关于TCP参数对3G数据业务性能优化分析

（中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司， 深圳 518048）

关于TCP参数对3G数据业务性能优化分析

曾波

（中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司， 深圳 518048）

本文通过对TCP协议中MTU及RWIN的研究及在3G数据业务的实际应用，提出了提升3G数据业务性能的TCP的相关参数调整建议，为移动运营商开展3G数据业务性能优化提供一个很好的思路。

TCP参数；MTU；3G数据业务

随着中国移动数据业务的蓬勃发展，越来越多的客户使用GPRS/3G网络数据业务。由于移动数据网络与固网的传输介质、网络结构有很大的不同，将固网中非常好的应用移植到移动数据网中可能需要进行相应的优化调整，以适应移动数据网络的特性。

目前在互联网中应用最广泛的WWW、Email、FTP等应用基本需要TCP协议来承载可靠数据传输。TCP是一套专门针对固网设计的传输控制协议，在固网中有非常卓越的表现。本文针对TCP协议中的MTU及RWIN(Windows接收窗口)参数在3G移动数据网中应用进行研究及实验，提出提升3G数据业务性能的TCP的相关参数调整建议，有效提升3G数据的传输速率。

1 MTU参数在3G网络的研究

1.1 MTU在网络协议中的含义

在TCP协议中，一条数据业务传输路径的最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）是指从源IP地址到目的IP地址所经过“路径”上的所有IP跳的最大传输单元的最小值（以byte为单位）。MTU与MSS之间的关系如下：MTU=MSS+TCP Header+IP Header（其中MSS为实际应用数据的大小）。

在实际网络传输中，客户端和服务器端将通过TCP的协议信令，确认两端之间所有路由设备中的最小的MTU 来进行传输数据。

1.2 MTU值在3G网络中的优化

在GPRS/3G数据核心网中，SGSN到GGSN之间采用GTP封装，将会在标准分组结构上再封装40 byte的GTP封装开销，这样势必造成不必要切片分组产生在Gn的网络接口上面。

Gn MTU的组成结构如图1所示。

这样在用户层超过1 460 byte的数据将会被切割成两个Gn层的IP数据分组，在对端的GTP Tunnel上将会再次重组切片的分组。所以作为优化的目的，应该尽量避免这样的问题出现 。因此有必要修改3G客户端的MTU参数，调成MTU=1 460 byte，这样就减少出现重组切片的现象，提高数据传输的效率。

图1 Gn口的MTU组成结构

2 RWIN的研究

RWIN (Receive Window)是在TCP连接两端都有的缓冲区， 用于暂时保存起来的数据。在这个缓冲区中的数据会被发送到应用程序中， 为新到来的数据腾出空间。如果这个缓冲满了， 那么数据的接收方会警告发送方在缓冲区清空之前已经不能在收取更多的数据了。

2.1 RWIN的原理

RWIN窗口的大小表明多少数据可以立即被发送，它的初始大小是建立TCP三次握手连接时，由连接双方互相通知对方。

2.2 RWIN值在3G数据网的优化

TCP Receive Window (RWIN)是决定两端设备准备接收多少数据，如果RWIN太高，那么一旦信息在传输中丢失或破坏时，整个数据都会丢失，而如果RWIN太低，将会产生很低的输出。推荐RWIN值应当是MSS值的倍数。

根据TCP的规范，RWIN一般取值从8 192～65 535 byte（64 kB）。结合3G中最优的MSS（1 420 byte），以及我们多次试验的结果，推荐RWIN为 1 420×23=32 660（MTU为1 440 byte），该参数能有效提升3G的传输速率。

在Windows系统下修改方法：

修改对象为Windows的注册表，路径为HKEY_ LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSet ServicesTcpipParameters， TcpWindowSize标签中进行修改。

3 TCP参数调整的效果测试分析

3.1 本次测试的环境

（1） 远端FTP服务器（cisco2811）；（2） 本端FTP客户端（DaTang8142专业测试手机)；（3） 本端测工具分析软件（鼎利6.0.0.0专业测试软件一套）。

3.2 测试思路

通过到FTP服务器119.145.202.34下载voto. mp4（大小为约69 MB）做测试，①针对移动终端MTU值固定值为1 460 byte和Windows接收窗口大小分别为8 192 byte和32 660 byte做测试；②针对移动终端MTU值固定值为1 500 byte和Windows接收窗口大小为32 660 byte做测试，并将测试结果进行罗列、对比和分析。

3.3 TCP参数调整对传输速率影响的实际测试情况

第一部分测试：

在MTU为1 460 byte情况下，分别测试RWIN大小8 192 byte和32 660 byte时的传输速率情况；

图2 RWIN为8 192 byte速率图

图2为MTU为1 460 byte、RWIN大小8 192 byte下的实际测试传输速率情况：

从测试图可以看出在MTU值为1 460 byte的情况下，RWIN大小设置为8 192 byte的FTP下载的平均速率是604 642 bit/s。

图3为MTU为1 460 byte、RWIN为32 660 byte下的实际测试传输速率情况：

从测试图可以看出在MTU值 为1 460 byte的 情 况 下，RWIN大小设置为32 660 byte的FTP下载的平均速率是1 094 660 bit/s，要高出400多kbit/s，有效提了高3G端传输的性能。

本部分的测试情况小结如下：在MTU相同的情况下，不同的RWIN大小的传输效率不同。从测试结果图表明显可以看出，终端在进行下载时的数据吞吐率，32 660 byte的窗口要优于8 192 byte大小的RWIN。

第二部分测试

在RWIN大小为32 660 byte情况下，分别测试MTU大小为1 460 byte和1 500 byte时的传输速率情况：

图4为RWIN大小为32 660 byte，MTU大小为1 460 byte的实际测试传输速率情况：

从测试图可以看出在RWIN大小为32 660 byte，MTU大小为1 460 byte的平均速率是1 094 600 bit/s。

图5为RWIN大小为32 660 byte、MTU大小为1 500 byte下的实际测试传输速率情况：

从测试图可以看出在RWIN大小设置为32 660 byte的情况下，MTU值设置为1 500 byte的FTP下载的平均速率是735 600 bit/s。

图3 RWIN为32660 byte速率图

图4 MTU为1 460 byte速率图

本部分的测试情况小结如下：在和RWIN相同的情况下，不同的MTU大小的传输效率不同。在MTU值为1 460 byte的情况下FTP下载的平均速率是1 094 600 bit/s， 在MTU值为1500 byte的情况下FTP下载的平均速率是735 600 bit/s，要比MTU值 为1 460 byte低300多kbit/s.通过测试可以看出在3G终端的MTU值设置不合理的情况下，传送相同大小的文件同样需要切割成更多的分片报文，这样传输效率也一样会降低。

4 TCP参数优化总结

图5 MTU为1 500 byte速率图

TCP协议是当前最流行的一种互联网协议，WWW、FTP、EMAIL等应用均承载在TCP协议中。随着3G网络的日趋成熟，越来越多的互联网应用将移植到移动终端中。深入研究TCP的参数有利于提升3G数据业务的传输效率。

本文通过对TCP参数中对传输效率影响较大的MTU、RWIN参数进行研究，提出MTU为1 460 byte，RWIN为32 660 byte的较优参数组合，以最大限度提升3G的传输效率。

从实际的TCP参数调整的对比测试看，该参数组合能有效减少应用数据的网络分片的产生及提升数据传输的一次传输吞吐量，从而提升3G业务的网络传输性能。由于TCP的相关参数还有很多，而且不同的3G无线网络环境可能对传输效率有一定的影响。在实际网络优化中，还可以进一步结合实际情况进行优化调整，形成更优的TCP优化参数组合。

[1] 刘利强， 周细义， 张舸． 改进无线网络TCP性能的研究[J]． 无线电通信技术， 2008(01)．

[2] 张晓晖，甘玉萍． 影响GPRS数据传输性能的TCP协议及其参数优化[J]． 电信快报， 2010(05)．

Analysis of TCP parameters on the performance optimization of 3G data services

ZENG Bo
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd. Shenzhen Branch, Shenzhen 518048, China)

Through the research of MTU and Windows in TCP protocol receiving window and the application in the 3G data service, this paper puts forward relevant parameters to enhance 3G performance of data service TCP adjustment suggestion. It also provides a very good idea of 3G data service performance optimization for mobile operators to develop.

The TCP parameter; MTU; 3G data service

TN929.5

A

1008-5599（2014）07-0052－04

2014-03-07