實時業(yè)務(wù)端到端QoS測評

業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)性能的要求直接來源于業(yè)務(wù)對端到端客戶感知（主觀質(zhì)量）的滿意程度的需求。尤其對于目前在網(wǎng)絡(luò)中涌現(xiàn)出的越來越多的實時業(yè)務(wù)，如VoIP、IPTV、VOD等業(yè)務(wù)對端到端的可用帶寬、時延、抖動和丟包十分敏感，這些性能參數(shù)嚴(yán)重影響著此類業(yè)務(wù)的開展和運營維護(hù)。這些指標(biāo)的組合整體反映了承載網(wǎng)絡(luò)所能提供的QoS，因此準(zhǔn)確把握這些網(wǎng)絡(luò)QoS指標(biāo)是對網(wǎng)絡(luò)承載性能進(jìn)行測評的基礎(chǔ)。

業(yè)務(wù)QoS保障成重要問題

QoS是指網(wǎng)絡(luò)中多個環(huán)節(jié)共同提供的性能，包括路由隊列管理、應(yīng)用層QoS保障、IP層QoS措施和鏈路層QoS保障。每一個環(huán)節(jié)的QoS所起的作用不同，對網(wǎng)絡(luò)QoS的影響也不同。目前QoS管理無法在現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)中保障業(yè)務(wù)的質(zhì)量。這是因為目前網(wǎng)絡(luò)的QoS保障措施絕大多數(shù)是盡力型的而不是保證型的，而且?guī)缀跛�有QoS保障機(jī)制都是基于逐跳的行為控制的，而不是面向端到端的保障；另外，不同業(yè)務(wù)有不同的QoS要求，網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)質(zhì)量的等級和業(yè)務(wù)的要求不是一一映射的關(guān)系，甚至是無法映射的。所以，業(yè)務(wù)的QoS保障成了目前服務(wù)提供商要解決的重要問題。然而，解決這一問題卻是一個工程技術(shù)界的難題，這將是一個漫長的過程。不過，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行評估和質(zhì)量分級管理是網(wǎng)絡(luò)運營迫在眉睫的事情。

網(wǎng)絡(luò)QoS測評方法

網(wǎng)絡(luò)QoS的評價指標(biāo)主要包括可用帶寬、單雙向時延、單雙向時延抖動和單雙向丟包。可用帶寬直接影響網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)對即將開展業(yè)務(wù)的支撐能力以及網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容規(guī)劃和設(shè)計。單向時延、單向時延抖動和單向丟包之所以不可缺少是由于業(yè)務(wù)服務(wù)器和客戶終端內(nèi)容交互的非對稱造成的。IPTV、VOD等業(yè)務(wù)的質(zhì)量好壞直接受媒體服務(wù)器到用戶終端之間單向鏈路性能質(zhì)量的影響，而與另外一個方向的鏈路性能關(guān)系不大。所以單向端到端鏈路的性能質(zhì)量指標(biāo)要比雙向性能指標(biāo)更能準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的支撐能力和業(yè)務(wù)的真實服務(wù)質(zhì)量。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能測試方法包括網(wǎng)管測量方法、儀表測試方法以及手工簡單測評。這幾類方法都存在一定的局限性，主要表現(xiàn)在一些性能指標(biāo)無法獲取以及獲得這些指標(biāo)需要依賴于路由器的配合，甚至影響正常業(yè)務(wù)的運營。

1.網(wǎng)管測量法

網(wǎng)管測量方法是通過對網(wǎng)元設(shè)備統(tǒng)計信息的采集獲得相應(yīng)的QoS指標(biāo)，如流量統(tǒng)計和丟包率。這兩個指標(biāo)是網(wǎng)元設(shè)備的統(tǒng)計信息而不是端到端的性能信息，所以網(wǎng)管測量所得到的信息是單點設(shè)備的信息而不是業(yè)務(wù)所經(jīng)鏈路整體的性能信息。單向時延、時延抖動以及單向丟包是網(wǎng)管系統(tǒng)無法得到的，因此網(wǎng)管系統(tǒng)基本上是無法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)端到端質(zhì)量測評的。

2.儀表測試法

儀表測試方法雖然可以測量網(wǎng)絡(luò)的最大可用帶寬、時延和丟包，但是最大可用帶寬的測量采用傳統(tǒng)的“調(diào)波法”，這種方法利用儀表發(fā)生模擬數(shù)據(jù)包的方式，持續(xù)向鏈路中發(fā)送數(shù)據(jù)，直至鏈路完全被模擬數(shù)據(jù)占滿，從而得到鏈路的最大可用帶寬。顯然，它是不能在正常運營的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行測量的。單向時延和丟包的測量需要多臺儀表配合測量，而且不能得到真正準(zhǔn)確的時延，這是因為多臺儀表之間時間同步和時鐘頻偏的問題無法真正得到解決。

其他手工方法，如用ping命令或tracert命令會受到防火墻和路由設(shè)置的限制而無法解決指標(biāo)測量問題。即使沒有這些限制，這些命令結(jié)果反映的雙向時延也不能說明問題的本質(zhì)，因為只有上下行兩個方向分別單獨測量的結(jié)果才能表明問題的真實情況。

3.端到端Qos測試法

要不影響正常業(yè)務(wù)運營的情況，測評網(wǎng)絡(luò)的性能質(zhì)量狀態(tài)必須有更先進(jìn)的技術(shù)和新的測量方法以達(dá)到對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的真實反映。目前，在眾多企業(yè)和高校的技術(shù)人員的不斷努力下，終于找到一種有效解決這一問題的方法——基于端到端的網(wǎng)絡(luò)性能質(zhì)量測試方法，它利用新穎的技術(shù)和高效的算法達(dá)到快速、準(zhǔn)確地測試和測量的目的。

這種基于端到端測試的指標(biāo)是端到端之間的指標(biāo)而不是單個設(shè)備、某一段甚至某一跳之間鏈路的指標(biāo)。端到端的含義包括業(yè)務(wù)的起始點和業(yè)務(wù)的終止點整條路徑，是業(yè)務(wù)傳輸?shù)娜�部環(huán)節(jié)。

端到端的單向時延是從一個測量點（一個具體的IP地址）到另外一個測量點的數(shù)據(jù)報文傳遞所用的時間，這個時間是轉(zhuǎn)發(fā)時延、排隊時延和傳輸時延的總和。要實現(xiàn)對其準(zhǔn)確測量必須要解決幾個問題，其中時鐘同步是一個基本問題，另外一個重要的問題就是時鐘頻偏和時鐘跳變的問題。也就是說，不僅需要解決時鐘基準(zhǔn)問題，還要解決時鐘漂移問題。目前，此領(lǐng)域最新的單向時延測量的算法利用智能判斷和模糊邏輯分析的方法可以較好地解決這一問題，使單向時延的測量成為可能。

端到端的可用帶寬也是分兩個方向分別來看的，目前大部分骨干以下的鏈路上下行兩個方向可用帶寬明顯不對稱，一般是下行大于上行，而在骨干以上及出口鏈路上兩個方向數(shù)據(jù)鏈路的可用帶寬比較接近。因此，區(qū)別不同方向的鏈路帶寬是必要的。如何得到不同方向的鏈路在不同時段還有多少剩余的帶寬可供使用、是否擁塞、鏈路帶寬是否可以滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)和將來新業(yè)務(wù)的開展?要解決這些問題，就必須提供在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)正常運行的前提下可以測量可用帶寬的技術(shù)。目前基于端到端的剩余帶寬測量方法采用了一種“微流量”測試的新方法，它通過向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的數(shù)據(jù)流量（數(shù)據(jù)流量=鏈路帶寬×0.3%）即可完成對鏈路可用帶寬的測量。

基于以上兩種新技術(shù)就可以很容易得到諸多新指標(biāo)，如擁塞概率、網(wǎng)絡(luò)健康度等性能的評價指標(biāo)，結(jié)合其他丟包率和時延抖動的分析即可構(gòu)成相對完備的網(wǎng)絡(luò)QoS評價體系。

網(wǎng)絡(luò)的運營模式由粗放式帶寬租賃經(jīng)營到精細(xì)化分級質(zhì)量運營過程的轉(zhuǎn)變以及增值業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的不斷挑戰(zhàn)，使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的可度量化、可管理性、可運營性成為將來網(wǎng)絡(luò)運營維護(hù)管理的重中之重。因此，網(wǎng)絡(luò)性能質(zhì)量測評手段是這一切的基礎(chǔ)，在這一基礎(chǔ)之上建立網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測評體系是網(wǎng)絡(luò)高效運營的關(guān)鍵。

作者：中國科學(xué)院 厲紅雷 來源：通信世界周刊