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为什么要进行4G核心网流量整形？资料下载
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2021-04-28
时见栖鸦
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4G核心网流量整形的必要性
（1）从4G终端到内容源的组网示意图：
（2）从上图可以看出，4G空口速率受限是最根本的问题。
即内容源至eNodeB基站，全程基本都是有线光纤承载，带宽较大，而空口是无线承载的，峰值带宽提供能力很小，但内容服务器并不知道这一点，虽然一段时间内的总平均带宽可能只有几十Mbps，但其中某几个毫秒内的瞬时峰值速率可能会达到内容服务器端口能力的最大值（例如几百Mbps甚至几个Gbps）。如果不对空口以上的部分进行限速，即使基站的传输是千兆直连到核心网，最终也将会在基站处大量地丢包。更进一步地，如果在基站处大量丢包，那么应用层将会重发，实际上浪费了基站以上所有的处理资源。因此，所谓“PTN通道限速导致了4G终端测速达不到标准值”只是假象。
（3）为何取消PTN通道限速之后，4G终端测速结果会有提升呢？
从上图推测，只是因为基站eNodeB设备具��较高的端口数据缓存能力，自行平滑了流量尖峰。而PTN设备为了确保传输时延指标，不能大幅度增加端口缓存深度，导致在遇到相同的流量尖峰时，PTN设备丢包比eNodeB丢包更多。
（4）能否将PTN的PIR设置取消，来提升4G终端测速结果呢？
这样做是有效的，但不是可持续的做法。因为PTN的PIR也是一种资源，在整个PTN环路处于拥塞状态时，PIR和优先级设置，能够保障各类客户传输速率的公平性，能够保障重要的业务优先传输。
此外，即使完全放开PTN的PIR限制，部分内容服务器的瞬时发包速率仍然可能超过PTN环路容量的最大值，此时总不能因为很短时间的尖峰速率而去升级改造整个PTN环路，因为那是非常不经济的。
（5）综上，在核心网的SGW设备上，进行流量整形是合理和必要的。当然，如果能够在CMNET入口或IDC、缓存服务器等处进行流量整形，则效果更好。
4G核心网流量整形的初步效果
（1）核心网流量整形方法示意图
（2）核心网CAR方法原理
核心网在SGW上做了配置，SGW会监测4G用户的实时流量，当内容源发送给某个4G用户的瞬时流量超过100Mbps时，就直接将超限数据包丢弃。
（3）实测结果
流量整形功能开启前，PTN PIR配置为320Mbps还是540Mbps，对4G终端下载测速的结果影响达到2.4倍之多。
流量整形功能开启后，PTN PIR配置为320Mbps还是540Mbps，对4G终端下载测速的结果已经没有影响。实测数据如下：
4G核心网流量整形后续改进空间
（1）现有整形方法的缺陷：
要达到CAR的目的，并非只能通过之间丢弃超限数据包的方式。实际上，这是最粗糙的方法，效果相对较差，因为业务应用层发现底层丢包之后，将会重传数据，这些尖峰流量并不会消失，而是被摊薄至后续时刻中去了，总流量还略有增加。如果在内容源服务器那一侧，有连接质量判别手段，则频繁的丢包后还会可能引起内容源服务器的其他操作。
（2）其他流量整形方法：
核心网设备向内容源服务器发送流控包或其他形式的通告。核心网设备增加端口缓存能力，将尖峰超限流量暂时缓存起来，待下游通道闲时再转发等。这些方式都可以减少业务应用层重发，建议予以进一步的测试。
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