考慮此參數(shù)。HUAWEI T

11、ECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 182.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計算重要概念話務模型峰均比 協(xié)議封裝效率（協(xié)議擴展因子）協(xié)議封裝效率（協(xié)議擴展因子）物理帶寬利用率裝載率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 19協(xié)議封裝效率（擴展因子）協(xié)議棧封裝效率協(xié)議棧封裝效率：指的是業(yè)務凈荷與所需物理層帶寬的比值。與采用的協(xié)議封裝格式以及業(yè)務凈荷長度相關。 擴展因子擴展因子 = 1 / 協(xié)議棧封裝效率 封裝效率定義為：說明: s 是封裝前數(shù)據(jù)包的大小， s 是封裝后的大小

12、。協(xié)議封裝效率只應用于用戶面帶寬用戶面帶寬計算平均的封裝效率的計算公式為：說明: s 是封裝前數(shù)據(jù)包的大小， s 是封裝后的大小，f(s) 是包大小的概率密度。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 20包概率密度從WiMAX論壇獲取到的相關材料(NWG Stage 3)來看，WiMAX的MTU為1522Byte。而WiMAX主要的業(yè)務因為還是Internet中的類似業(yè)務（Web、E-Mail、FTP、P2P、VoIP等等），所以WiMAX傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包大小分布應該是和Internet中一致的。在計算封裝效率時，可以使用Inte

13、rnet的包大小分布（圖1）來進行計算。 利用圖形處理方法讀取了圖1的數(shù)值，并計算得到包分布密度如圖2所示：圖1 Internet數(shù)據(jù)包大小分布 圖2 Internet數(shù)據(jù)包大小分布（讀取的數(shù)據(jù)） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 21協(xié)議棧封裝效率實例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 22常見協(xié)議封裝格式-以太幀Ethernet II 幀格式幀格式在幀頭有7個字節(jié)的前同步碼，一個字節(jié)的定界符，在幀尾還有4個字節(jié)的幀校驗序列。MAC幀頭花費的字節(jié)數(shù)

14、是： 716624 = 26 bytes 還需要考慮區(qū)分前后兩幀的間隔GAP（9.6s），相當于12個字節(jié)，即以太幀總花費的字節(jié)數(shù)為： 2612 = 38 bytes INTER FRAME GAP12 OCTETSHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 23常見協(xié)議封裝格式-IP 報文IP頭部字節(jié)數(shù)是： 20 bytes （固定長度）（固定長度） HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 24常見協(xié)議封裝格式-UDP 報文16-bit source port

15、number16-bit destination port number16-bit UDP length16-bit UDP checksumUDP頭部字節(jié)數(shù)是： 8 bytes HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 25常見協(xié)議封裝格式-GREGRE頭字節(jié)數(shù)： 12 bytes 12字節(jié)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 26協(xié)議棧封裝效率R6/R4 GREPDUL2PHYIPService Bit RateBit Rate under IPGREP

16、rotocol Header (Bytes)GRE頭12IP20Ethernet38Total70封裝效率封裝效率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 27協(xié)議棧封裝效率R3L2PHYIPService Bit RateBit Rate Under IPUDP/TCPProtocol Header (Bytes)Ethernet38Total38封裝效率封裝效率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 28協(xié)議棧封裝效率匯總接口類型接口類型( (用戶面用戶面)

17、 )協(xié)議棧頭協(xié)議棧頭協(xié)議棧封裝效率協(xié)議棧封裝效率R6/R4700.72R3380.80根據(jù)圖2中的包分布密度，可以分別計算WiMAX R6/R4/R3接口平均協(xié)議封裝率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 292.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計算重要概念話務模型峰均比 協(xié)議封裝效率(協(xié)議擴展因子）物理帶寬利用率物理帶寬利用率裝載率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 30網(wǎng)絡設計帶寬計算的基本概念-物理帶寬利用率控制協(xié)議開銷控制協(xié)議開銷物理層傳輸開銷物

18、理層傳輸開銷物理帶寬利用率物理帶寬利用率以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口0.05 0.05 0.10 0.10 0.86 0.86 控制協(xié)議開銷：比如以太網(wǎng)廣播消息、ARP消息等物理層傳輸開銷：幀間隙等物理帶寬利用率物理帶寬利用率 = 1= 1* *(1-(1-控制協(xié)議開銷控制協(xié)議開銷) )* *(1-(1-物理層傳輸開銷物理層傳輸開銷) )l物理帶寬利用率是不變不變的，表示物理接口實際可以使用的帶寬，與物理承載相關。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 312.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計算重要概念話務模型峰均比 協(xié)議封裝效率(

19、協(xié)議擴展因子）物理帶寬利用率裝載率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 32物理帶寬物理帶寬利用率峰值凈荷流量平均凈荷流量裝載率定義物理帶寬平均凈荷流量乘峰均比，計乘峰均比，計算出峰值流量算出峰值流量峰值凈荷流量添加協(xié)議棧添加協(xié)議棧封裝封裝峰值凈荷流量裝入裝入根據(jù)話務模根據(jù)話務模型計算流量型計算流量等等裝載率裝載率 話務模型物理帶寬利用率峰值凈荷流量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 33裝載率的計算方法裝載率峰均比協(xié)議棧封裝效率物理帶寬利用率裝載率裝載

20、率 (1/(1/峰均比峰均比) ) 協(xié)議棧封裝效率協(xié)議棧封裝效率 物理帶寬利用率物理帶寬利用率平時峰均比節(jié)假日峰均比R6/R4封裝效率R3接口封裝效率物理層傳輸開銷其它控制協(xié)議開銷HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 34裝載率推薦值裝裝載載率率 = 規(guī)規(guī)格格（ （1/峰均比）峰均比）封裝效率封裝效率物理物理帶寬帶寬利用率利用率接口類型接口類型規(guī)格規(guī)格峰均比峰均比封裝效率封裝效率物理帶寬利物理帶寬利用率用率裝載率裝載率R6/R4R6/R41.00 1.00 1.50 1.50 0.72 0.72 0.86 0.86 0.41

21、 0.41 R3R31.00 1.00 1.50 1.50 0.80 0.80 0.86 0.86 0.46 0.46 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 35問題1.列舉WIMAX帶寬計算涉及的幾個重要概念？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 362.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計算重要概念2.2 2.2 帶寬計算原理帶寬計算原理2.3 2.3 帶寬計算實例帶寬計算實例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Con

22、fidential Page 37帶寬計算方法(用戶面 R6/R3)平均凈荷流量協(xié)議擴協(xié)議擴展因子展因子平均凈荷流量峰均峰均比比輸出輸出根據(jù)話根據(jù)話務模型務模型計算流計算流量等量等話務模型接口峰值流量接口平均流量接口峰值流量端口個數(shù)需求端口個數(shù)需求=（物理端口帶寬理論值（物理端口帶寬理論值 物理帶寬利用率）物理帶寬利用率）接口接口帶寬帶寬需求需求接口接口帶寬帶寬需求需求HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 38平均凈荷流量話務模型話務模型?帶寬計算方法（R6/R3用戶面）-平均凈荷流量忙時每激活用戶流量 簽約用戶數(shù)忙時附著用

23、戶激活率 忙時用戶附著率= HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 392.1 2.1 帶寬計算重要概念帶寬計算重要概念2.2 2.2 帶寬計算原理帶寬計算原理2.3 2.3 帶寬計算實例帶寬計算實例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 402.3 2.3 帶寬計算實例帶寬計算實例帶寬設計過程R6/R4 接口帶寬計算R3-PDN接口帶寬計算R3-AAA接口帶寬計算Gx+VoIP帶寬計算端口數(shù)計算HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUA

24、WEI Confidential Page 41帶寬計算實例l組網(wǎng)圖組網(wǎng)圖BSBSIPBBAAA ServerM2000R6PDNWASNR6OMSBCR3-PDNR3-AAAGx+VoIPHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 42帶寬計算實例帶寬設計過程流量模型參數(shù)承載類型R6R6接口流量（接口流量（Mbps)Mbps)6104.936104.93接口流量逐層設計方法接口流量逐層設計方法流量模型承載開銷接口類型應用消息長度接口流量承載網(wǎng)流量冗余備份方案站點間流量流量設計樣例流量設計樣例-R6-R6接口接口節(jié)點內(nèi)接口流量Wi

25、MAX SubscribersWiMAX Subscribers (K)(K)100100Average attached ratio Average attached ratio of WiMAX subscribers BH (%)of WiMAX subscribers BH (%)100100Uplink Through per Non-Idle Uplink Through per Non-Idle Subscribers (kbps)Subscribers (kbps)8.978.97Non-Idle subscriber Ratio of Non-Idle subscriber

26、Ratio of attached WiMAX subscribers BH(%)attached WiMAX subscribers BH(%)100100Downlink Through per Non-Idle Downlink Through per Non-Idle Subscribers (kbps)Subscribers (kbps)27.9527.95Stack Usage FactorStack Usage Factor1.381.38IPUDPGREPDUEthernetVoIP Service BandwidthVoIP Service Bandwidth30M30MHU

27、AWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 43User data rate(DL)/Active subs= 27.95 * 100% * 1.38=38.571kbpsTotal throughput (Data)= throughput per active sub * total subs= 38.571 * 100% * 1.5 *100000*(1+5%)=6074.93Mbps100,000 subsendActivity Ratio of Attached subscribers = 100%Peak ratio=1.

28、5Input Uplink Throughput per Non-Idle Subscribers=8.97 (kbps) Downlink Throughput per Non-Idle Subscribers =27.95(kbps) Wimax Subscribers = 100k Average attached ratio of ps sub = 100% Activity Ratio of Attached subscribers = 100% VoIP Service Bandwidth = 30MR6 InterfaceStack Usage Factor =1.38VoIP

29、Service Bandwidth=30MTotal throughput= Data Service + VoIP Service= 5785.65+30=6104.93MbpsNote: Signaling throughput is often estimated as 5% of user planeHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 44endInput R6 interface bandwidth=5785.65Mbps % of outbound roaming subscribers=0% % of inb

30、ound roaming subscribers=0%R4 InterfaceTotal throughput = R6 interface bandwidth* (% of outbound roaming subscribers+% of inbound roaming subscribers)=5785.65*(0%+0%)=0MbpsHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 45User data rate(DL)/Active subs= 27.95 * 100% * 1.245=34.797kbpsTotal thr

31、oughput = throughput per active sub * total subs= 34.797 * 100% * 1.5 *100000=5219.55Mbps100,000 subsendActivity Ratio of Attached subscribers = 100%Peak ratio=1.5Input Uplink Throughput per Non-Idle Subscribers=8.97 (kbps) Downlink Throughput per Non-Idle Subscribers =27.95(kbps) Total subs = 100k

32、Average attached ratio of ps sub = 100% Activity Ratio of Attached subscribers = 100%R3-PDN InterfaceStack Usage Factor=1.245user plane calculation-contHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 46Throughput per active sub=1100*8*1/3600=2.44bpsMessage Length = 1100byteendBusy Hour Session

33、s Attempted per VoIP subs (BHSA)=1Input VoIP Subscriber =30000 Percentage of Total Registered VoIP Subs at Busy Hour = 60% Percentage of Active Subscribers in Registered VoIP Sub = 50% Busy Hour Sessions Attempted per VoIP subs (BHSA) =1Gx InterfaceThroughput per active sub=2.44*30000*60%*50%/1000/1

34、000/0.4=0.06Mbps30,000 subsSignaling Redundancy =0.4HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 47帶寬計算方法(OM ，計費，認證)OM OM 帶寬帶寬 O&MO&M帶寬需求帶寬需求 = WASN = WASN數(shù)量數(shù)量 128Kbps 128Kbps計費消息帶寬計費消息帶寬 最大用戶數(shù)最大用戶數(shù) 忙時每用戶產(chǎn)生的話單數(shù)忙時每用戶產(chǎn)生的話單數(shù) 計費消息流量計費消息流量 / 3600/ 3600按當前話務模型忙時每用戶產(chǎn)生7張話單（對應7對Account Request/Response消息），按10萬用戶計算，每小時可產(chǎn)生話單7*10萬=70萬張，每對計費消息的大小約是202*8=1616 bit,則計費消息帶寬為314.22kbps；認證消息帶寬認證消息帶寬 激活速率激活速率 認證消息流量認證消息流量 SPU SPU單板激活單板激活CPUCPU