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关于宽带上传速率与下载速率相关知识点

最近测试宽带速率的时候,发现家里100Mbps带宽的宽带连接测出来下载速率是接近100Mbps的,但是上行速率却低不少,只有30~40Mbps左右,回想起之前手机上测速也是这样上传速率要比下载速率低很多,今天就来探究一下宽带上传速度普遍比下载速度低很多的原因。

根据某项调查数据显示,全球互联网平均下载速度为20.6 Mbps,但上传速度只有9.1 Mbps,上传速度比下载速度慢了一倍多。家用宽带的“不对称”几乎是一个全球现象:在美国30 Mbps的上传速度可能对应的是9 Mbps的下载速度;而在国内也不例外,一般家庭用宽带中,上传网速普遍比下载网速低得多,上传速度几乎是下载速度的一半或不到。

关于ADSL宽带上网协议

定义

国内常见的宽带协议叫ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Loop,非对称数字用户环线),“非对称”是指上传和下载带宽速度不对称。考虑到用户上网通常需要获取网上的信息而非发布信息,所以设计上使得下载速度比上传速度快。国外大多数国家也采用相同的上网协议。如美国的大多数宽带用户用的也是ADSL,和国内没多大区别。其他的接入方式可以做到上传下载的带宽相同。

原因:

用户角度:

对用户而言,下载的使用频次和时长要远大于上传,这就导致上下行带宽一致下,大量的上行带宽被浪费,所以上行带宽分配的就比较少了。从普通用户角度来说,下行速度更重要,上网其实大部分时间在做的是将服务器上的东西放到自己的终端上浏览。上行数据只要是向服务器发出指令(小数据),得到相应之后,内容包(大数据)下行到终端,属于主动接受的过程。手机网络上下行数据包的大小根本不在一个数量级。普通用户在上网过程中上行数据的需求量较少,而下传数据需求量较大。

技术角度:

快速上传会大量压迫运营商的网络,ADSL、Pon等技术都是通过上下行不对称来实现较高的下行。如果上行速度与下行速度一样,就会造成网络拥堵,进而影响到网络的通畅程度。技术上让光纤或铜缆的带宽更多的用于用户下载,提高利用率。

拓展【关于缓存服务器】:

主干网络的设计基本上可以做到上下行带宽相等,但普通用户级别的下载带宽无法做到大致想等,因为就整个网络而言,下载对整个网络的压力远远小于上行。普通用户的下载行为对应网站服务器的上传行为,假设某视频网站的视频同时在线观看人数为1000万,按照每个用户32Mbps(4MB/s,并不是很高)的下载速率来算,服务器大约需要305Tbps(约38TB/s)的上传速率才可以满足用户的需要,那么为了保证服务器的稳定运行,这么大的上传速率要花费多大的经济成本呢?这就涉及到了网络设计的相关知识,其实运营商在整个网络中布设了大量的缓存服务器。访问量比较大的网站中,被访问比较多的内容,都已经被各个缓存服务器存储下来了。假设某用户在北京访问一个服务器在上海的视频类服务器里的热门视频的时候,其实并没有直接访问上海的服务器,而是直接在北京的缓存服务器内取得了视频的资源。这样就使得在访问网站速度更快的同时,省去了从北京到上海这段互联网的带宽资源。大量的北京用户访问北京的缓存服务器,就节省了大量北京到上海的带宽资源。正是因为这些缓存服务器的存在,才保证了资源访问与网络通信的稳定。

除此之外,网站会布设一些反向缓存服务器在自己的服务器之前,首先经过缓存服务器,并将用户的请求和应用服务器应答的内容写入缓存服务器中,从而为后续用户的访问提供更快的响应。同时也可以将大量用户同样的上传内容合并,减轻服务器的压力。但是这些缓存服务器更多的靠近网站服务器(网络层面)而远离用户,因此从用户直到缓存服务器的带宽还是无法减少。所以反向缓存服务器对整个网络的宽带压力的降低起到的作用并不是很大。

从技术角度来讲,缓存服务器的存在让用户拥有大量的下行带宽的实现,而无法让用户拥有同样的上行带宽。从网络设计而言大的趋势是,下行带宽某种程度被做成了“共享",而上行的带宽基本是独享的。

商业角度:

因为普通用户对下载速度需求较大而上传速度需求量较少,于是电信运营商主要将下载带宽(下载速率较高的宽带)销售给普通用户;而企业用户、尤其是对于内容提供商来说,上行速度显得尤为必要,于是通信宽带运行商将节省下来的上行速度作为商业用途,这样就实习了双向收费。而且对于运营商而言,下载对于整个网络占用的资源比较小,上传对于整个网络的资源占用比较大,企业想要大的上传带宽就需要付出更高的经济成本。

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