測試鏈路自適應(yīng)策略的IP分析技術(shù)

鏈路自適應(yīng)（也稱為調(diào)度），首先是作為3GPP協(xié)議下HSDPA技術(shù)的一個特點推出的，它是手機無線網(wǎng)絡(luò)分配射頻資源的一種方法。采用這樣方法，基站采用的射頻協(xié)議在每個傳輸時間間隔（TTI）為下行鏈路傳輸提供數(shù)據(jù)及為上行鏈路傳輸分配資源（見圖1）。

　　圖1：每個TTI必須執(zhí)行的處理功能。

　　由于TTI可短至1ms， 該調(diào)度技術(shù)提供了極大靈活性，以將流量路由和吞吐率與可用資源匹配起來。它是高通量、穩(wěn)定和有效利用帶寬的關(guān)鍵。然而，鏈路自適應(yīng)實施中的一個根本問題一直困擾著手機設(shè)備的發(fā)展：常規(guī)的測試設(shè)置無法充分查明并定位鏈路自適應(yīng)方法在工作中出現(xiàn)的錯誤和失敗。本文提出了一種測試設(shè)置，它能以精準(zhǔn)到具體TTI的水平檢測并定位調(diào)度錯誤。

　　測試鏈路自適應(yīng)的常規(guī)策略

　　傳統(tǒng)上，功能和性能測試是協(xié)議和系統(tǒng)驗證過程中兩個截然不同的部分。調(diào)度通常包括在功能測試部分，而該功能同時也對性能（數(shù)據(jù)吞吐量）有根本性的影響。

　　傳統(tǒng)的功能測試方法產(chǎn)生巨量的日志記錄（log），因為每個TTI（也即每1ms）調(diào)度軟件都接收輸入并做出決策。這意味著，日志分析既繁瑣又耗時，因此并不進行該工作。相反，鏈路自適應(yīng)通常是采用簡單但有限配置（與滿足覆蓋現(xiàn)實使用各可能情況的要求有相當(dāng)差距）實施的功能測試。

　　鏈路自適應(yīng)的性能測試是通過測量數(shù)據(jù)吞吐量實現(xiàn)的。因鏈路自適應(yīng)功能測試的范圍有限，所以必須等到性能測試開始，才可進行完整的功能驗證。顯而易見，這通常處在項目開發(fā)的后期。在很多時候，鏈路自適應(yīng)存在的性能問題，與功能上的錯誤息息相關(guān)。如果這些功能問題是在性能測試過程中發(fā)現(xiàn)的，則必須對這些問題予以糾錯，這可能意味著必須對設(shè)備的某些部分進行重新設(shè)計并重新進行部分驗證。因此，精準(zhǔn)的性能測試數(shù)據(jù)就成為一種寶貴資源，它使開發(fā)工程師能集中精力在確實較勁的地方調(diào)試差錯并反復(fù)驗證。

　　不幸的是，今天的常規(guī)性能測試設(shè)置提供的輸出非常不精確。它們包括運行于PC或UNIX工作站上的服務(wù)器應(yīng)用和撥號PC上運行的客戶端應(yīng)用。服務(wù)器和客戶端應(yīng)用實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議（如FTP傳輸）、進行測量并提供結(jié)果。

　　問題是，Windows或Unix操作系統(tǒng)（OS）一般提供的計時精度約為500ms。真實情況是，Windows應(yīng)用中數(shù)據(jù)包的實際傳輸通常使用NDIS技術(shù)，它具有優(yōu)于Windows本身的計時精度，但對這些傳輸?shù)臏y量受操作系統(tǒng)的影響。

　　更糟的是，即使這種數(shù)百毫秒水平粗放的計時精度，操作系統(tǒng)或計算機制造商也不能保證。因為LTE（以及HSPA和HSPA+的一些配置）的TTI為1ms，顯然，基于Windows的應(yīng)用可能提供的數(shù)據(jù)流通量不會超過OSI堆棧應(yīng)用層面的總吞吐量水平。所以，精準(zhǔn)到具體TTI的功能問題的詳細(xì)定位信息就不可能提供。為找出有助于調(diào)試吞吐量問題的這類信息，研究一個簡化的例子就很有幫助（見圖2）。

　　圖2：包重傳造成的后果是降低了數(shù)據(jù)吞吐率。

　　例如通過基站傳輸?shù)囊粋€IP數(shù)據(jù)流。采用鏈路自適應(yīng)，調(diào)度器采用最大和最小的可用塊大??；每一塊大小都傳輸相同的塊數(shù)。如果我們分別采用256bit和7，480bit作為最小和最大傳輸塊（TBS），這就將實現(xiàn)約1，948，000bps（也即約2Mbps）的總數(shù)據(jù)吞吐量。（為簡單起見，計算中，這個例子沒包括協(xié)議報頭；并且選定的IP報頭和數(shù)據(jù)大小都假定為128bit。）

　　想象一下，下一次實施相同測量的情況，射頻協(xié)議的性能已經(jīng)惡化（可能是由于協(xié)議軟件性能的下降），導(dǎo)致每個第三大的數(shù)據(jù)包都傳丟了。射頻協(xié)議棧必須重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包，這將使數(shù)據(jù)吞吐量降低至約1，504，000bps（約1.5Mbps）。這就比第一次測量降低了25％。

　　使用常規(guī)性能測試設(shè)置，工程師不會了解吞吐量降低的原因或故障所在，他們看到的只是吞吐率。但若測量系統(tǒng)能提供精準(zhǔn)計時，則只需測量數(shù)據(jù)包延遲便很容易找出問題。