廣電寬帶體驗測試系統的設計與建設

陳春，陸帆

（江蘇有線數據網絡有限責任公司，江蘇南京，210049）

1 建設背景

近年來隨著廣電用戶規模急劇擴大和網絡結構日趨復雜化，網絡故障不可避免，快速有效地處理故障有助于用戶滿意度的提升。目前部分區縣分公司網絡技術工程師較少，網絡故障不能及時定位解決。這類情況不僅影響網絡的正常運行，也降低了用戶體驗感，對廣電寬帶業務的進一步擴展和用戶規模化提升造成一定的影響。且網絡測試工具種類繁多，功能單一，測試流程復雜，且無統一標準，無法全省推廣。因此，如何在現有條件下，通過對寬帶網絡的質量測試和數據采集分析，為基層運維人員提供快而有效的網絡質量定位方法，已成為廣電寬帶業務發展的一個重要方向。

2 建設目標

文章結合了大數據平臺進行分析，對網絡所存在的各種問題進行定位，在此基礎上對網絡質量量化進行評估，以期為網優網改提供可參考的數據指標依據。本項目以建成包含下載速率、網頁瀏覽、視頻直播等多維度、多角度的網絡質量測試系統為目標，此系統的建設需要具有以下特點：

其一，集成多個網絡測試工具。根據測試場景不同，可勾選不同的測試工具，并且針對每個測試工具，可定義省級、區域級以及運維人員級的測試條目，解決用戶不同測試需求。

其二，測試結果結合大數據平臺進行量化分析，問題精準定位。

其三，簡單易用，用戶體驗良好。所有步驟均為“一鍵式操作”，測試報告自動生成，使常見的網絡問題分析操作更加簡便，解決了技術人員專業性不強的問題。

其四，驗證方式嚴謹。歷史測試數據可以橫向、縱向對比，檢驗網絡調優、故障是否已經解決。

3 技術架構

■3.1 廣電寬帶體驗測試系統架構

廣電寬帶體驗測試系統集成Ping、Tracert、Nslookup、HttpWatch、VLC、FTP等工具，覆蓋網絡連通性測試、網速測試、網頁測試、直播測試。該系統包含后臺服務端、PC客戶端、U盤(免安裝)版本和Android移動端，方便使用者根據實際情況靈活選擇端口。另外，為提高測試速度，幫助運維人員了解網絡質量狀況，需清晰劃分網絡質量問題責任，以為網絡優化提供輔助數據依據。如圖1所示。

圖1 廣電寬帶體驗測試系統架構

后臺服務端：采用B/S架構，包含定義系統級和區域級參數配置、字典表數據維護、操作員管理、查詢系統日志、測試報告等功能，用于技術專家根據上傳的測試數據，分析、處理網絡問題。

客戶端：廣電寬帶體驗測試系統客戶端包含PC客戶端、Android移動端和U盤(免安裝)版本，供給一線運維人員使用，主要功能是網絡測試、上傳測試數據、報告查詢等。

(1)PC客戶端采用C/S架構，包含基本信息登記、連通性測試、網速測試、網頁測試、直播測試、上傳測試數據等功能。

(2)Android移動端包含Wi-Fi檢測、環境掃描、網絡測試，不區分基層運維人員和普通寬帶用戶使用。

(3)U盤(免安裝)版本功能同PC客戶端。

■3.2 廣電寬帶體驗測試系統工作流程

廣電寬帶體驗測試系統工作流程為：（1）測試人員啟動測試客戶端后，填寫測試基本信息。測試信息標識出測試點的唯一性，同時記錄測試時間，形成測試軌跡。例如：測試地點區域、寬帶賬號等。（2）客戶端向器服務端發送消息，讀取每個測試工具中的系統級和區域級測試條目。例如：連通性測試中的IP地址、域名地址，視頻直播的測試時間等。（3）運維人員根據現場情況，勾選合適測試工具，并自定義添加測試條目。（4）運維人員點擊測試按鈕，客戶端開始測試。（5）測試結束后，客戶端自動采集測試日志，同時客戶端通過WS接口和文件接口將所有測試明細數據上傳到服務器。（6）操作員登錄服務端，輸入寬帶賬號、測試時間等查詢歷史測試數據，并可下載測試報告和詳細測試日志進行定位分析。如圖2所示。

圖2 廣電寬帶體驗測試系統工作流程

4 主要功能

■4.1 后臺服務端

4.1.1 配置管理

為達到一鍵式操作的目的，需要將每個測試項的測試參數在后臺服務端配置好，客戶端在啟動時讀取這些參數，可直接進行測試。該功能區客戶端應用類型（PC端、Android移動端）和應用區域（省級測試項、地區級測試項）具體包含：

（1）網絡抓包配置管理：通過對網絡上傳輸的數據進行抓取，對其進行格式化和分析。該功能集成Wireshark和wincap工具，配置管理頁面包含是否強制抓包、以及最大抓包大小和最長抓包時間等參數配置。

（2）Tracert工具參數配置管理：利用Tracert工具，可以獲得原地址到目標地址之間所經過的路徑、以及到達每個節點的時間，為判斷網絡阻塞提供依據。該工具配置管理頁面包含目標測試地址、是否針對每一跳是否單獨進行Ping測試的選項。

（3）Ping工具參數配置管理：該工具用于驗證與目標地址的連接，同時可以獲得丟包率和延遲率，這兩個指標是網絡質量評估重要依據。該工具配置管理頁面包含目標測試地址、緩沖區大小及數據包數量等配置項。

（4）Nslookup工具參數配置管理：該工具用于判斷DNS解析是否正常，并可以通過DNS解析IP地址，判斷該網絡是否是廣電內網。該工具配置管理頁面配置參數包含目標測試地址。

（5）下載測試配置管理：網絡下載速率也是分析網絡質量的重要指標之一。該功能配置頁面區分HTTP下載和FTP下載兩種方式。HTTP下載僅包含目標地址參數配置；FTP下載測試包含目標服務器IP地址，用戶名、密碼、端口等參數配置。

（6）網頁瀏覽測試配置管理：通過網頁瀏覽測試，可以查看并分析每個元素加載時長，找出其加載緩慢的原因，為判斷網頁加載緩慢提供數據支撐。該功能配置頁面包含目標測試地址。

（7）視頻直播測試配置管理：針對IP化視頻直播的流暢度進行檢測，獲得平均下載速率、編碼率、丟幀數等指標數據。該功能配置頁面包含目標地址、播放時長等。

4.1.2 測試數據解析

客戶端將測試數據回傳至后臺服務端，后臺服務端根據各工具測試數據特點，將明細數據進行解析并格式化后，完成入庫操作，同時，利用寬帶質量量化算法對其進一步處理，獲得當前網絡質量優、良、差評分，并直接體現在測試報告中，讓運維人員對當前網絡質量有更為直觀的了解。

4.1.3 報告查看

測試報告查看頁面使用H5+Ajax技術實現實時大數據展示效果，并借助開源插件Echars實現部分渲染展示效果。報告中包含測試人員基本信息、測試地址信息、CPU、網絡、內存占用情況信息、以及每個測試項的關鍵指標、對應圖表和明細數據展示等。同時，利用防盜鏈技術防止測試報告鏈接被分享到QQ或其他平臺，使得只能在該系統中（客戶端和服務端）點擊訪問報告鏈接。

4.1.4 反饋建議

為了便于客戶端用戶和管理人員進行信息溝通，設計了意見反饋功能，管理人員可以在服務端管理界面查看客戶端提交的反饋意見及建議。

4.1.5 系統管理

（1）系統管理員角色：擁有所有權限（包含開戶、測試項配置、查看測試報權限）；（2）區域管理員角色：具有本地用戶信息維護權限（本地用戶開戶、修改本地用戶信息等），本地測試項配置權限、測試報告查詢權限；（3）全省查詢員角色：具有全部查詢測試項配置、測試報告界面信息權限；（4）本地查詢員角色：具有查詢本地測試項配置、本地測試報告界面信息權限。

■4.2 PC客戶端

PC客戶端采用C/S架構，包含基本信息登記、測試項配置、查看報告，覆蓋聯通性測試、網速測試、網頁瀏覽測試、視頻直播測試等，保證測試數據的完整性和準確性。PC客戶端需要賬號登錄，主要給網絡運維人員使用。

4.2.1 啟動檢測項

當PC客戶端啟動后，程序會自動檢測系統環境，包括內外網IP地址、CPU利用率、內存暫用情況、上下行網絡流量大等，并將這些信息記錄下來，上傳到服務端，用于網絡故障的輔助分析。

4.2.2 信息配置

信息配置主要便于網絡質量問題的跟蹤回訪，包含運維人員信息、廣電寬帶用戶信息、以及網絡故障信息，如運維人員姓名、聯系方式、寬帶用戶寬帶賬號、套餐、地址等信息，同時，運維人員可以將網絡故障信息以圖片或者視頻文件的方式，作為附件上傳到后臺服務端，供網絡專家定位分析使用。

4.2.3 測試項配置頁面

利用測試項配置頁面，運維人員可以自定義測試項目，并且對于每個測試項，可新增測試條目，便于對網絡故障有針對性測試，獲取更多信息（自定義測試項一次配置多次使用，為運維人員提供了很大的便利）。

4.2.4 測試數據收集及上傳

整個測試過程就是數據收集的過程，從測試開始之時收集本機CPU，內存、測試明細數據等信息，最終會以TXT文本的格式存在本機上，結束測試后統一通過FTP上傳到服務端，并刪除本地的文件。

■4.3 Android移動端

Android移動端基于原生開發的APP，功能豐富，且不區分使用者，既包含針對普通寬帶用戶設計的一鍵式Wi-Fi檢測質量和Wi-Fi信號檢測，又包含針對運維人員的常用網絡工具測試。根據功能劃分，將Android移動端劃分為3個板塊：Wi-Fi檢測、環境掃描、網絡測試。

4.3.1 Wi-Fi檢測

Wi-Fi檢測主要是對普通廣電寬帶用戶一鍵式自動Wi-Fi網絡狀況進行全面檢測，其主要包含Wi-Fi網絡測試、Wi-Fi速度測試、Wi-Fi信號測試這3大方面。其中，Wi-Fi網絡測試包含DNS劫持、ARP攻擊、Wi-Fi釣魚、Wi-Fi加密這四個內容；Wi-Fi速度測試包含網頁瀏覽、網關連通性、DNS連通性、FTP網速這四個內容；Wi-Fi信號測試包含同頻干擾、臨頻干擾、終端關聯、信號強度這四個內容。經后臺量化分析算法確定Wi-Fi質量綜合得分，具有全面性、系統性、客觀性特點。

4.3.2 環境掃描

環境掃描是以圖文的方式，查看當前Wi-Fi信號包含路由器信息、所處信道、信道強度、干擾數、查詢終端以及查找AP，幫助用戶管理路由器。環境掃描支持查看：（1）本地路由器信息，包含路由器品牌、IP地址、MAC地址、Wi-Fi信道、Wi-Fi信號強度等內容；（2）當前路由器連接無線終端信息；（3）搜索到的無線Wi-Fi所在信道；（4）無線Wi-Fi信號強度；（5）無線Wi-Fi同頻/臨頻干擾數；（6）查找無線接入點。

4.3.3 網絡測試

網絡測試板塊集成FTP下載、HTTP下載、Ping、Tracert、TCPPing、Dig、網頁測試、視頻直播多個測試工具，可自定義各項測試工具參數，將測試數據回傳到后臺服務端，供運維人員靈活選擇。

5 結束語

廣電寬帶體驗測試系統功能齊備，可一次性解決其他系統無法測試出的多項問題，便于網絡運維工程師第一時間掌握網絡質量問題發生點，從而對癥下藥解決，大大降低了時間和人工成本，提高工作效能。該系統還具有操作簡便性、測試專業性、配置靈活性等特點，所有步驟均為“一鍵式操作”，依據測試數據和網絡質量量化算法，形成最終測試報告，使常見的網絡問題分析操作更加簡便，能夠解決用戶不同網絡測試需求。