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視頻流優(yōu)化,助力運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

2020年7月14日 13:25  CCTIME飛象網(wǎng)  

作者:中興通訊SSC產(chǎn)品高級(jí)工程師 徐玲生

視頻流優(yōu)化勢(shì)在必行

閑時(shí)刷刷小視頻,追下網(wǎng)劇,打打游戲,很是愜意~不過(guò)這一卡一頓的,經(jīng)常在緩沖,就很鬧心了,每月可是花了大把銀子的,要不要投訴下運(yùn)營(yíng)商呢。運(yùn)營(yíng)商心里苦,流量增長(zhǎng)太快了,應(yīng)用不均衡,想緊急擴(kuò)容無(wú)線和核心網(wǎng),時(shí)間不允許啊,成本也很高。怎么辦?

而根據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全球互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量85%以上通過(guò)TCP傳輸,通過(guò)UDP傳輸?shù)牟蛔?5%,而傳輸視頻流又占了數(shù)據(jù)流量的80%以上。TCP這一設(shè)計(jì)于三十多年前的傳輸協(xié)議,作為傳統(tǒng)承載視頻流的傳輸協(xié)議,已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)飛速發(fā)展的高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和新型應(yīng)用的要求。特別是在4G或5G網(wǎng)絡(luò)下,一旦網(wǎng)絡(luò)路徑上存在一定的丟包和延時(shí)的情況下,TCP連接的吞吐顯著下滑,常常無(wú)法有效地利用帶寬,從而造成帶寬的閑置和浪費(fèi),并必然導(dǎo)致遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸耗時(shí)太長(zhǎng),應(yīng)用響應(yīng)緩慢甚至無(wú)法使用等問(wèn)題。

視頻流優(yōu)化服務(wù),可減少移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)量,通過(guò)優(yōu)化TCP協(xié)議,對(duì)流量進(jìn)行ABM管理,提高網(wǎng)絡(luò)效率和容量,并提高終端用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量。

中興通訊流優(yōu)化解決方案

中興通訊視頻流優(yōu)化解決方案通過(guò)在用戶(hù)終端和應(yīng)用服務(wù)商之間的中間節(jié)點(diǎn)部署ZXUN SO產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)流優(yōu)化,通常在SGi接口上部署SO流優(yōu)化產(chǎn)品。SO流優(yōu)化可以根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的傳輸特性和移動(dòng)用戶(hù)的行為特征,利用緩存和擁塞控制機(jī)制優(yōu)化TCP轉(zhuǎn)發(fā)性能。SO流優(yōu)化減少了由于無(wú)線電傳輸混亂和分組丟失而導(dǎo)致的上網(wǎng)速率降低的情況,改善并增強(qiáng)了2G/3G/4G/5G移動(dòng)用戶(hù)的上網(wǎng)體驗(yàn),包括網(wǎng)站訪問(wèn)、FTP下載和視頻服務(wù)。

圖一,TCP流優(yōu)化結(jié)構(gòu)

針對(duì)TCP協(xié)議類(lèi)的視頻,中興通訊流優(yōu)化優(yōu)化經(jīng)歷了TCP協(xié)議的三個(gè)階段,并獲得了最佳的性能和效果。在建立鏈接階段,可以根據(jù)用戶(hù)的歷史記錄信息,訂閱信息和動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成自適應(yīng)參數(shù)。在慢啟動(dòng)階段,可以跳過(guò)慢啟動(dòng)過(guò)程以獲得更高的初始速率,這對(duì)于傳輸小型文件非常有益。在避免擁塞階段,通過(guò)帶寬預(yù)測(cè)機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性,高使用率和短時(shí)延。

圖二,TCP優(yōu)化三階段

針對(duì)TCP協(xié)議類(lèi)的視頻,中興通訊TCP流優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)如下:

中興通訊TCP流優(yōu)化構(gòu)建了TCP優(yōu)化功能技術(shù)框架并實(shí)現(xiàn)了基本的TCP優(yōu)化功能,支持TCP優(yōu)化的連接建立,信令交互,狀態(tài)遷移和協(xié)商維護(hù)過(guò)程,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和處理過(guò)程以及TCP優(yōu)化的緩存排序和轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列。此本地TCP緩存可確保在UE和服務(wù)器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包順序,超時(shí)后支持本地重傳。

中興通訊TCP流優(yōu)化在針對(duì)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)功能方面支持TCP擁塞控制策略?梢愿鶕(jù)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的傳輸特性在無(wú)線電端改進(jìn)和自定義TCP擁塞控制程序。關(guān)于無(wú)線電側(cè)的TCP連接,TCP流優(yōu)化支持將初始擁塞窗口設(shè)置為與開(kāi)始傳輸時(shí)或重傳計(jì)時(shí)器到期時(shí)檢測(cè)到數(shù)據(jù)丟失后的慢啟動(dòng)閾值相同。這樣,系統(tǒng)直接進(jìn)入了擁塞避免階段,跳過(guò)了慢啟動(dòng)階段,提高了無(wú)線側(cè)無(wú)線接口上丟包率的使用率,最終改善了2G/3G/4G/5G移動(dòng)用戶(hù)的上網(wǎng)體驗(yàn)通過(guò)充分利用空口的使用效率和傳輸效率來(lái)增強(qiáng)。

中興通訊TCP流優(yōu)化支持服務(wù)器端的速率控制。它通過(guò)通知與服務(wù)器的TCP連接的接收窗口大小,來(lái)控制服務(wù)器端的數(shù)據(jù)發(fā)送速率。調(diào)整服務(wù)器端TCP連接的接收窗口大小的方法,是在接收窗口請(qǐng)求重傳時(shí)或在下行轉(zhuǎn)發(fā)緩存隊(duì)列中有要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包時(shí),逐漸縮小接收窗口,以控制遠(yuǎn)程服務(wù)器的發(fā)送速率。它支持根據(jù)用戶(hù)維度,收集并分析歷史時(shí)段內(nèi)用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),并可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)計(jì)算當(dāng)前TCP連接的初始參數(shù)。

中興通訊視頻流優(yōu)化SO產(chǎn)品支持非TCP的新協(xié)議,如QUIC協(xié)議。QUIC是一種傳輸層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,支持UDP上兩個(gè)端點(diǎn)之間的一組多路復(fù)用連接,旨在提供與TLS / SSL等效的安全保護(hù),同時(shí)減少連接和傳輸延遲,并在每個(gè)方向上進(jìn)行帶寬估計(jì)以避免擁塞。中興通訊視頻流優(yōu)化 ABM對(duì)QUIC有效,可通過(guò)QUIC檢測(cè)和識(shí)別ABR視頻流。ABM over QUIC的基于連接的網(wǎng)絡(luò)速率管理應(yīng)用程序類(lèi)似于用于HTTPS的應(yīng)用程序,可以?xún)?yōu)化速率在整個(gè)會(huì)話中保持恒定。

中興通訊視頻流優(yōu)化業(yè)務(wù)功能特性

中興通訊視頻流優(yōu)化SO是一種無(wú)客戶(hù)端解決方案,TCP流基于三個(gè)階段的控制,QUIC流基于流速控制,通過(guò)最大化移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸層的效率來(lái)減少加載時(shí)間并提高傳輸速率。

v  支持與服務(wù)器提前建鏈

v  支持歷史信息測(cè)量

v  支持分場(chǎng)景適配優(yōu)化參數(shù)

v  支持跳過(guò)慢啟動(dòng)

v  支持Gn&Gi側(cè)MSS適配

v  支持Gi側(cè)SACK功能

v  支持GTS平滑

v  支持報(bào)文緩存

v  支持速率控制和滑動(dòng)窗口

v  支持超時(shí)重傳

v  支持FACK和早重傳

v  支持快速重傳

v  支持快速恢復(fù)

v  支持處理非TCP報(bào)文,如QUIC報(bào)文

v  支持豐富的優(yōu)化算法,如Fast+、BBR、CUBIC、New Reno等等

v  支持KPI度量

視頻流優(yōu)化的市場(chǎng)商用

移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量的急劇增加,意味著運(yùn)營(yíng)商需要在不犧牲最終用戶(hù)體驗(yàn)的情況下,最大化網(wǎng)絡(luò)容量。中興通訊視頻流優(yōu)化SO產(chǎn)品解決方案,采用了全虛擬化/容器化架構(gòu),TCP流基于三個(gè)階段的控制,QUIC流基于流速控制,全方位,無(wú)死角以達(dá)到性能最優(yōu)、效果最好,部署中興通訊流優(yōu)化后時(shí)延降低5-15%,吞吐量增加5-40%。

目前,該方案已在一些歐亞國(guó)際運(yùn)營(yíng)商獲得實(shí)際商用,同時(shí)努力參與到各運(yùn)營(yíng)商的5G新網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中。

該方案把更靈活、智能的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)帶到每一個(gè)用戶(hù)身邊,帶來(lái)的不僅是容量,而且是運(yùn)營(yíng)商成本的顯著下降,用戶(hù)體驗(yàn)的全面提升,也將為運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)拓展提供更多的可能性。

編 輯:孫秀杰
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