网络质量检测研究

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1网络质量检测系统构建思路

目前数据专线上网业务的服务质量，其网络质量测试多是靠人工配合至现场测试，工作效率较低且测试不全面，缺少从客户角度出发的评估办法，主要包括以下几个问题：（1）不能实时监测并及时发现专线上网业务的运行质量波动。（2）缺乏多维度的网络质量评估体系，网络质量和用户感知的相关性研究较为薄弱。（3）当互联网出口提供的服务不稳定时，不能及时发现链路故障，无法对运营商接入的互联网服务的效果进行有效的评价考核。（4）互联网资源引入缺少科学的评估方法，难以对不同的互联网出口引入效果进行评价考核，对于多运营商接入的资源缺少科学的质量对比分析。（5）缺乏故障快速定位分析手段，尚不能对于用户故障申告及时跟进分析并以此提升用户满意度。为了解决上述问题，我们需要部署一套网络质量检测系统，一个既可以面向数据传输层，又可以面向IP网络层的智能化测试系统，可以有效地应用于多厂商网络设备构成的承载网的网络环境。网络质量检测系统的平台构建，需根据网络拓扑结构和测试需求部署各种类型的测试探针进行数据链路层和网络层的性能质量测试[3]，所有功能集合于同一平台，包括端到端网络质量性能测试、DNS访问测试，以及高层协议应用测试。其构建需要考虑以下几个方面。采集层的分布：需要在网络中的重要节点部署硬件测试探针，便于在端到端业务质量测试中建立分段式的测试段落，有利于分解定位故障点。在互联网出口侧设备模拟用户行为，采集与上网密切相关的互联网资源，从而进行服务质量的全面分析。监控任务管理：筛选重点网络资源，如网元节点、中继、运营商DNS等，建立相应的监测任务，合理分布，提供有针对性的底层和应用层的海量分析数据，为后期的运维、判断故障点提供的客观判别依据。告警策略管理：设立不同的告警等级，并根据不同的等级取相应的告警阀值[4]。等级划分太细会加大维护工作量、降低效率，而划分太粗，则无法充分体现不同告警之间的重要性。告警方式可采用社交软件、短信、邮件等形式。

2部署方案

网络质量检测系统一般采用分布式部署探针、集中统一管理的体系架构：测试探针主要部署在数据承载网的核心层、汇聚层以及网络边缘侧的重要出口末端，所有探针设备须统一由一个管理服务器进行控制管理。通过集中管理，所有测试结果将存储在同一管理服务器上，从而测试数据可以得到统一存储、管理和分析。网络质量检测系统部署如图1所示。

3网络质量检测系统的应用

网络服务质量检测系统通常应用于网络性能、业务服务质量、互联网出口三个方面，对网络资源、网络运行质量进行通信设计与应用实时监控探测网络中各个环节的性能变化，为网络故障分析提供数据依据，为运维工作提供有力保障，具体测试内容如下。3.1承载网中继性能测试。在数据承载网中，用户业务数据对运营商来说是透明的，运营商无法直接感知用户业务的使用状况，只能对数据承载网中的各节点以及中继进行实时监控。节点及中继up/down状态一般可以依靠网络设备供应商的专业网管进行实时监控，但对于中继性能劣化专业网管则缺少直观的告警监控。因此，需要在每一条中继上建立测试链路，模拟用户专线的流量，对网络中继的服务性能进行监控。通过管理服务器控制中继一端的网络设备下挂的探针发包并收包，中继另一端设备下挂的探针做智能环回（软环），网络性能的测试内容包括ICMP、TCP、UDP，参数设置包括包的大小、发包数量、轮巡的间隔时间、数据包的QoS等级。测试结果包含时延、抖动、丢包率、吞吐量、乱序等。3.2Internet出口监测。（1）DNS解析测试DNS解析是互联网通信的基本环节之一[5]，是几乎所有互联网应用的基础，因此，需要对DNS采取主动测量。监测DNS的选取，要考虑到维护的职责权限，一般运营商会建议客户使用运营商提供的DNS服务器，而不建议使用第三方DNS或者用户自建的DNS服务器。DNS的解析性能主要包括测试DNS服务器的解释时延和解析成功率。（2）网页访问测试在专线上网业务中，运营商模拟用户视角，探测Web网站的网页浏览访问情况，其测量的内容主要为：①网页可达性，即反映Web网站是否能正常解析访问；②响应时间，即客户端从发出访问请求到反馈响应的时间。通过Internet出口设备侧旁挂的探针，对Web网站的访问进行探测，访问延迟的构成因素主要包括：DNS查询时间、首页TCP连接时间、第一个数据包响应时间、整张网页页面数据下载完成时间、首页重定向数量及重定向耗时、首页嵌入子模块数量以及子模块DNS解析和下载时间。（3）其他测试除了网页访问测试外，还可以对在线视频、资源下载、网络游戏、邮件性能等方面进行测试，这些都是互联网的几种主流业务。视频卡顿、下载速度慢、网游网络卡顿、收发邮件服务等，都是互联网应用中客户比较重点关注的服务问题。可以通过测试服务器模拟用户的应用行为，例如，调度服务器获取视频资源列表，访问真实视频资源，从而评估管道质量、资源质量、下载速率等。再例如网络游戏测试，探测从探针到游戏平台服务器之间的网络质量（时延、丢包），可以评估该网游在互联网侧的网络性能质量。准确有效的分析这些应用的实际使用情况，并且有量化的数据依据作对比分析，可以良好提升互联网业务的用户感知。3.3应用及分析。从某种意义上来说，网络质量监控链路的部署与数据网络的业务部署本质类似，因此在现有网络运行的基础上搭建网络质量监控系统是一件可行性高且难度较小的工程，但是网络质量监控链路的部署更需要注重监控布局，合理的布局可以为故障判断提供事半功倍的效果。关键规则在于根据数据承载网的拓扑结构，择选重要的网络节点，诸如核心层、汇聚层、网络边缘侧的重要出口设备，以及重要的互联中继。再根据网络质量评价体系中的相关重要指标建立相应的监测项目。通过探针测试得到的数据，就可以对数据专网和互联网的运行状态进行自动化、标准化的全面客观性评估，可以比较有针对性的定位故障点。首先要定位的，是数据专网内数据传输层的问题还是公网侧IP层的问题，然后再进一步缩小范围。例如在数据传输层，需要对承载网的网络运行质量和瓶颈进行测试及分析，可以排查链路层的问题。而在公网侧，则需要对DNS的访问、解析能力进行测试分析，例如DNS访问不可达或者解析反馈时延过长。在日常的互联网侧的监控项目中还可以添加一些比较热门的网站来收集互联网的运行质量，比如上海热线、百度、网易、微博、淘宝等互联网平台，甚至还可以涵盖一些国外网站，通过比对网络质量检测系统的测试结果与专线上网用户反馈的使用情况，可以判断是互联网侧的大规模群体性异常还是个别用户的使用异常、或者断点在境内境外的问题。另外，对照网络质量评价体系中的指标参数，设定不同的告警门限阀值，合理区分相应的告警级别，可以进行主动干预、预防网络运行质量的劣化，比如为网络的割接扩容提供相应的参数依据，或者通过主动监控的方式发现故障可以缩短故障处理的时间，以最大化的方式来提升数据专线上网业务服务的客户感知。

4结束语

在数据传输网中嵌入网络质量检测系统，对于加强网络品质监控、运维管理，具有重要的意义，尤其是在多元厂商设备组网的环境下，可以弥补各厂商专业网管系统的不足，例如不能从业务层面直观的反映数据承载网内部的网络服务质量，更不能反映互联网侧的网络品质变化等问题。部署网络质量检测系统，可以有效地为数据专线上网业务提供客观的网络质量评价，缩短了定位故障点的时间，提高了运维效率，增强运营商网络的综合竞争力。

参考文献

[1]周伟.数据专线上网热备冗余技术的应用研究[J].微型电脑应用，2017，33（5）：72~75.

[2]包劼.FTTx接入网络业务质量监控方案探讨[J].电信快报，2013（4）：26~29.

[3]张沛，梁扬，李正民，黄小红.分布式网络中基于主动探针的测量策略算法[J].华中科技大学学报（自然科学版），2016，44（11）：123~126.

[4]薛锐，刘春华，王景尧.一种新型网络告警管理系统设计[J].2015（12）：57~60.

作者:朱家琪 单位:上海市信息网络有限公司