长期演进（LTE）已经进化了数据传输领域，从而实现了第四代网络的时代，能够基于数据传输领域所经历的发展来为移动用户提供宽带速度。由于网络链路和网络服务的常见利用，有偶发的长期演进（LTE）网络的利用率增加，某些问题开始上升，其中一个问题是拥堵问题。网络越多，它就越脆弱，它就会越脆弱。当网络无法跟上对网络资源不断增长的需求时，数据网络变得拥塞。这项工作的重点是提出一种模型，以减轻拥挤对长期演进（LTE）网络的影响。使用NS-2网络仿真器和网络利用率，网络延迟，吞吐量指标评估该模型将用于评估模型的效率。增强型模型比以前的解决方案更好，更有效地表现出更好的方法来减轻长期演化网络中拥挤的影响。从模拟中获得的结果表明，如果在长期演化网络中实施的增强型模型将降低拥塞的影响，提高网络吞吐量和整体性能。

长期演进，拥塞，缓和，延迟，吞吐量。

长期演进（LTE）已经进化了数据传输领域，从而实现了第四代网络的时代，能够基于数据传输领域所经历的发展来为移动用户提供宽带速度。由于网络链路和网络服务的常见利用，有偶发的长期演进（LTE）网络的利用率增加，某些问题开始上升，其中一个问题是拥堵问题。网络越多，它就越脆弱，它就会越脆弱。当网络无法跟上对网络资源不断增长的需求时，数据网络变得拥塞。这项工作的重点是提出一种模型，以减轻拥挤对长期演进（LTE）网络的影响。使用NS-2网络仿真器和网络利用率，网络延迟，吞吐量指标评估该模型将用于评估模型的效率。增强型模型比以前的解决方案更好，更有效地表现出更好的方法来减轻长期演化网络中拥挤的影响。从模拟中获得的结果表明，如果在长期演化网络中实施的增强型模型将降低拥塞的影响，提高网络吞吐量和整体性能。

长期演进，拥塞，缓和，延迟，吞吐量。

早在1983年1月，因特网就诞生了，它给通讯、商业和财富创造带来了革命性的变化。从逻辑上看，因特网和基本上所有种类的网络都可以看作是一个包队列。数据包是节点之间不断传输的数据片段单位，这是所有形式的网络的基础。网络完成了节点之间的包传输任务，从而减少了队列中等待传输的包数量。网络使用和网络容量的指数级增长带来了更全面的问题，这些问题对网络的整体性能至关重要。

高速分组接入(HSPA)和长期演进(LTE)的技术,据估计,全球手机用户将超过50亿(GSMA), 2017年年底,超过三分之二的世界人口,我们只能想象的流量,将生成大量的用户[3]。长期演进(LTE)将世界推进到一个负担得起、可靠且高效的数据服务时代，用户体验大大改善;也提高了服务质量(QoS)，为需要巨大带宽的更复杂的应用程序提供了空间，包括流媒体服务、移动视频博客、IP电视、高级游戏服务等。

长期演进技术给用户和网络管理员带来了许多优于以往技术的优点，这些优点可以分为三个主要方面;绩效和能力;简单和广泛的终端。目前通信技术的进步导致了数据、语音和多媒体应用的指数级和零星级的增长，多媒体应用利用分组交换技术，随着流量的增加，涉及包的正确路由的问题变得至关重要，因为当子网被太多的包淹没时，性能将受到影响。

拥塞问题早在计算机网络诞生之初就存在了，它一直存在于现代网络中，解决方案远不是绝对的。长期演进技术为用户提供廉价和高效的高速宽带服务。这项技术建立在分组交换的基础上，这意味着数据被分解成分组，这些分组通过路由传输到它们的目的地，由于信息包交换的动态特性，信息包可以遵循不同的路径，在到达目的地时收集所有信息包，并从信息包[5]重新构建数据。拥塞很容易扰乱网络进程，由于流量过大，网络上的数据包可能被延迟、超时、包含错误，有时甚至丢失。这是一个严重的问题，让网络阻塞如此多的流量和如此少的工作。

在大多数网络拥堵的主要原因之一是他们承担大量的流量和随着时间的推移,网络流量超过限制因此,拥堵是创建和如果这不是解决它会导致充血性崩溃(图1)。如果网络主机可以维持一个统一的传输数据包,减少网络拥塞的发生。另外，实现拥塞管理的另一种方法是使数据包以更可预测的速率传输，这种方法也被称为流量整形。在实际的网络中，数据包以不规则的模式传输，这可能会有问题[6]。

网络通信中的流量整形控制对数据包传输可用带宽的访问，它对传入和传出的数据进行控制以避免拥塞崩溃，它控制数据包传输时发生的延迟[7]。具有不规则传输模式的数据包，即传输速率为λ的湍流数据包，在流量整形器的帮助下以1/g的间隔调整为规则模式。

交通塑造涉及调节突发或平均数据传输速率，它与其他形式的拥塞控制不同。其他技术，例如传输控制协议（TCP）拥塞控制将某些阈值设置为可以发送的数据量，这一旦拥塞就会开始发生;它不关心它发送的速率。服务水平协议（SLA）是被消费者和服务提供者，这使得消费者坚持这一数据传输率[8]达成其政策协议。

主要有两种方法来管理超过指定速率的流量，一种方法是流量整形，这是在本研究中正在解决的，另一种方法是流量监管，尽管它与流量整形非常相似，但在实施和操作方面是不同的。流量整形是在子网的用户或消费者端实现的，它将调节流量，超过指定的速率由网络供应商，只要消费者和网络供应商坚持这个基本术语，拥塞大幅减少[6]。对交通流量的监控被称为交通警务。流量监管是在子网的提供商一方实施的，一旦超过指定的传输速率，它将迫使网络提供商的流量下降或调整到一个恒定的速率。被丢弃的数据流量将被迫重新传输，这可能导致子网的消费者端数据包不足。流量监管主要针对出站流量(离开网络的流量)和入站流量(进入网络的流量)。

流量整形只对出方向的流量进行整形，避免了由于系统带宽占用突然增加而造成的报文丢失。流量整形器的体系结构由一个模型组成，该模型将任何形式的流量从不确定的[9]转换为确定的[9]。

第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进体系结构试图通过实际实现更高的带宽可用性、更广的覆盖范围、更有效地利用数据频谱，以及全面集成，再加上一个简单的方法来改进升级现有3G网络。长期演进体系结构通过使用IP体系结构来完成所有这些工作，它可以被描述为具有混合移动网络体系结构，这是由于该体系结构与其他无线接入技术和几种移动机制的兼容性。

在抽象的最高层次上，网络架构由三个主要组件组成:

用户设备:用户设备(UE)是终端用户用来接入网络的任何设备。它可以是各种形式的，一个手持移动电话，一台电脑，即桌面或笔记本电脑结合了移动宽带适配器等等。用户设备将用户连接到基站，但在长期演进的情况下，它连接到eNodeB，这是演进UMTS地面无线电接入网(E-UTRAN)的一个主要组成部分。用户设备与eNodeB之间的接口为Uu接口

发展中的UMTS地面无线电接入网(E-UTRAN):长期演进（LTE）网络的空中接口是演进的UMTS地面无线电接入网络（E-UTRAN），其提供了一种用于移动网络通信的升级路径。这是一个新的无线电接入网络标准，旨在成为UMTS，GSM，HSDPA，HSUPA甚至电路交换技术的替代品。在演进型UMTS陆地无线电接入网络（E-UTRAN）是一种新的系统，该系统提供长期演进（LTE）之间的空中接口的网络元件，提供更高的数据速率和降低的等待时间，其用于分组数据网络的优化[10,11]（图2和3）。

进化包核心(EPC):进化的分组核心（EPC）是增强长期演进网络上的数据包的框架。演进分组核心是系统架构演进（SAE）体系结构[4]的主要成分。进化的分组核心位于网络的核心，并在以下类别中提供了对现有的第3代技术的重要进步：

长期演进架构具有通过界面连接的各种网络元件。用户设备通过空中接口连接到eNodeB，因此流量通过空中接口进出网络到用户设备。不确定流量并不确定流量。这项工作提出了在用户设备和eNodeB之间添加模块，这是一种流量的交通整流器，并调节流量。交通整流器将包含流量塑造技术;它将实现令牌桶和泄漏的桶算法。使用这些技术来调节出境和入站流量，并且交通的结果得到充分调节，从而减轻网络中拥挤的影响。

评估程序:这项工作将使用一种模拟方法来模拟增强模型对一个拥挤的长期演化网络环境的影响。所提供的各种性能指标将用于评估模型的性能。通过对整个网络、平均端到端时延、网络利用率和包传递率的测量，为改进模型的评估提供了基础。

使用安装在Linux操作系统上的NS-2创建了一个长期演进网络环境。该网络由3个enodeb组成，每个enodeb连接到10个用户设备，并在其他设备中增加了一个中继节点，使仿真尽可能逼真。使用的数据包大小约为1500字节，模拟时间为100秒。所采用的TCP协议为TCP Reno和SCTP。Long-Term Evolution网络环境中使用的链路参数包括，向服务器分配每秒100兆的带宽，延迟100微秒，以及拥有2个每秒1千兆的带宽，延迟3微秒的路由器。这3个enodeb的带宽为每秒1千兆比特，延迟为3微秒，中继节点使用了相同的参数。

图4显示了长期演进网络环境的实时仿真。图4中绿色节点为服务器，代表网络的PDN (Packet Data Network)方面，直接连接网关。两台路由器以每秒1千兆比特的带宽连接到网关，所有的enodeb都连接到网关以获得对服务器的访问，这代表了演进UMTS地面无线电接入网(E-UTRAN)网段。此外，还有各种用户设备通过空中接口连接到enodeb。

本工作着重于使用4个指标来评估增强模型的性能，所使用的性能指标包括:

各种模拟的结果如图5-8所示。

图5显示，即使随着时间的推移流量增加，网络中的吞吐量也没有下降，图6显示平均端到端延迟是恒定的速率。从图7和图8可以看出，网络利用率保持了最优状态，包的发送率也大大降低了。

如图4所示的仿真结果都表明，增强的模型提供了一种更好的方法来缓解长期进化网络中拥塞的影响。从得到的结果可以看出，h#随着流量的增加，网络性能并没有下降，而是保持在一个最优水平。

如图5所示，尽管网络流量在增加，但网络吞吐量没有减少，而且网络利用率保持在一致的水平，这表明数据包没有丢失，并且从源成功地传递到目的地。也可以看到数据包和延迟的交付时间经验的保持一致性低率如图6和8所示,确保数据包队列中不花太多的时间和减少数据包在超时的可能性。

在所有不同类型和大小的网络中，拥塞都是一个很难解决的问题。虽然目前正在使用和提出不同的解决方案，但没有一个能够充分解决这个问题。本研究以长期演进网络为研究对象，提出了一种增强模型，该模型融合了流量整形算法，使流量进入网络子系统时能够对流量进行整形，使网络能够更好地控制数据流量。

从仿真结果可以看出，改进后的模型提供了更好的拥塞控制手段。改进的模型提高了吞吐量和更好的网络利用率。这意味着，即使通信量随着时间的推移而持续增加，而且丢包也减少了，网络也可以表现得更好。此外，平均端到端延迟和包交付比率保持在一个最小常数，以确保包不会在网络队列上停留太长时间，也不会超时。

综上所述，本文提出的增强模型为解决长期进化网络中的拥塞问题提供了一种更好的方法。

在这项工作中，分析了拥塞对长期进化网络的影响，并提出了一个解决方案，使用一个增强的模型，有助于缓解拥塞对长期进化网络的影响。因此，本研究建议对目前受到拥塞影响的其他网络类型和架构进行充分的研究。这项工作的范围仅限于长期演进网络的拥塞缓解，这一范围可以扩展到其他网络类型和架构。