传输网络QoS性能的测试方法

2016-03-01刘洪波

西部广播电视 2016年6期

关键词：包率测量方法测试方法

刘洪波

（作者单位：国家新闻出版广电总局五七二台）

传输网络QoS性能的测试方法

刘洪波

（作者单位：国家新闻出版广电总局五七二台）

摘要：本文主要从影响传输网络QoS性能的三个因素着手，论述了评估其性能优劣的方法，以便于建立传输效果良好的网络环境。

关键词：延时抖动丢包率

QoS（Quality of Service，服务质量）指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制。确保传输网络QoS需要从网络延迟、抖动、丢包率三方面来保障，如何确定它们是否满足要求呢？本文将依据实际经验给出评估以上三方面因素的具体方法。

1 网络延时的测量方法

1.1 基于ICMP协议的测量方法

ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）是一种面向无连接的协议，主要用于在主机与路由器之间传输出错报告控制信息。PING（Packet Internet Groper互联网包探索器），是基于ICMP请求应答报文开发的软件，用来诊断网络故障，也是用来测量往返时延最常用的工具。但由于ICMP报文也是进行DOS攻击的主要方式，许多ICMP报文被过滤或完全阻塞，于是路由器以限制ICMP回复速率来避免被消耗过多网络带宽和路由资源，这意味着利用ICMP协议测量时延的结果或许是不可靠的。

1.2 基于UDP协议的测量方法基于TCP协议的测量方法

鉴于ICMP存在的问题，可以改用UDP报文网络的测量往返时延。UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联）参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

需要注意的有，一是UDP报文要指定端口，在实际使用时，可以任选一个即可；二是当测量时发送的UDP报文，回复的不一定也是UDP报文，也有可能是ICMP报文；三是UDP报文最大长度通常应小于500Byte；四是UDP报文没有固定的拥塞控制算法，所以在使用高峰阶段，其报文速率有可能被限制。

1.3 基于TCP协议的测量方法

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。基于TCP协议的测量方法，可以用于前2种方法不能工作的特定环境。

由于TCP发送机制本身的原因，其测量结果可能远大于实际值，这就要求发送方在承载TCP报文时加入PSH-标志，此时将立即发送此数据报文而无需等待，所以，在主动或被动测量时，发送方和接收方都需要加入PSH标志，才能确保测量数据的准确度。

2 网络抖动的测试方法

2.1 浴缸曲线法

衡量传输网络性能的最终指标是BER（Bit Error Ratio，误码率），BER是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。网络抖动分析的目的是确定抖动对BER的影响，系统要求BER低于某个最大值，通常是10～12。

BER的测试设备是BERT（Bit Error Ratio Tester，误码率测试仪），是由码型发生器、误码分析仪和系统时钟组成。数据发生器把码型传送到系统的器件上进行处理后，把结果传输到误码分析仪，误码分析仪在已经码型上进行同步，计算收到的码数，并确定哪些码接收错误，根据公式计算BER值：

误码率=传输中的误码/所传输的总码数

2.2 相噪分析法

测试数据信号的相位噪声也是抖动测试的一种方法。结合使用抖动频率带宽高达100MHz的相位检测器，和具有覆盖最高时钟频率一半的相噪专用功能的频谱分析仪，可以实现较好的网络抖动的测试效果。

2.3 鉴相法

鉴相法是分析抖动最直接的方法。即比较参考时钟和数据恢复时钟的时间间隔误差，解调出数据抖动随时间分布的曲线，通过标准规定的带通滤波器滤波，可以得到特定带宽内的抖动幅度。鉴相法的测试设备是传输分析仪。

3 网络丢包率的测试方法

网络丢包率的测试可以采用网络性能工具SmartBits。Smartbits依据数据收、发、分析机制实现测试目的。Smartbits各种插卡模块的接口均能发送和接收数据。根据测试需要，测试集程序指令某个或多个插卡模块的接口产生数据流量并发送，另一个或多个插卡模块的接口负责接收数据，从而这个封闭环体系实际模拟了一个通信过程，该过程就是通信数据流量的一次性循环。丢包率的具体测试方法的流程是连接SmartBits机箱并占用测试端口、设置丢包率测试参数、运行测试、查看和分析测试结果。