傳輸網(wǎng)絡(luò)QoS性能的測試方法

劉洪波

（作者單位：國家新聞出版廣電總局五七二臺）

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傳輸網(wǎng)絡(luò)QoS性能的測試方法

劉洪波

（作者單位：國家新聞出版廣電總局五七二臺）

摘 要：本文主要從影響傳輸網(wǎng)絡(luò)QoS性能的三個因素著手，論述了評估其性能優(yōu)劣的方法，以便于建立傳輸效果良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：延時抖動丟包率

QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）指一個網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制。確保傳輸網(wǎng)絡(luò)QoS需要從網(wǎng)絡(luò)延遲、抖動、丟包率三方面來保障，如何確定它們是否滿足要求呢？本文將依據(jù)實際經(jīng)驗給出評估以上三方面因素的具體方法。

1 網(wǎng)絡(luò)延時的測量方法

1.1 基于ICMP協(xié)議的測量方法

ICMP（Internet Control Message Protocol，互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議）是一種面向無連接的協(xié)議，主要用于在主機(jī)與路由器之間傳輸出錯報告控制信息。PING（Packet Internet Groper互聯(lián)網(wǎng)包探索器），是基于ICMP請求應(yīng)答報文開發(fā)的軟件，用來診斷網(wǎng)絡(luò)故障，也是用來測量往返時延最常用的工具。但由于ICMP報文也是進(jìn)行DOS攻擊的主要方式，許多ICMP報文被過濾或完全阻塞，于是路由器以限制ICMP回復(fù)速率來避免被消耗過多網(wǎng)絡(luò)帶寬和路由資源，這意味著利用ICMP協(xié)議測量時延的結(jié)果或許是不可靠的。

1.2 基于UDP協(xié)議的測量方法基于TCP協(xié)議的測量方法

鑒于ICMP存在的問題，可以改用UDP報文網(wǎng)絡(luò)的測量往返時延。UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是OSI（Open System Interconnection，開放式系統(tǒng)互聯(lián)）參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡單不可靠信息傳送服務(wù)。

需要注意的有，一是UDP報文要指定端口，在實際使用時，可以任選一個即可；二是當(dāng)測量時發(fā)送的UDP報文，回復(fù)的不一定也是UDP報文，也有可能是ICMP報文；三是UDP報文最大長度通常應(yīng)小于500Byte；四是UDP報文沒有固定的擁塞控制算法，所以在使用高峰階段，其報文速率有可能被限制。

1.3 基于TCP協(xié)議的測量方法

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。基于TCP協(xié)議的測量方法，可以用于前2種方法不能工作的特定環(huán)境。

由于TCP發(fā)送機(jī)制本身的原因，其測量結(jié)果可能遠(yuǎn)大于實際值，這就要求發(fā)送方在承載TCP報文時加入PSH-標(biāo)志，此時將立即發(fā)送此數(shù)據(jù)報文而無需等待，所以，在主動或被動測量時，發(fā)送方和接收方都需要加入PSH標(biāo)志，才能確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

2 網(wǎng)絡(luò)抖動的測試方法

2.1 浴缸曲線法

衡量傳輸網(wǎng)絡(luò)性能的最終指標(biāo)是BER（Bit Error Ratio，誤碼率），BER是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)抖動分析的目的是確定抖動對BER的影響，系統(tǒng)要求BER低于某個最大值，通常是10～12。

BER的測試設(shè)備是BERT（Bit Error Ratio Tester，誤碼率測試儀），是由碼型發(fā)生器、誤碼分析儀和系統(tǒng)時鐘組成。數(shù)據(jù)發(fā)生器把碼型傳送到系統(tǒng)的器件上進(jìn)行處理后，把結(jié)果傳輸?shù)秸`碼分析儀，誤碼分析儀在已經(jīng)碼型上進(jìn)行同步，計算收到的碼數(shù)，并確定哪些碼接收錯誤，根據(jù)公式計算BER值：

誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)

2.2 相噪分析法

測試數(shù)據(jù)信號的相位噪聲也是抖動測試的一種方法。結(jié)合使用抖動頻率帶寬高達(dá)100MHz的相位檢測器，和具有覆蓋最高時鐘頻率一半的相噪專用功能的頻譜分析儀，可以實現(xiàn)較好的網(wǎng)絡(luò)抖動的測試效果。

2.3 鑒相法

鑒相法是分析抖動最直接的方法。即比較參考時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)時鐘的時間間隔誤差，解調(diào)出數(shù)據(jù)抖動隨時間分布的曲線，通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的帶通濾波器濾波，可以得到特定帶寬內(nèi)的抖動幅度。鑒相法的測試設(shè)備是傳輸分析儀。

3 網(wǎng)絡(luò)丟包率的測試方法

網(wǎng)絡(luò)丟包率的測試可以采用網(wǎng)絡(luò)性能工具SmartBits。Smartbits依據(jù)數(shù)據(jù)收、發(fā)、分析機(jī)制實現(xiàn)測試目的。Smartbits各種插卡模塊的接口均能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。根據(jù)測試需要，測試集程序指令某個或多個插卡模塊的接口產(chǎn)生數(shù)據(jù)流量并發(fā)送，另一個或多個插卡模塊的接口負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，從而這個封閉環(huán)體系實際模擬了一個通信過程，該過程就是通信數(shù)據(jù)流量的一次性循環(huán)。丟包率的具體測試方法的流程是連接SmartBits機(jī)箱并占用測試端口、設(shè)置丟包率測試參數(shù)、運行測試、查看和分析測試結(jié)果。

4 利用ping命令進(jìn)行快速網(wǎng)絡(luò)性能測試

Ping是Windows、Unix和Linux系統(tǒng)下的一個命令，也是TCP/IP協(xié)議的一部分。ping命令是一種簡單又快速的分析和判定網(wǎng)絡(luò)通斷及網(wǎng)絡(luò)性能的方法。

應(yīng)用方法是在DOS或者Windows系統(tǒng)的“運行”里，輸入Ping空格IP地址，即可以查看當(dāng)次數(shù)據(jù)發(fā)送情況、丟包率、延時等具體參數(shù)信息。該命令還可以加許多參數(shù)使用，具體是鍵入Ping按回車即可看到詳細(xì)說明。

5 結(jié)語

傳輸網(wǎng)絡(luò)性能直接影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，確定網(wǎng)絡(luò)傳輸性能各項指標(biāo)，并進(jìn)行有效改進(jìn)，將會大大提高接收到的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。希望通過本文的論述，可以幫助相關(guān)技術(shù)人員建立并實現(xiàn)提高傳輸質(zhì)量的有效解決方案。