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2008-04-16 厉红雷 来源:通信世界周刊  阅:    下页:
实时业务端到端QoS测评, RFC2544, 吞吐量, 性能测试

本文关键字: 网络36, VoIP1, IPTV2, VOD2, Qos19, IP3, 服务器2, 测试9, 路由器1, 增值业务1

业务对网络性能的要求直接来源于业务对端到端客户感知(主观质量)的满意程度的需求。尤其对于目前在网络中涌现出的越来越多的实时业务,如VoIP、IPTV、VOD等业务对端到端的可用带宽、时延、抖动和丢包十分敏感,这些性能参数严重影响着此类业务的开展和运营维护。这些指标的组合整体反映了承载网络所能提供的QoS,因此准确把握这些网络QoS指标是对网络承载性能进行测评的基础。

业务QoS保障成重要问题

QoS是指网络中多个环节共同提供的性能,包括路由队列管理、应用层QoS保障、IP层QoS 措施和链路层QoS保障。每一个环节的QoS所起的作用不同,对网络QoS的影响也不同。目前QoS管理无法在现有的IP网络中保障业务的质量。这是因为目前网络的QoS保障措施绝大多数是尽力型的而不是保证型的,而且几乎所有QoS保障机制都是基于逐跳的行为控制的,而不是面向端到端的保障;另外,不同业务有不同的QoS要求,网络提供服务质量的等级和业务的要求不是一一映射的关系,甚至是无法映射的。所以,业务的QoS保障成了目前服务提供商要解决的重要问题。然而,解决这一问题却是一个工程技术界的难题,这将是一个漫长的过程。不过,对现有网络的性能进行评估和质量分级管理是网络运营迫在眉睫的事情。

网络QoS测评方法

网络QoS的评价指标主要包括可用带宽、单双向时延、单双向时延抖动和单双向丢包。可用带宽直接影响网络业务的质量、网络对即将开展业务的支撑能力以及网络的扩容规划和设计。单向时延、单向时延抖动和单向丢包之所以不可缺少是由于业务服务器和客户终端内容交互的非对称造成的。IPTV、VOD等业务的质量好坏直接受媒体服务器到用户终端之间单向链路性能质量的影响,而与另外一个方向的链路性能关系不大。所以单向端到端链路的性能质量指标要比双向性能指标更能准确地反映网络对业务的支撑能力和业务的真实服务质量。传统的网络性能测试方法包括网管测量方法、仪表测试方法以及手工简单测评。这几类方法都存在一定的局限性,主要表现在一些性能指标无法获取以及获得这些指标需要依赖于路由器的配合,甚至影响正常业务的运营。

1.网管测量法

网管测量方法是通过对网元设备统计信息的采集获得相应的QoS指标,如流量统计和丢包率。这两个指标是网元设备的统计信息而不是端到端的性能信息,所以网管测量所得到的信息是单点设备的信息而不是业务所经链路整体的性能信息。单向时延、时延抖动以及单向丢包是网管系统无法得到的,因此网管系统基本上是无法进行网络端到端质量测评的。

2.仪表测试法

仪表测试方法虽然可以测量网络的最大可用带宽、时延和丢包,但是最大可用带宽的测量采用传统的“调波法”,这种方法利用仪表发生模拟数据包的方式,持续向链路中发送数据,直至链路完全被模拟数据占满,从而得到链路的最大可用带宽。显然,它是不能在正常运营的业务网络中进行测量的。单向时延和丢包的测量需要多台仪表配合测量,而且不能得到真正准确的时延,这是因为多台仪表之间时间同步和时钟频偏的问题无法真正得到解决。

其他手工方法,如用ping命令或tracert命令会受到防火墙和路由设置的限制而无法解决指标测量问题。即使没有这些限制,这些命令结果反映的双向时延也不能说明问题的本质,因为只有上下行两个方向分别单独测量的结果才能表明问题的真实情况。

3.端到端Qos测试法

要不影响正常业务运营的情况,测评网络的性能质量状态必须有更先进的技术和新的测量方法以达到对网络状态的真实反映。目前,在众多企业和高校的技术人员的不断努力下,终于找到一种有效解决这一问题的方法——基于端到端的网络性能质量测试方法,它利用新颖的技术和高效的算法达到快速、准确地测试和测量的目的。

这种基于端到端测试的指标是端到端之间的指标而不是单个设备、某一段甚至某一跳之间链路的指标。端到端的含义包括业务的起始点和业务的终止点整条路径,是业务传输的全部环节。

端到端的单向时延是从一个测量点(一个具体的IP地址)到另外一个测量点的数据报文传递所用的时间,这个时间是转发时延、排队时延和传输时延的总和。要实现对其准确测量必须要解决几个问题,其中时钟同步是一个基本问题,另外一个重要的问题就是时钟频偏和时钟跳变的问题。也就是说,不仅需要解决时钟基准问题,还要解决时钟漂移问题。目前,此领域最新的单向时延测量的算法利用智能判断和模糊逻辑分析的方法可以较好地解决这一问题,使单向时延的测量成为可能。

端到端的可用带宽也是分两个方向分别来看的,目前大部分骨干以下的链路上下行两个方向可用带宽明显不对称,一般是下行大于上行,而在骨干以上及出口链路上两个方向数据链路的可用带宽比较接近。因此,区别不同方向的链路带宽是必要的。如何得到不同方向的链路在不同时段还有多少剩余的带宽可供使用、是否拥塞、链路带宽是否可以满足当前业务和将来新业务的开展?要解决这些问题,就必须提供在不影响现有网络业务正常运行的前提下可以测量可用带宽的技术。目前基于端到端的剩余带宽测量方法采用了一种“微流量”测试的新方法,它通过向网络中发送的数据流量(数据流量=链路带宽×0.3%)即可完成对链路可用带宽的测量。

基于以上两种新技术就可以很容易得到诸多新指标,如拥塞概率、网络健康度等性能的评价指标,结合其他丢包率和时延抖动的分析即可构成相对完备的网络QoS评价体系。

网络的运营模式由粗放式带宽租赁经营到精细化分级质量运营过程的转变以及增值业务对网络质量的不断挑战,使网络质量的可度量化、可管理性、可运营性成为将来网络运营维护管理的重中之重。因此,网络性能质量测评手段是这一切的基础,在这一基础之上建立网络质量测评体系是网络高效运营的关键。

作者:中国科学院 厉红雷   来源:通信世界周刊

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