互联网的通信服务质量监测的技术手段探讨

摘要　从行业监管的角度出发，对于互联网的网间通信服务质量的测试指标、测试的技术手段进行了探讨与分析。以确保有效地发现并准确界定造成网间通信服务质量障碍的责任方。

1、引言

　　随着互联网的日益普及，中国互联网用户人数也在不断增长，2004年中国互联网人数已经达到1.04亿人。中国互联网用户和宽带用户增长迅速，但与其它国家相比互联网渗透率和宽带普及率仍比较低，发展潜力很大；网络国际出口带宽增长飞速，总数达到53.9G，比2005年同期增长190.3%。CN下注册的域名数、网站数分别达到38万和62.7万：业界均认同在未来的发展中，中国宽带网络市场发展潜力巨大。

　　但是，目前互联网的网间带宽成为瓶颈、需求增长非常迫切，这也是造成通信服务质量问题、用户投诉问题比较多的原因，互联网网间的通信服务质量问题已成为影响整个中国电信行业发展很严重的问题。

2、互联网互联互通存在问题的分析

　　目前，我国共有10家互联单位，各互联单位之间的互联互通目前主要采用直联及互联网交换中心（NAP点）两种方式。从目前的情况来看，各互联单位间大多数的流量还是通过直联的方式进行疏通，NAP点的利用率并不高。

　　目前，在各互联方向上有电信—网通、电信—联通、电信—移动、网通—铁通、电信—教育、网通—教育等近1/3互联方向的网间通信质量与相关行业标准的要求差距较大，尤其是中国电信与中国网通两家国内最大的互联网运营单位之间的互通质量投诉占到总用户投诉量的80%以上。再以中国电信和中国网通两家为例，其网内端到端时延基本在20～40ms之问，丢包率均为0，而在它们之间的互通链路上，平均带宽利用率达到90%以上，平均时延可以达到200ms以上，丢包率在5%-15%之间，按用户可感知的WWW页面响应时间计，用户在使用电信和网通之间的WWW浏览业务时，其质量仅相当于网内业务质量的1/20左右。在其它互联方向上丢包率参数均能达到标准中的指标要求。但大部分方向上时延指标都距离标准要求有很大的差距。

　　形成以上问题的原因是多方面的，既有技术问题，也有政策问题；既有经济利益的问题，也有管理制度上的问题。具体讲主要体现在下列几个方面：

　　（1）互联网业务发展迅速，网间带宽需求增长极快。尤其是新技术应用（例如P2P）对网络带宽消耗非常大，互联带宽刚刚扩容就很快被占满，部分互联单位对带宽扩容逐渐失去信心。由于当前对互联网的理论，包括对用户规模与流量流向模型的分析等研究的不足，使得目前解决互联质量问题缺乏理论依据，常常陷入扩容—拥塞—再扩容—再拥塞的循环。

　　（2）面对新技术应用（例如P2P）对网络带宽的冲击，互联网骨干网企业应对不足，目前互联网用户资费普遍采用简单的包月制，造成互联网带宽增配与需求极度不匹配。部分互联方向网间带宽极度拥塞，网间通信质量急剧下降。

　　（3）目前我国互联网骨干网的互联节点数量少，且集中在北京、上海、广州三个城市，网间流量绕圈现象严重，必然导致网间通信质量不高。

　　（4）我国互联网骨干网规模相差较大，实力对比悬殊，由于各互联单位尤其是互联网骨干网运营商在网间结算关系上存在较大利益冲突，致使某些互联方向网间互联带宽的扩容跟不上，长期存在严重的带宽瓶颈现象，网间通信质量较低，尤其中国电信南北拆分以后，电信—网通的网间瓶颈现象较严重，网间通信质量不高。

　　（5）由于国内各互联网单位发展不平衡，互联网单位的网络规模、技术水平的发展相差较大，造成了目前各运营商网络间用户和信源分布的不均衡。电信、网通等大规模的互联网运营商网络中用户和信息源比较丰富，据统计，中国电信的互联网用户及信源占整个互联网市场的一半，中国网通互联网用户及信源占整个互联网市场的1/4，其余1/4的互联网用户及信源为其他8家所拥有。这使得中小互联网单位之间的互联流量偏低，中小互联单位的用户不得不经常访问其它大互联单位中的资源，使流入大互联单位方向上的流量增多，从而导致了不同大小的互联网单位网间流量不均衡。

3、测试指标的制定

　　在以电话服务为主的传统电信通信时代，通信服务质量是一个得到解决的问题，已有一套完整的支持电话服务质量的技术体系，包括一整套相关的建议书、服务质量的评定方法、规划方法，并已落实到对设备性能的技术要求上。

　　但在进入互联网时代后，通信服务质量一直是信息通信业界关注的重要问题，这一问题始终不曾得到满意的解决，特别是端到端面向用户的通信服务质量保证。究其原因主要来自于以下两方面：

　　（1）网络服务内容发生改变。从服务来说，原先仅提供尽力而为（Best Effort）数据服务的互联网将成为综合的服务和应用的通信平台。在此情况下，需要考虑数据业务、多媒体业务、以及电话业务等。许多新兴的服务和应用与传统的电话服务有很不相同的特性要求，就需要新的服务质量评定方法、新的传输损伤和网络性能指标。

　　（2）网络机制的改变。传统的电信网络是面向连接的，而基于IP协议的互联网提供的是无连接的网络服务，不存在一个按一定规则建立起来的端到端连接。在此情况下，IP包从一端到另一端所经过的传送路径就具有更大的不确定性，给网络性能的分配带来一定的困难。

　　在这种情况下，互联网的通信服务质量问题的监测和有效解决确实是一个重大的挑战。困难是有的，但并非没有出路，出路就在于利用电信网已有的可以继承的方法，再加上必要的创新。其中可以继承的方法在第四部分我们详细描述。

　　对于互联网的通信服务质量评定的参数指标，可分为两个层面的指标，一类是互联网的通信性能指标，这类指标主要是描述网络服务所能提供的技术和性能方面的能力；另一类是基于互联网应用的用户业务质量指标，这类指标反映的用户从运营商网络获得的应用层服务质量，对于不同的业务有不同的参数来表征。本文主要关注的是第一层面，即网络性能方面的参数指标。

　　通过仿真设备和仿真手段的测试，我们发现互联网的通信服务质量可以由几个基本的参数来表征，包括时延、丢包率、端到端带宽等，这些参数的指标对用户业务质量有直接的影响，所以测试和研究这些指标对于互联网的通信质量监测就有着比较重要的作用。通过仿真试验可以初步得到如下基本结论：

　　●在总体表现上，互联网通信服务质量直接影响着用户的业务质量，并且业务质量的恶化速度要大于网络通信服务质量的恶化速度。

　　●在表征互联网通信服务质量的两个参数中，丢包率对业务质量的影响大于网络时延对业务质量的影响。

　　●综合考虑，要保证用户的业务质量，必须提高互联网的通信服务质量，并且应该优先考虑降低网络丢包率。

　　●对整个互联网来说，由于缺乏科学准确的流量模型，因此对其流量的变化及未来走势都很难做出准确的预测。

4、测试模型的建立

　　目前，中国IP网络的架构模型为如图1所示。接入IP骨干网的可以是ISP，也可以是各种业务的接入服务器，比如ADSL业务则是DSLAM等。

图1　中国IP网络的架构模型