数据业务模型

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无无无无无无 page: 1 数数数数数数 BUPT-QUALCOMM Wireless Research Center

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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. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 数据业务模型

无线通信中心 page: 1

数据业务模型BUPT-QUALCOMM Wireless Research Center

Page 2: 数据业务模型

无线通信中心 page: 2

• 业务模型结果对设备配置有什么影响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如何描述数据业务模型 ??

•HTTP FTP WAP Video……HTTP FTP WAP Video……

概述

Page 3: 数据业务模型

无线通信中心 page: 3

系统配置

用户行为

业务行为业务模型结果

所需的 FCH 信道数所需的 SCH 信道数

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

概述

Page 4: 数据业务模型

无线通信中心 page: 4

话音业务模型

数据业务模型

用户特征所需的 FCH 信道数所需的 SCH 信道数

系统处理能力基站的规模

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

概述

Page 5: 数据业务模型

无线通信中心 page: 5

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)

概述

Page 6: 数据业务模型

无线通信中心 page: 6

概述

SessionsSession

Session Inter-Arrival Time

Time

Inactivity Period

Session Session

Packet or Data Calls Packet Call

Packet Call Inter-Arrival Time

TimePacket Call Packet Call

PPP Session Timer (Tppp)

Packets Packet

Packet Inter-Arrival Time

Time

1 voice session = 1 voice call1 voice session = 1 voice call1 data session = N data call1 data session = N data call

Active State Timer (Tmac)

Active State

DormantState

Active OFF

Active ON

Page 7: 数据业务模型

无线通信中心 page: 7

ModelParameter

Telnet WWW FTP E-mail Fax

Session ArrivalProcess

Poisson with Offered Traffic Dependent Mean Arrival Rate

No. of DataCalls PerSession

1 5 1 2 Geometric(mean 3)

Inter-ArrivalTime BetweenPacket Calls

(sec)

- Geometric - - Weibull(mean of 9)

No. of Packetsper Data Call

Geometric(mean 114)

Geometric(mean 25)

Geometric(mean of 62)

Geometric(mean 30)

Geometric(mean 37)

Packet Size(bytes)

90 480 480 480 480

Inter-ArrivalTime BetweenPackets (sec)

Geometric(mean of 1

sec)

Geometric(variablemean tomatch

source datarate)

Geometric(variablemean tomatch

source datarate)

Geometric(mean of 0.2

sec)

Geometric(variablemean tomatch

source datarate)

举一个业务模型的例子

Page 8: 数据业务模型

无线通信中心 page: 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)

Page 9: 数据业务模型

无线通信中心 page: 9

Data Rate Distribution Default9.6 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

平均数据速率计算举例

Subscriber Penetration: Distribution DefaultIS-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%

各种数据用户的比例

Page 10: 数据业务模型

无线通信中心 page: 10

Distribution DefaultWWW D15 50%Email D16 40%FTP D17 10%Telnet D18 0%FAX D19 0%Total 100% 100%

各种业务用户的比例

Page 11: 数据业务模型

无线通信中心 page: 11

数据业务模型的建立

Page 12: 数据业务模型

无线通信中心 page: 12

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

3G 的的数据业务的应用类型消息业务有线业务交互业务获取业务分发业务社区业务远端业务

Page 13: 数据业务模型

无线通信中心 page: 13

data rate(Kb/s)

1000

100Streaming video & audio

E-mailHTTP

Videoconference

Videotelephony

Voice telephone

Interactivegames

10

1

10 1.0 0.1 0.01delay (sec)

3G 数据业务的特点

Page 14: 数据业务模型

无线通信中心 page: 14

HTTP

FTP

WAP

Near Real-time Video

1xEV-DV 仿真中的数据业务分类

TCP

Page 15: 数据业务模型

无线通信中心 page: 15

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。

前向链路

Page 16: 数据业务模型

无线通信中心 page: 16

HTTP 业务模型描述HttpHttp 数据业务可以用三个层次来描述:数据业务可以用三个层次来描述:

SessionSession

Packet callPacket callMain objectMain object

Embedded objectEmbedded object

PacketPacket

前向链路

Page 17: 数据业务模型

无线通信中心 page: 17

HTTP 业务模型描述

A sessionFirst packet of thesession

Last packet of thesession

A packet callreading time

Dpc

packet callpacket call

Nd embedded objects

(Reading Time)

main object

Session Analysis

前向链路

Page 18: 数据业务模型

无线通信中心 page: 18

HTTP 业务模型描述典型 web 下载的例子

embeddedobjects

embeddedobjects

main object

前向链路

Page 19: 数据业务模型

无线通信中心 page: 19

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

前向链路

Page 20: 数据业务模型

无线通信中心 page: 20

HTTP 业务模型描述Component Distribution Parameters PDF

Main object size(SM)

Truncated Lognormal

Mean=10710bytesStd.dev.=25032bytes

Embedded object size(SE)

Truncated Lognormal

Mean=7758 bytesStd.dev.=126168 bytes

Number of embedded objects per page(Nd)

Truncated Pareto Mean=5.55Max=55

Reading time(Dpc) Exponential Mean=30 sec

Parsing time(Tp) Exponential Mean=0.13 sec

35.8,37.1

)0(2

exp21)( 2

2)(ln

xx

xxf

53.7,69.1

)0(2

exp21)( 2

2)(ln

xx

xxf

55,2,1.1

,

,1

mk

mxmkf

mxkxkf

x

x

033.00,

xef x

x

69.70,

xef x

x

62100 esM

6250 esE

前向链路

Page 21: 数据业务模型

无线通信中心 page: 21

HTTP 业务模型描述相关数学公式

)0(2

exp21)( 2

2)(ln

xx

xfx

对数正态分布2/2e )1(

222 ee均值: 方差:Pareto 分布

1

)()()( 1

mkmk

mkmdx

xkxdxxxf

m

kn

2α,1)2)(α(α

ασ

1α,1ααμ

,)α

(1)(

,α)(

2

22

α

α

k

k

kxkxF

kxxkxf

x

x

未截短:

mx

mxkkxF

,

,1)(

)()(mkdxxf

m

截短:

均值:

前向链路

Page 22: 数据业务模型

无线通信中心 page: 22

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。

前向链路

Page 23: 数据业务模型

无线通信中心 page: 23

TCP 模型描述Server(Host/BS)

Client(MS)

SYN(K)

SYN(J)ACK(K+1)

ACK(J+1)+HTTP GET

FIN(M)

ACK(M+1) FIN(N)

ACK(N+1)

JK+1

ACK PSH RST SYN FINURG

20 bytes

[SYN(J), ACK(K+1)]

JK+1

ACK PSH RST SYN FINURG

20 bytes

JK+1

ACK PSH RST SYN FINURG

20 bytes

[SYN(J), ACK(K+1)]

HTTP Response

三次握手过程

TCP 和 IP 包头的开销为 40 字节

前向链路

Page 24: 数据业务模型

无线通信中心 page: 24

TCP 业务模型描述Client Router Server

Access Link Connecting Link

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

2021

2223

1

23

45

6 7

89

1011

1213

1415

1617

1819

2021

2223

rt = c + l

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。

前向链路

Page 25: 数据业务模型

无线通信中心 page: 25

TCP 业务模型描述打包传输过程的流程图

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

P>0?

PW=N+W

返回 PW 值 , 其中 PW 是当前对象传输完毕后的拥塞窗口值

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

递减 P ,使 P=P-min(P,2)

开始

是否

前向链路

Page 26: 数据业务模型

无线通信中心 page: 26

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

生成 HTTP 的一个 packetcall

MTU ?1500 bytes 576 bytes

76% 24%

开始

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

50% HTTP/1.0

50% HTTP/1.1

前向链路

Page 27: 数据业务模型

无线通信中心 page: 27

结合 TCP 的 HTTP 业务模型描述HTTP/1.0 对象传输过程 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

发送 m 个 40 字节的 ACK 字段等待 τc

结束

前向链路

Page 28: 数据业务模型

无线通信中心 page: 28

结合 TCP 的 HTTP 业务模型描述HTTP/1.1 对象传输过程 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

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;

记 m = PW (拥塞窗口返回值)

前向链路

Page 29: 数据业务模型

无线通信中心 page: 29

结合 TCP 的 HTTP 业务模型描述HTTP/1.1 对象传输过程

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)I<Nd? I=I+1;

等待 τc

发送 1 个 40 字节的 FIN 字段

发送 1 个 40 字节的 ACK 字段等待 τc

结束

前向链路

Page 30: 数据业务模型

无线通信中心 page: 30

HTTP 业务模型描述Reading Time Distribution

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 105

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Exponential:mean=30s=2.4e4 slot

HTTP Reading Time (slot)

CD

FHTTP Reading Time Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

前向链路

Page 31: 数据业务模型

无线通信中心 page: 31

0 0.5 1 1.5 2

x 105

0

1

2

3x 10

-3

Exponential:mean=30s=2.4e4 slot

HTTP Reading Time (slot)

PD

FHTTP Reading Time distribution

simulation pdf curve

0 0.5 1 1.5 2

x 105

0

2

4

6x 10

-5

HTTP Reading Time (slot)

PD

F Exponential:mean=30s=2.4e4 slot

theoretic pdf curve

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

Page 32: 数据业务模型

无线通信中心 page: 32

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 100000

0.05

0.1

0.15

0.2

Lognormal:mu=7.53,sigma=1.69

HTTP Embedded Object Size (bytes)

PD

FHTTP Embedded object size distribution

simualtion pdf curve

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 100000

0.5

1x 10

-3

HTTP Embedded Object Size (bytes)

PD

F

Lognormal:mu=7.53,sigma=1.69

theoretic pdf curve

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

Page 33: 数据业务模型

无线通信中心 page: 33

0.5 1 1.5 2 2.5 3

x 104

0

0.005

0.01

0.015

HTTP Main Object Size (bytes)

PD

F

Lognormal:mu=8.35,sigma=1.37

HTTP main object size distribution

simulation pdf curve

0.5 1 1.5 2 2.5 3

x 104

0

1

2

3x 10

-4

HTTP Main Object Size (bytes)

PD

F Lognormal:mu=8.35,sigma=1.37

theoretic pdf curve

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

Page 34: 数据业务模型

无线通信中心 page: 34

0 10 20 30 40 50 600

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Pareto:alpha=1.1,k=2,max=55,mean=5.55

HTTP Number of Embedded Objects

CD

FHTTP Number of Embedded Objects(in one packetcall) Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

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

Page 35: 数据业务模型

无线通信中心 page: 35

0 10 20 30 40 50 600

0.1

0.2

0.3

0.4

HTTP Number of Embedded Objects

PD

F

Pareto:alpha=1.1,k=2,max=55

HTTP Number of Embedded Objects(in one packetcall) Distribution

simulation pdf curve

0 10 20 30 40 50 600

0.2

0.4

0.6

0.8

HTTP Number of Embedded Objects

PD

F

Pareto:alpha=1.1,k=2,max=55

theoretic pdf curve

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

Page 36: 数据业务模型

无线通信中心 page: 36

FTP 业务模型描述FtpFtp 数据业务可以用三个层次来描述:数据业务可以用三个层次来描述:

SessionSession

packet callpacket call

对应要传输的一个文件对应要传输的一个文件packetpacket

前向链路

Page 37: 数据业务模型

无线通信中心 page: 37

FTP 业务模型描述

Packet calls

Dpc

Packets of file 1 Packets of file 2 Packets of file 3

Session Analysis

前向链路

Page 38: 数据业务模型

无线通信中心 page: 38

FTP 业务模型描述模型的主要参数

PDFParametersDistributionComponent

Mean=180 secExponentialReading time(Dpc)

Mean=2MbytesStd.dev.=0.722MbytesMax=5Mbytes

TuncatedLognormal

File Size(S)

006.00,

xef x

x

45.14,35.0

)0(2

exp21)( 2

2)(ln

xx

xxf

前向链路

Page 39: 数据业务模型

无线通信中心 page: 39

结合 TCP 的 FTP 业务模型描述

根据相应分布生成 FTP 的一个文件MTU ?

1500 bytes 576 bytes

76% 24%

开始

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

FTP 文件下载过程的简化模型前向链路

Page 40: 数据业务模型

无线通信中心 page: 40

0 2 4 6 8 10 12 14

x 105

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Exponential:mean=180s=1.44e5 slot

FTP Reading Time (slot)

CD

FFTP Reading Time Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

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

Page 41: 数据业务模型

无线通信中心 page: 41

0 2 4 6 8 10 12 14

x 105

0

1

2

3x 10

-3

Exponential:mean=180s=1.44e5 slot

FTP Reading Time (slot)

PD

F

FTP Reading Time distribution

simulation pdf curve

0 2 4 6 8 10 12 14

x 105

0

0.5

1

x 10-5

FTP Reading Time (slot)

PD

F Exponential:mean=180s=1.44e5 slot

theoretic pdf curve

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

Page 42: 数据业务模型

无线通信中心 page: 42

0 1 2 3 4 5

x 106

0

0.5

1

1.5x 10

-3

FTP File Size (bytes)

PD

F

Lognormal:mu=14.45,sigma=0.35

FTP file size distribution

simulation pdf curve

0 1 2 3 4 5

x 106

0

2

4

6

8x 10

-7

FTP File Size (bytes)

PD

F Lognormal:mu=14.45,sigma=0.35

theoretic pdf curve

FTP 业务模型描述前向链路File Size Distribution

Page 43: 数据业务模型

无线通信中心 page: 43

WAP 业务模型描述WAP 业务的交互过程示意图

移动台 基站PDSN/ WAP 网关 服务器

WAP 网关的响应时间(服从负指数分布)

阅读时间,服从负指数分布

请求

par et o响应,第一个对象大小服从 分布HTTP 响应

HTTP 请求

N 响应产生的对象的数目服从几何分布

par et o响应,第二个对象大小服从 分布

对象之间的间隔时间服从负指数分布

N par et o第 个响应,对象的大小服从 分布

....

请求HTTP请求

前向链路

Page 44: 数据业务模型

无线通信中心 page: 44

WAPWAP 请求的大小请求的大小WAPWAP 网关网关的响应时间的响应时间响应响应 :由几个对象组成 :由几个对象组成每个响应包含的对象的个数 每个响应包含的对象的个数 对象的大小对象的大小对象之间的时间间隔对象之间的时间间隔 阅读时间阅读时间

WAP 业务模型描述主要参数描述前向链路

Page 45: 数据业务模型

无线通信中心 page: 45

WAP 业务模型描述参数定义

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

Page 46: 数据业务模型

无线通信中心 page: 46

WAP 业务模型描述开始

结束

判断 packetcall数据量是否已经完全生成

递减对象之间的时间间隔

否是

阅读时间递减

判断 packetcall是否结束是

否判断第一个对象是否生成是否

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

递减网关响应时间间隔

Packet call 处理流程前向链路

Page 47: 数据业务模型

无线通信中心 page: 47

0 200 400 600 800 1000 1200 14000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Pareto:alpha=1.1,k=71.7,max=1400

WAP Response Object Size

CD

FWAP Response Object Size Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

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

Page 48: 数据业务模型

无线通信中心 page: 48

0 200 400 600 800 1000 1200 14000

0.005

0.01

0.015

0.02

WAP Response Object Size (bytes)

PD

F

Pareto:alpha=1.1,k=71.7,max=1400,mean=256

WAP Response Object Size Distribution

simulation pdf curve

0 200 400 600 800 1000 1200 14000

0.005

0.01

0.015

0.02

WAP Response Object Size (bytes)

PD

F Pareto:alpha=1.1,k=71.7,max=1400,mean=256

theoretic pdf curve

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

Page 49: 数据业务模型

无线通信中心 page: 49

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

x 104

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Exponential:mean=5.5s=4.4e3 slot

WAP Reading Time (slot)

CD

FWAP Reading Time Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

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

Page 50: 数据业务模型

无线通信中心 page: 50

0 1 2 3 4 5

x 104

0

1

2

3x 10

-3

Exponential:mean=5.5s=4.4e3 slot

WAP Reading Time (slot)

PD

FWAP Reading Time distribution

simulation pdf curve

0 1 2 3 4 5

x 104

0

1

2

3x 10

-4

WAP Reading Time (slot)

PD

F Exponential:mean=5.5s=4.4e3 slot

theoretic pdf curve

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

Page 51: 数据业务模型

无线通信中心 page: 51

近似实时的视频业务模型描述视频业务特点

数据缓冲器每帧以间隔 T 到达T 由帧速率( fps) 决定片断 (packet)

编码时延 (即打包时延 )

前向链路

Page 52: 数据业务模型

无线通信中心 page: 52

近似实时的视频业务模型描述

T 2T (K-1)T0 KT

Video Streaming Session (= simulation time)

DC (PacketCoding Delay)

Packet Size

time

视频模型示意图前向链路

Page 53: 数据业务模型

无线通信中心 page: 53

近似实时的视频业务模型描述视频模型主要参数

TB :缓冲器的长度Tf :每帧的间隔 Np :每帧中包含的分组数目 Sp :分组的大小 Tp :两个分组的到达时间

前向链路

Page 54: 数据业务模型

无线通信中心 page: 54

视频模型参数的分布 近似实时的视频业务模型描述

参 数类型 TB : 缓冲 器 窗口长度Tf :每帧的间隔 Np :每帧的数据包数目

Sp : 数 据 包 的大小 Tp : 数 据 包 到达的时间间隔

分布 确定值 确定值 确定值 截短的 pareto 分布,均值为50 字节,最大值为 125 字节

截短的 pareto分布,均值为6ms,最大值为12.5ms分 布参数 5s 100ms 8 K = 20 字节

α=1.2K = 2.5msα =1.2

前向链路

Page 55: 数据业务模型

无线通信中心 page: 55

近似实时的视频业务模型描述帧间隔递减

判断当前帧的最后一个分组是否已经生成

判断分组是否到达

判断帧间隔是否为 0

生成新的分组是 否

分组间隔递减

是 否生成新的一帧,包括分组数目等

循环

开始仿真流程图前向链路

Page 56: 数据业务模型

无线通信中心 page: 56

20 40 60 80 100 120 1400

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Pareto:alpha=1.2,k=20,max=125,mean=50

Video Packet Size (bytes)

CD

FVideo Packet Size Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

近似实时的视频业务模型描述前向链路Packet Size Distribution

Page 57: 数据业务模型

无线通信中心 page: 57

20 40 60 80 100 120 1400

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Video Packet Size (bytes)

PD

F Pareto:alpha=1.2,k=20,max=125,mean=50

Video Packet Size Distribution

simulation pdf curve

20 40 60 80 100 120 1400

0.05

0.1

Video Packet Size (bytes)

PD

F

Pareto:alpha=1.2,k=20,max=125,mean=50

theoretic pdf curve

近似实时的视频业务模型描述前向链路Packet Size Distribution

Page 58: 数据业务模型

无线通信中心 page: 58

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Pareto:alpha=1.2,k=2,max=10,mean=5

Video Packet Interval (slot)

CD

FVideo Packet Interval Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

近似实时的视频业务模型描述前向链路Packet Interval Distribution

Page 59: 数据业务模型

无线通信中心 page: 59

2 4 6 8 10 120

0.2

0.4

0.6

0.8

Video Packet Interval (slot)

PD

F Pareto:alpha=1.2,k=2,max=10,mean=5

Video Packet Interval Distribution

simulation pdf curve

2 4 6 8 10 120

0.2

0.4

0.6

0.8

Video Packet Interval (slot)

PD

F Pareto:alpha=1.2,k=2,max=10,mean=5

theoretic pdf curve

近似实时的视频业务模型描述前向链路Packet Interval Distribution

Page 60: 数据业务模型

无线通信中心 page: 60

反向链路业务模型描述业务类型

E-mail

FTP

HTTP

关键:根据统计,推导出反向与前向链路的关系

反向链路

Page 61: 数据业务模型

无线通信中心 page: 61

E-mail 业务模型描述参数描述:

邮件大小邮件间的时间间隔

参数类型 E-mail 大小 E-mail 间隔分布 对数正态

Mean : 22.7 kBytes Std.dev. 200.3 kBytesMax=8e6,Min=1e3bytes

指数分布

分布参数 =0.9385 , =2.0899 Mean : 104 sec

反向链路

Page 62: 数据业务模型

无线通信中心 page: 62

20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.2

0.4

0.6

Email Size (Kbytes)

PD

F Lognormal:mu=0.9385,sigma=2.0899,mean=22.7Kbytes

Email Size Distribution

simulation pdf curve

0 50 100 150 2000

0.1

0.2

0.3

0.4

Email Size (Kbytes)

PD

F Lognormal:mu=0.9385,sigma=2.0899,mean=22.7Kbytes

theoretic pdf curve

E-mail 业务模型描述反向链路

Email Size Distribution

Page 63: 数据业务模型

无线通信中心 page: 63

0 2 4 6 8 10 12

x 107

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Exponential:mean=1e4s=8e6 slot

Email Interval (slot)

CD

FEmail Interval Distribution

simulation cdf curvetheoretic cdf curve

E-mail 业务模型描述反向链路

Email Interval Distribution

Page 64: 数据业务模型

无线通信中心 page: 64

0 2 4 6 8 10 12

x 107

0

1

2

3x 10

-4

Exponential:mean=1e4s=8e6 slot

Email Interval (slot)

PD

F

Email Interval Distribution

simulation pdf curve

0 2 4 6 8 10 12

x 107

0

0.5

1

1.5x 10

-7

Email Interval (slot)

PD

F Exponential:mean=1e4s=8e6 slot

theoretic pdf curve

E-mail 业务模型描述反向链路

Email Interval Distribution

Page 65: 数据业务模型

无线通信中心 page: 65

反向链路 FTP 业务模型描述

根据对前向链路和反向链路业务量的统计,推导出尺度因子利用前向链路的仿真,得出与时间间隔相关的参数由此可以得到参数的分布情况

模型建立的方法

反向链路

Page 66: 数据业务模型

无线通信中心 page: 66

FLftp/RLftp = N*(MTU+ LinkLayerFrameOverhead )/(ACKSize+LinkLayerFrameOverhead)

反向链路 FTP 业务模型描述尺度因子的理论推导

FLftp: 前向链路速率RLftp: 反向链路速率MTU :最大传输单元ACKSize: TCP 的 ACK 大小 (TCP 包头 + IP 包头 = 40 octets)N: 加权因子(~ 2 )LinkLayerFormatOverhead: 链路层帧开销

对于以太网 14 octets对于 HDLC 5octets

反向链路

Page 67: 数据业务模型

无线通信中心 page: 67

反向链路 FTP 业务模型描述尺度因子理论和实际测量结果对照表

ftp with Ethernet framing  Item \ Direction FL RLPackets 14,340 7,572 FL/ RL ratio

measuredFL/ RL ratiocalculated

Bytes 21,687,173 409,932 52.90 56.07Mean packet size 1,512 54

ftp with HDLC framingItem \ Direction FL RLPackets 14,340 7,572 FL/ RL ratio

measuredFL/ RL ratiocalculated

Bytes 21,558,113 341,784 63.08 66.89Mean packet size 1,503 45

Windows2000 操作系统

反向链路

Page 68: 数据业务模型

无线通信中心 page: 68

反向链 HTTP 业务模型描述关于反向链路的数据包大小的统计

ACK 字段

反向链路

Page 69: 数据业务模型

无线通信中心 page: 69

反向链 HTTP 业务模型描述

http with Ethernet framingItem \ Direction FL RLPackets 7,552 6,812 FL/ RL ratio

measuredBytes 5,457,401 907,936 6.01Mean packet size 723 133

http with HDLC framingItem \ Direction FL RLPackets 7,552 6,812 FL/ RL ratio

measuredBytes 5,389,433 846,628 6.37Mean packet size 714 124

尺度因子理论和实际测量结果对照表Windows2000 操作系统

可见,仿真中我们取尺度因子的值为 6 是合适的

反向链路

Page 70: 数据业务模型

无线通信中心 page: 70