測試鏈路自適應策略的IP分析技術

鏈路自適應（也稱為調(diào)度），首先是作為3GPP協(xié)議下HSDPA技術的一個特點推出的，它是手機無線網(wǎng)絡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鍵。然而，鏈路自適應實施中的一個根本問題一直困擾著手機設備的發(fā)展：常規(guī)的測試設置無法充分查明并定位鏈路自適應方法在工作中出現(xiàn)的錯誤和失敗。本文提出了一種測試設置，它能以精準到具體TTI的水平檢測并定位調(diào)度錯誤。

　　測試鏈路自適應的常規(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差距）實施的功能測試。

　　鏈路自適應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，鏈路自適應存在的性能問題，與功能上的錯誤息息相關。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備的某些部分進行重新設計并重新進行部分驗證。因此，精準的性能測試數(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)試差錯并反復驗證。

　　不幸的是，今天的常規(guī)性能測試設置提供的輸出非常不精確。它們包括運行于PC或UNIX工作站上的服務器應用和撥號PC上運行的客戶端應用。服務器和客戶端應用實現(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應用中數(shù)據(jù)包的實際傳輸通常使用NDIS技術，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的應用可能提供的數(shù)據(jù)流通量不會超過OSI堆棧應用層面的總吞吐量水平。所以，精準到具體TTI的功能問題的詳細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，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)能提供精準計時，則只需測量數(shù)據(jù)包延遲便很容易找出問題。