在實(shí)時(shí)多媒體的應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)部分遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)間的實(shí)時(shí)視頻經(jīng)常會(huì)發(fā)生畫面停滯、卡頓等現(xiàn)象發(fā)生，主觀判斷是網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了丟包或擁塞問題，但丟包率、丟包的位置，丟包的原因都需要進(jìn)一步測(cè)試和研究。由于網(wǎng)絡(luò)帶寬充裕，多媒體信息的傳輸，特別是實(shí)時(shí)多媒體信息的傳輸，例如VOIP和視頻會(huì)議應(yīng)用的傳輸效率和性能往往會(huì)出現(xiàn)用帶寬不足無法解釋的問題。為解決上述問題，我們需要對(duì)出現(xiàn)類似問題的網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的評(píng)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題所在，并找到解決問題的方法。

　　網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)測(cè)策略

　　筆者針對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)鏈路展開網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)測(cè)，網(wǎng)絡(luò)鏈路的拓?fù)鋱D參考。目標(biāo)鏈路跨越兩個(gè)獨(dú)立的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)和一段遠(yuǎn)程鏈路，評(píng)測(cè)的首要策略是通過合理的方式迅速定位問題鏈路。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種對(duì)折測(cè)試方案，首先測(cè)試整條鏈路，然后在鏈路中間選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以此為斷點(diǎn)分別測(cè)試斷點(diǎn)到整條鏈路兩端的鏈路，以此類推最終定位問題鏈路的位置。

　　測(cè)試工具與場(chǎng)景設(shè)計(jì)

　　為測(cè)試網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)多媒體傳輸性能，我們需要一種能夠按我們的要求發(fā)送和分析RTP數(shù)據(jù)包的工具。為此我們選用了GIPS IP Workbench網(wǎng)絡(luò)測(cè)試工具包。通過加載真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載條件，研究每一個(gè)單獨(dú)的實(shí)時(shí)多媒體通道的丟包率和抖動(dòng)模式。其中，RTP Load Receiver用于接收從RTP Load Generator發(fā)送過來的RTP數(shù)據(jù)包，它提供了一個(gè)基礎(chǔ)的QoS指標(biāo)，包括數(shù)據(jù)包的丟失和抖動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　測(cè)試過程盡可能模擬實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用的行為，通過調(diào)整發(fā)送數(shù)據(jù)包的大小，發(fā)送間隔，模擬實(shí)際應(yīng)用的視頻碼流，檢測(cè)不同鏈路中的丟包率以獲得鏈路質(zhì)量數(shù)據(jù)。

　　第一步是初測(cè)，目的是發(fā)現(xiàn)整個(gè)鏈路中的問題網(wǎng)段鏈路，僅需要定性數(shù)據(jù)即可。為此設(shè)計(jì)采用折半法進(jìn)行初次測(cè)試。首先進(jìn)行測(cè)試點(diǎn)1（服務(wù)器所在網(wǎng)段）分別到測(cè)試點(diǎn)2、測(cè)試點(diǎn)3、測(cè)試點(diǎn)4、測(cè)試點(diǎn)5的雙向測(cè)試，然后再進(jìn)行測(cè)試點(diǎn)7到測(cè)試點(diǎn)4、5的測(cè)試，最后進(jìn)行兩地邊界路由器之間，及測(cè)試點(diǎn)6和7之間的雙向測(cè)試。測(cè)試記錄表明：測(cè)試編號(hào)Initial_XYY尾數(shù)的意義是X代表折半層級(jí)（其中X=0意味著整條鏈路），YY代表當(dāng)前折半測(cè)試的序列號(hào)。源和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用IPv4地址標(biāo)示。

　　對(duì)初測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)問題網(wǎng)段并進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后進(jìn)行第二步復(fù)測(cè)，目的是針對(duì)目標(biāo)網(wǎng)段，進(jìn)行分時(shí)段密集測(cè)試，以得到問題網(wǎng)段丟包率實(shí)際數(shù)據(jù)，為查找丟包原因提供數(shù)據(jù)支持。

　　考慮到不同時(shí)間段網(wǎng)絡(luò)利用率不同，設(shè)計(jì)方案中考慮分別在上午上班時(shí)間和下午上班時(shí)間兩個(gè)不同時(shí)段測(cè)試相同數(shù)據(jù)，并參照當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)利用率數(shù)據(jù)。每個(gè)時(shí)段的分別測(cè)試目標(biāo)碼流為600k，1200k，2400kbps。

　　測(cè)試表明，針對(duì)改進(jìn)鏈路進(jìn)行密集測(cè)試，測(cè)試選取兩個(gè)時(shí)段：上午9點(diǎn)～10點(diǎn)、下午3點(diǎn)～4點(diǎn)，測(cè)試時(shí)分別使用600kbps/1200kbps/2400kbps的測(cè)試碼流進(jìn)行。futher_XYY中X（MA），YY（發(fā)包間隔ms）。

　　評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)及分析優(yōu)化

　　問題a測(cè)試發(fā)現(xiàn)測(cè)試點(diǎn)1到測(cè)試點(diǎn)2的丟包率略大于測(cè)試點(diǎn)1到測(cè)試點(diǎn)3之間的丟包率；由園區(qū)B向園區(qū)A方向的RTP數(shù)據(jù)包丟包率從500kbps到4000kbps碼流條件下，丟包率在0.19%-0.39%之間，考慮到網(wǎng)絡(luò)鏈路中設(shè)備眾多，網(wǎng)絡(luò)處于較高的負(fù)載運(yùn)行條件下，該級(jí)別的丟包率處于正常情況，對(duì)實(shí)時(shí)多媒體地傳輸影響不大。

　　而從園區(qū)A向園區(qū)B方向的RTP數(shù)據(jù)包丟包率隨著測(cè)試碼流的上升，丟包率急劇上升：在2Mbps碼流條件下，丟包率達(dá)到2.17%；而在4Mbps碼流條件下丟包率達(dá)到驚人的15.50%，同時(shí)數(shù)據(jù)包延遲持續(xù)增加，最大時(shí)可以達(dá)到30秒。

　　測(cè)試結(jié)果提示可能是網(wǎng)絡(luò)性能問題，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)鏈路和相關(guān)的路由配置進(jìn)行優(yōu)化。

　　針對(duì)問題a測(cè)試點(diǎn)2和3的拓?fù)湮恢寐杂袇^(qū)別，為此增加優(yōu)化后鏈路；檢查邊界路由器發(fā)現(xiàn)到園區(qū)B的路由是分布在兩條155M鏈路上的等值路由，考慮到實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)的特性，上述路由設(shè)置可能導(dǎo)致在路由動(dòng)態(tài)切換時(shí)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)包錯(cuò)序和丟包情況。因此，在園區(qū)A的路由器上增加指向園區(qū)B視頻會(huì)議專用網(wǎng)段的靜態(tài)路由，在園區(qū)B增加源地址為視頻會(huì)議專用網(wǎng)段的靜態(tài)路由，這兩條路由都經(jīng)由指定的同一條遠(yuǎn)程鏈路。由于這個(gè)專用網(wǎng)段包含的IP地址較少，因此優(yōu)先級(jí)高于原先設(shè)置的包含此網(wǎng)段的大網(wǎng)段路由，這樣就能保證該網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包只從指定的鏈路上傳輸。

　　網(wǎng)絡(luò)鏈路和路由優(yōu)化后，對(duì)雙向鏈路的丟包率進(jìn)行了復(fù)測(cè)。由于采取了優(yōu)化措施，復(fù)測(cè)的結(jié)果應(yīng)該是差別不大。

　　測(cè)試發(fā)現(xiàn)由園區(qū)B向園區(qū)A方向的RTP數(shù)據(jù)包從500kbps到4000kbps碼流條件下，丟包率在0.21%～0.27%之間。而從園區(qū)A向園區(qū)B方向的RTP數(shù)據(jù)包從500kbps到4000kbps碼流條件下，丟包率在0.16%～1.54%之間。

　　路由優(yōu)化后，鏈路雙向的RTP數(shù)據(jù)包丟包狀況都有改善，特別是園區(qū)A到園區(qū)B方向的RTP數(shù)據(jù)包不再有嚴(yán)重的丟失現(xiàn)象。經(jīng)過在兩地進(jìn)行視頻會(huì)議感官測(cè)試發(fā)現(xiàn)，音視頻流暢，達(dá)到較滿意的效果。

　　寫在最后

　　實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)一般采用RTP/RTCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳統(tǒng)的TCP測(cè)試或者ping包測(cè)試很難對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)多媒體傳輸質(zhì)量進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。我們引入了一種RTP數(shù)據(jù)包測(cè)試工具對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行了直接的評(píng)測(cè)，并發(fā)現(xiàn)某些動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡路由設(shè)置可能會(huì)對(duì)實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。在部署實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)針對(duì)特定的鏈路進(jìn)行有針對(duì)性地測(cè)試和路由優(yōu)化。

　　作者 戴威 王勤 趙新冬 劉沂訓(xùn)

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