云计算环境下网络带宽模型初探

苏洪雨

（哈尔滨剑桥学院，黑龙江 哈尔滨　150069）

云计算环境下网络带宽模型初探

苏洪雨

（哈尔滨剑桥学院，黑龙江 哈尔滨150069）

文章以办公型组织为例，从用户体验的角度探讨了云计算环境下网络带宽的需求模型，通过比较计算论证了云计算环境下用户接入带宽达到千兆的必要性，并通过并发系数估算指出不同规模的组织中主干网带宽须达到万兆或十万兆的必要性，从而为云计算环境下网络带宽规划提供了一个最基本的模型或依据。

网络带宽；用户体验；在线文档；云计算

1　概述

“千兆到桌面”是很多网络厂商提了多年的口号。然而，对于千兆到桌面的必要性，一般厂商和媒体却鲜有详述。云计算对网络带宽提出了全新的要求。由于云计算强调电脑的本地处理功能和存储功能更多的由服务器端完成，而同时又强调用户的使用体验要跟本地处理一样，因此必然对网络带宽提出更高的要求。

在雨后春笋般出现的云应用中，在线文档编辑（即在线Office）显然是最为典型的，微软、谷歌、ZOHO等公司都推出了相应的应用，即可以通过Web浏览器，在线编辑Word，PPT，Excel等常用的办公文档。因此研究这些应用对网络带宽的需求具有一定的代表意义。

2　在线文档编辑的用户体验比较

一个简单的估算方式是设想云计算环境下，远程应用相当于用户电脑的硬盘位于数据中心，如果是这样的话，用户体验可以直接比较硬盘速度和网络速度。一般个人电脑的硬盘读取速度为30Mbps左右，换算成网络速度为240Mbps，而固态硬盘可达200～500Mbps，由此可见简单估算的结果，千兆到桌面显然是必要的。为了研究在线文档编辑这样的应用在不同网络环境下会带来怎样的用户体验，如表1所示，选取服务器位于中国的ZOHO代理商百会作为测试目标。

表1　测试环境

在所有测试之前，首先观察流量监控软件确保并无其他流量传输。注册并登录百会网后，首先用百会的在线Word应用打开一个空白的文件，这是为了之后打开测试文件时，传输的流量都为实际的文件数据，如表2所示。之后，打开事先已经准备好并已上传的测试文件。大小为9.81Mb，选取这样大小的文件是因为目前几兆到十几兆的Office文件已很常见。

表2　Word文件测试结果

测试中发现，当出现文字后，流量监控软件显示在很长一段时间里，依然有大量流量在传输。这说明，百会的在线Word应用软件为了改善用户体验，首先传输较小的文字数据，传输完之后再传输数据量交大的图片信息。因此，我们在测试时把测试时间分为两项，一项为文字传输时间，另一项为所有数据传输完毕所花时间。观察后可以看到，传输所需的时间和随着带宽速度指数下降。采用指数曲线模拟的结果表明，为了达到本地硬盘的完全相同的速度即2秒钟显示全文，则需要的带宽为160Mbps。这个实验清楚地说明了，为了达到与本地处理同样的用户体验，虽然不需要与硬盘同样的带宽，但千兆到桌面是完全必要的。

3　云办公环境的带宽模型

上述实验是基于公网或公有云做的。在一个私有云中，也将逐步出现类似的应用，因此企业或其他组织的内部网设计，这些研究结果可以作为网络设计带宽模型的参考依据之一。

当然，千兆到桌面的必要性并不意味着这样的用户需要永远保持千兆的流量。上述测试同时也表明，高速度流量的维持时间其实是短暂的。在网速确实达到1 000Mbps的情况下，一个10Mb的文件理论上只需要不到0.1秒的时间。而上述测试表明，如果实际端到端带宽为160Mbps，2s就可以处理完10Mb的文件，当然这里面包括了一些开销。如果以这个实际测试数据作为参考，假定在峰值时间，一个用户在两个小时里需要处理10次这样的文档，那么他需要的平均带宽也仅仅是0.5Mbps。可见，只要并发比不高，“千兆到桌面”也并不意味着主干网一定需要极高的带宽，可以这样理解：极端情况下，假如完全不存在并发，也就是所有用户有序使用网络，正好避开别人使用的时间段，则只需要端到端的千兆网就可以了。

当然，实际网络规划时一定要考虑并发比。假定一个有1000人的以在线文档处理为主的企业，假定其并发比例是5%，即有50个人同时需要存取文档，则需要的并发带宽是8 000Mbps，显然需要万兆主干；而如果超过这个并发比例，十万兆的主干就是必须的了。

因此，视组织规模的不同和并发比例的不同，可以说在云计算环境下，1万到10万M的主干网是必要的。

4　结语

根据我们针对云计算环境下办公类应用的实际测试和推算，得出了用户需要100～200Mbps的网络带宽才能达到与本地处理一样的用户体验的结论。云计算的应用多种多样，有的不需要这么高的带宽，但有的应用，如在线图片编辑、在线视频编辑等，也许需要更多的带宽。虽然即使是高带宽需求的应用在较低速度的网络环境下也能使用，但综合来看，达到与本地处理一样的用户体验才能有助于业务的真正广泛应用，因此，我们对在线编辑这类应用的研究具有典型性，而结果表明，千兆到桌面是必要的。有前瞻性的网络工程师在设计网络时，要充分考虑到日渐丰富的云计算业务对带宽的需求。

同时，在考虑到一定并发用户的情况下，不同规模的组织需要搭建1万到10万M不等的主干网来支撑这样的应用；而数据中心的此类服务器，也必须考虑万兆甚至更高速度的连接。

［1］王孝明.高带宽业务需求与宽带网络的演进［J］.中兴通讯技术，2010（3）：20-22.

Exploration of bandwidth model in Cloud computing environment

Su Hongyu
（Harbin Cambridge University， Harbin 150069， China）

As an example of offce type organization， this article discussed requirement model of network bandwidth based on the Cloud computing environment from the view of user experience， and demonstrated the necessity of user accessing to gigabit bandwidth by comparing calculation in the cloud computing environment， and indicated the necessity of backbone bandwidth in different scale that must achieves ten billion or one hundred billion network bandwidth by concurrent coeffcient estimation， then provided a basic model or basis of network bandwidth planning in the Cloud computing environment.

network bandwidth； user experience； online documentation； Cloud computing

苏洪雨（1984— ），女，黑龙江哈尔滨，硕士，讲师；研究方向：电气，通信控制。