srsLTE项目中UDP/TCP吞吐量异常问题的分析与解决

问题背景

在使用srsLTE 4G实验室环境进行性能测试时，发现了一个有趣的现象：在5MHz带宽配置下，下行TCP吞吐量能够达到预期的19Mbps，但上行TCP吞吐量却表现异常，远低于预期的12Mbps，且波动较大。而使用UDP协议测试时，上行吞吐量则接近预期值且较为稳定。

现象分析

测试环境采用了两台USRP N310设备，配置为25个PRB(5MHz带宽)，SISO模式，频段7，下行64QAM和上行16QAM调制。通过iperf3工具进行测试时，发现了以下现象：

1. 下行TCP吞吐量表现正常，达到理论预期值
2. 上行TCP吞吐量不稳定且偏低
3. 上行UDP吞吐量接近预期且稳定
4. 在ZMQ仿真环境下，TCP和UDP表现均正常

初步排查

技术人员首先怀疑是TCP协议与eNB上行资源分配机制之间的交互问题。TCP的拥塞控制机制会动态调整发送速率，而eNB的资源分配又依赖于UE缓冲区中的数据量。这种相互依赖可能导致资源分配不稳定。

进一步测试发现，即使在UDP模式下，当发送速率远低于信道容量时，仍会出现2-4%的丢包率。这提示问题可能不仅限于TCP协议本身。

深入调查

通过对比UE发送速率和eNB接收速率，发现两者之间存在微小差异。更关键的是，通过监控GTPU数据包发现：

1. UE发送端记录的GTPU数据包数量
2. eNB接收端记录的GTPU数据包数量
3. EPC端实际收到的GTPU数据包数量

三者之间存在约2-3%的差异，表明数据包在传输过程中确实存在丢失。

问题定位

经过仔细排查，最终发现问题出在实验室的网络交换机上。大约2-4%从eNB发往EPC的流量在交换机处丢失。这一发现通过以下方式确认：

1. 统计eNB发出的GTPU数据包数量
2. 统计EPC接收到的GTPU数据包数量
3. 两者对比发现存在差异

解决方案

将UE计算机、eNB计算机和EPC计算机通过一个专用的小型交换机连接后，问题得到解决。这一改变消除了网络交换环节的丢包现象，使得上行TCP吞吐量达到了预期水平。

经验总结

1. 在无线通信系统测试中，网络基础设施的稳定性同样重要
2. 当发现吞吐量异常时，应从端到端全链路进行排查
3. GTPU数据包统计是定位传输层问题的有效手段
4. 专用网络设备可以减少干扰，提高测试准确性

这个问题案例展示了在复杂通信系统中，性能问题可能来源于意想不到的环节。通过系统性的排查和验证，最终找到了看似简单的解决方案，但这个过程本身提供了宝贵的故障排查经验。