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TCP乱序重排功能对无线网感知影响
【摘 要】 随着联通4G 网络不断发展,尤其是2I2C 业务快速拓展,视频、网页浏览、游戏等业务占比越来越重.考虑从服务器端发往手机终端的数据包,可能会因不同包的传输路径不同,而导致到达eNodeB 后,会出现乱序的情况.基站侧对核心网发来的乱序的TCP 数据包进行重排序,可在一定程度上减少不必要的下行重传,提高发送效率.
【关键词】 TCP 乱序重排 用户感知
前言：LTE 作为当下及未来一段时间内最主要的无线接入网络,网络负荷持续快速增长.为迎合日益增长的负载需求,运营商必然要不断扩容,但扩容速度往往滞后于容量增长速度,由此导致用户体验存在下降的可能.为最大限度保障用户体验,需要充分挖掘各网元潜能,充分发挥每一网元价值.本文首先描述中兴通讯LTE 无线网络TCP 乱序重排原理,接着详细介绍TCP 乱序重排具体实现方法.最后, 将相关功能大同联通实践,并在尽可能滤除各种干扰因素影响下,分析TCP 乱序重排功能的实际效果.
一、TCP 乱序重排原理说明
TCP 发送端是通过统计相同ACK SN（AcknowledgmentNumber）的个数来判断传输过程是否发生丢包的.一旦发现相同ACK SN 的个数超过一定值,则重发该数据包并且减少发送窗口,这样会导致接收端缓存数据不足而影响流量.中兴通讯LTE 无线系统在GTPU 到PDCP 之间添加用户面处理模块.通过对下行数据包IP 和TCP 层的解析,把每个TCP流的数据区分开.通过读取报文的TCP 序号和包长,判断收到数据包的 TCP 序号前后是否连续,一旦出现较大序号数据包先到达的情况则认为发生乱序.将乱序的数据包放入缓存中,暂缓发送.直到正确的数据包到达或者设定的定时器超时,才将缓存中的数据下发.
二、TCP 乱序重排开通方法
可通过两种手段来开通,网管界面直接修改参数,或导表方式.一是网管界面直接修改；二是导表修改.将修改后的表格导回网管,同步生效即可.
三、TCP 乱序重排效果验证方法
TCP 乱序重排是中兴通讯LTE 基站侧的一个功能,其增益来源于基站识别出乱序后,5ms 以内收到正确顺序的包,并进行纠正的结果.目前系统没有基站侧收到乱序包相关的计数器或指标,没法直观体现基站侧收到包的乱序情况.只能通过由乱序影响的指标来间接体现功能开通效果.1、网管指标：含流量,下载速率,重传率,丢包率四类指标.2、大数据平台指标：主要关注视频、网页浏览和业务下载.
四、现场实践结果
4.1 实践范围
为规避其他因素的干扰,选择大同联通南部一个子网140225,共计1026 个小区进行了TCP 乱序重排试验.
4.2 版本信息
大同现场网元版本信息如右所示：网管版本NetNumenU31V12.16.31
4.3 效果对比方案
目前系统没有基站侧收到乱序包相关的计数器或指标,所以没法直观体现基站侧收到包的乱序情况.只能通过由乱序影响的指标来间接体现功能开通效果.相关指标如下：1、网管指标.含流量,下载速率,重传率,丢包率四类指标.2、大数据平台指标.主要关注如下三类主流业务相关指标视频、网页浏览、下载三方面.详细内容包括视频流量、视频MOS 值、网页浏览请求次数、网页浏览量,网页时延等.通过对比TCP 乱序重排开通前后一周的网管及大数据平台相关指标,来反应功能在业务量及业务模型保持相对稳定的情况下,对感知相关指标的相关影响.
4.4 实践数据分析
4.4.1 对比时段选择
功能开通后,流量整体上升了13.5%
4.4.2 全天指标对比情况
1、网管指标对比.根据TCP 乱序重排功能开通前后,一周全天网管指标对比结果,对比情况显示开通前后,网络总体保持稳定.2、大数据平台指标对比.根据TCP 乱序重排功能开通前后,一周忙时Vmax 大数据平台指标对比结果分析,发现TCP 乱序重排开通后,视频相关体验指标几乎全面改善,下载速率提升,播放成功率提升,等待时长降低.通过开通前后,一周忙时用户体验指标全面对比,发现TCP乱序重排开通后,视频相关体验指标变化情况和全天类似,几乎全面改善.
五、实践总结
TCP 乱序重传功能开通后,在整体流量,PRB 利用率及用户数都稳定小幅增长的前提下,各类感知指标,有不同程度的提升,尤其是视频业务指标.
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