网络“把脉”上海互联网运行

2013年1月，美国Akamai Technologies报告称，韩国互联网平均连接速度全球排名第一，达到14.7Mbps。而中国内地排名第94位，速度仅为1.6Mbps。数据一经，就引发了业界对互联网运行质量的讨论。“十二五”是上海智慧城市建设的关键时期，如何建立通信质量、网络速度和服务的第三方监测与信息机制成为各方关注的焦点。为此，上海市智慧城市建设促进中心就本市互联网运行质量监测、平台建设等问题开展了专题研究。

2011年9月，《上海市推进智慧城市建设2011―2013年行动计划》，在发展目标中明确提出上海要成为国内通信质量、网络带宽和综合服务最具竞争力的地区之一。在信息基础设施重点任务中，《计划》则提出要探索建立本市通信质量、网络速度和服务的第三方监测和信息机制。为此，上海市智慧城市建设促进中心开展专题研究，就上海互联网运行质量测试相关问题进行了探讨。

网络质量：亟待第三方测试平台

“十一五”期间，上海通信网络建设高速发展，国际互联网出口带宽从30Gbps跃升至300Gbps，互联网省际出口带宽从0.2Tbps提高到1.5Tbps，成为全国首个达到T级规模的城市（见图1）。

图1 城域网出口宽带及增长率

然而，在2011年1月中国互联网信息中心（CNNIC）的《第27次中国互联网络发展状况统计报告》中反映上海宽带网速较低。奇虎360、网易等多家单位也先后在其的中国互联网络连接速度报告中提及上海宽带网速问题。虽然这些报告具有一定的权威性，但在测试点的选择上，未能根据上海运营商宽带市场占有率及覆盖率来选择样本分布，缺乏独立第三方的检测数据，所以其反映出的上海网络连接速度情况有一定的局限性和片面性。而事实上，目前国内也尚未建成能全面反应网络通信质量和服务质量的第三方测试平台。

因此，在上海智慧城市建设和推进过程中，除了注重信息基础设施能级的提升，如何保障本市通信服务水平和通信质量仍是重中之重。且随着信息技术在城市发展各领域中的深入应用，势必将对网络运行质量提出更高的要求。现有政府管理更多从网络接入能力、信息技术普及推广和应用水平提升等方面开展工作，缺乏对网络运行质量和使用效率方面的监管，缺乏能够对网络质量进行定期、定量监测的平台。所以，做好互联网运行质量监测既是提升城市信息基础设施能级的重要环节，也是上海市智慧城市评价和服务体系的重要组成部分。

QoS：网络测试目标对象

在互联网尤其是同一个IP地址上同时传送数据、语音和视频等业务，必须要考虑对服务质量（QoS）的不同需求。如对时延要求很高的实时语音业务和高清视频传输与对单一Web页面访问和文件传输的业务要求就有很大的不同。

网络测试主要以ISO/OSI理论模型以及TCP/IP实际分层模型为参照进行分析，测试设备的二层QoS，主要是验证被测设备输出队列的调度功能，依据吞吐量、丢包率、时延和抖动这四项重要指标进行统计和计算。如IxNetwork的高级流量向导可以快速创建多种服务类别（CoS）的数据流并对每一条数据流进行实时性能统计，通过对每条数据流丢包、时延和抖动的实时分析，全面验证被测设备在各种QoS配置下的输出队列调度功能。

与第二层及第三层不同，第四至七层性能的评价更关注用户的最终服务体验和服务质量，因而四至七层性能指标不仅要涉及传输层面和应用层面的承载能力，还要涉及到系统的可用性和稳定性指标。除了吞吐量、丢包率、时延和抖动这四个关键性指标之外，应用层面的相关测试指标还包括HTTP传输速率、最大HTTP事务处理速率、系统可用性、网络应用的失效转移等内容。

三种测试，满足不同专业需求

网络测试基本可以分为三种类型。第一类为行业（监管）专业测试。随着网络全球化的发展趋势，网络测试面临新的挑战，路由不可视导致在IP网络运维过程中，经常出现终端用户申报故障，而当运维人员进行故障定位时，故障消失无法重现，且没有历史信息可以查询，造成排除隐患困难。所以行业专业测试范围从基础电缆的连通性测试到网络应用的统计分析、从共享型网络到全交换环境的数据采集、从本地网络到远程网络的监视与控制、从分支链路到主干链路的流量协议分析，还包含VLAN、VoIP、WLAN的测试甚至广域网测试等，范围越来越广泛，涉及到网络全七层模型的各个层次。

第二类是面向特种企业（如网游、网站等）网络的应用性能专业测试。测试针对病毒、安全威胁、欺诈应用、带宽过度占用以及新技术的采用等有可能影响应用性能的情况进行监测，从而及早发现、确定并解决优化网络，保障客户关键应用的运行。

第三类测试暂称为网络质量的社会感知测试。除了测试吞吐量、丢包率、时延和抖动这四个关键性指标外，还需添加网间测试和客户端测速。与运营商专业测试不同的是这类测试主要针对数据转发层以及第七层应用层的相关指标和测试方法进行测试，由政府指导下的第三方进行实施，在互联网终端用户中进行，是网络质量的社会感知测试。它能反映广大互联网终端用户使用互联网时的真实感受，这也是上海市在智慧城市建设中构建互联网运行质量监测平台的真正目的。

现在普遍使用的测试方式有两种，一种为各大运营商所使用，即通过HTTP/FTP协议，以文件下载和上传的方式，测算用户实际能够达到的带宽值，通过计算每秒钟传输字节数得到当前网络带宽的数据。而事实上网速测试涉及的两个指标峰值速度和平均速度由于时间的关系不可能进行测试（运营商行业专业测试除外）。第二种是相关专业网络测试企业的测试方法，即结合遍布全国各级城市的服务节点、上万台服务器以及众多网络客户实时收集宽带数据测算网速。由于数据丰富，可以将不同的数据进行叠加运算。但由于不是最终用户按照一定的测试规范发起的测试，测试结果仅能用作参考。

上海家庭宽带连接速度测试

在2012年进行的上海家庭宽带连接速度测试中，上海市智慧城市促进中心根据运营商提供的各区域内客户的数量进行了样本抽取。测试样本分为有线网络和无线网络两类。有线网络测试样本点选取考虑了运营商、地域、领域等多种因素，原则上覆盖上海三大运营商，涵盖17个区县，用户包括个人、企业（包含园区）、政府等各个领域。无线网络测试样本点在有线网络测试样本点中进一步选取，原则上覆盖所有运营商和区县，主要测试应用3G上网卡的网络速度。

此次测试运用建设中的测试平台（一期）尝试性地从贴近用户感受的角度出发，进行“感知测试”（见图2）。即使用专业测试软件，采取模拟用户访问相关主流网站的方式进行，通过使用自动化的测试工具，模拟用户在每个样品点按顺序依次打开10个被测试网站的首页面，各使用有线网络和3G无线网络执行一天，每天对每个被测网站分别执行10次操作（每隔一小时执行一轮），收集测试结果并加以整理。测试内容包括网络速度测试和网络链路质量测试两种（见图3和图4）。

经过测试，有线宽带方面，网站访问平均速度明显好于相关机构已有测试结果，但与理论最高速度差距较大。测试结果显示，上海家庭有线宽带网站访问平均连接速度为163.41KB/s，平均响应时间10.56秒，访问成功率为94.56%。其中，2M带宽平均连接速度为106.19KB/s，10M带宽平均连接速度为249.23KB/s，距离两者256KB/s、1.28MB/s的理论最高连接速度存在一定差距。由于受到网站限速、网页内容所属服务器位置等因素的影响，网站访问平均速度应低于网络实际连接速度，因此，上海家庭宽带的平均连接速度实际应高于本次测试结果。其中，郊区2M宽带连接速度好于中心城区，而10M宽带连接速度没有明显差距。值得关注的是，在测试工作开始时选取的样本中，所选择的10M带宽样本占总数的31.9%，而在实际测试结果中显示10M样本占比达到40%，这说明在测试工作的开展过程中，有一部分样本家庭宽带完成了光纤化改造，上海市智慧城市三年行动计划中关于信息基础设施建设推进效果得到体现。

无线（3G）上网卡测试中，无线上网卡连接速度明显低于有线宽带，访问成功率不够理想。测试结果显示，上海无线网卡网站访问平均连接速度为21.52KB/s，平均响应时间为61.4秒，访问成功率77.86%。其平均连接速度不到有线宽带平均速度的五分之一，访问成功率比有线宽带低16.7%。同时，在测试中还发现除了信号强度及稳定性等方面的原因之外，无线（3G）上网卡的自动重连机制所发挥的作用并不理想。联通无线连接速度相对最快，各运营商产品宣传与客户感知差异较大，测试结果与理论速度差距悬殊。

2012年上海家庭宽带连接速度测试结果得到了上海各大网络运营商的认同。随着国家开放互联网运营市场，尤其是基于第三方的虚拟运营商的出现使上海互联网运行质量的监测工作变得尤为重要。依靠互联网监测数据可以给政府相关部门和运营商提供互联网运行质量参考，成为完善政府管理职能的重要平台，为本市网络质量监控提供标准化支撑。