CN102664767A

CN102664767A - 一种基于ip的wlan网络数据qos分析方法

Info

Publication number: CN102664767A
Application number: CN2012101144010A
Authority: CN
Inventors: 毋毅; 邢彦; 王宇亮; 赵康; 岳肖肖
Original assignee: ZHENGZHOU SANYOU SOFTWARE TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZHENGZHOU SANYOU SOFTWARE TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明涉及一种基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，该分析方法采用了基于业务流的分布式分析WLAN数据包的QOS分析框架体系，利用WLAN业务IP数据包自身协议特点和在网络传输过程中产生的抖动、丢包、延迟QoS性能参数，分析WLAN数据包的协议、业务类型和QOS性能，首先从互联网IP数据中分离出支撑面数据、控制面数据和用户面数据；针对上述三方面的数据以信令监测的方式监测WLAN用户上网时的各类应用的时延、抖动、带宽占用量、缓冲时间、点播时延和呼叫建立时长指标；根据上述指标，以WLAN用户端感知的QOS监测方式对网络的质量进行分析，得出WLAN网络的综合质量指数。本发明能够获取WLAN用户上网时网络性能指标，实时监测WLAN网络的实时性质量。

Description

一种基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法

技术领域

本发明涉及一种基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，属于无线网络技术领域。

背景技术

随着中国运营商全面建设无线城市，WLAN无线上网已经成为互联网接入的重要组成部分。由于WLAN接入技术是一种补充3G网络的过渡性质的技术，技术标准和技术规范统一性比较差，导致WLAN设备厂商很多，由于厂家之间的设备区别和WLAN热点区域用户上网行为不同，使得监测WLAN网络实时性质量成为很困难的事情。目前，互联网和IP网络迅猛发展，业务应用不断丰富，用户通过WLAN上网的行为也是千奇百怪，这使得运营商在监测用户上网质量困难，大量实时的IP数据包在WLAN网络传输中的抖动、丢包和延迟等QoS（Quality of Service）性能参数无法准获得。由于各种原因，WLAN网络运营商除了积极的提供各种内容丰富网络服务外，更加关注于对所提供的WLAN网络服务的质量QoS的保证和评价。如何将通过基于IP数据包的业务监测获取WLAN用户上网时应该提供的最低、最高、平均状况下的网络性能指标和特别时期网络实时运行的可靠性、有效性，一直是令运营商头疼的事情。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，以解决目前大量实时的IP数据包在WLAN网络传输中的抖动、丢包和延迟QoS（Quality of Service）性能参数无法准获得的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，该分析方法的步骤如下：

1）.从互联网IP数据中分离出支撑面数据、控制面数据和用户面数据；

2）.针对上述三方面的数据以信令监测的方式监测WLAN用户上网时的各类应用的时延、抖动、带宽占用量、缓冲时间、点播时延和呼叫建立时长指标；

3）.根据上述指标，以WLAN用户端感知的QOS分析方式对网络的质量进行分析，得出WLAN网络的综合质量指数。

所述的步骤3）中的WLAN用户端感知的QOS分析方式包括WLAN单用户感知的QOS监测、用户侧物理链路性能的QOS监测和互联网侧下行数据包的QOS监测。

所述的WLAN单用户感知的QOS分析是以WLAN网络质量指标考核体系多维度指标分析用户感知的网络质量，针对每个用户分析其访问Internet热点资源的网络质量性能，并根据建立的网络质量指标考核体系多维度评估用户网络质量，包括以信令TCP请求握手响应的方式、以信令HTTP连接的方式和用户访问流媒体的方式。

所述的用户侧物理链路性能的QOS分析是将WLAN用户访问Internet资源内容的物理连接分层分段，运用分段逻辑对比的方法定位性能故障瓶颈所在，得出WLAN网络的数据质量情况。

所述的互联网侧下行数据包的QOS监测为根据不同业务资源的访问质量分析不同内容IP数据包的性能差异，包括热点业务质量监测分析、网络游戏连接分析和流媒体连接分析。

本发明的有益效果是:本发明通过采用基于业务流的分布式分析WLAN数据包的QOS分析框架体系，利用WLAN业务IP数据包自身协议特点和在网络传输过程中产生的抖动、丢包、延迟性能参数，本发明能够获取WLAN用户上网时网络性能指标，实时监测WLAN网络的实时性质量。

附图说明

图1是本发明实施例中的网页浏览IP数据包时延分析过程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明的基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法采用了基于业务流的分布式分析WLAN数据包的QOS分析框架体系，利用WLAN业务IP数据包自身协议特点和在网络传输过程中产生的抖动、丢包、延迟等QoS（Quality of Service服务质量）性能参数，分析WLAN数据包的协议、业务类型和QOS性能，确定真正影响运营商网络QOS性能的故障源，通过一键式命令完成对WLAN网络热点的优化。该分析方法确立WLAN网络业务应用的QoS监测维度，其具体过程如下：

1.从互联网IP数据中分离出支撑面数据（如Radius认证、DNS认证）、控制面数据（如TCP握手、流媒体点播交互、HTTP交互、VoIP呼叫建立）以及用户面数据（如HTTP URL、P2P点播节目信息、网络游戏类型等）。

2. 针对上述三方面的数据以信令监测的方式监测WLAN用户上网时的各类应用的时延、抖动、带宽占用量、缓冲时间、点播时延和呼叫建立时长指标。

3.根据上述指标，以WLAN用户端感知的QOS分析方式对网络的质量进行分析，得出WLAN网络的综合质量指数，WLAN用户端感知的QOS分析方式包括WLAN单用户感知的QOS监测、用户侧物理链路性能的QOS监测和互联网侧下行数据包的QOS监测。

WLAN单用户感知网络质量分析是以WLAN网络质量指标考核体系多维度指标分析用户感知的网络质量，针对每个用户分析其访问Internet热点资源的网络质量性能，并根据建立的网络质量指标考核体系多维度评估用户网络质量；

将TCP请求握手响应以信令方式分析，建立可视化网络连接逻辑时序图，分层分段指标化分析每段时序的时延、抖动、TCP总次数、TCP连接成功率、平均时间等指标；

将HTTP连接以信令方式分析，建立可视化网络连接逻辑时序图，分层分段指标化分析每段时序的时延、抖动、HTTP总次数、HTTP连接成功率、平均时间等指标；

针对用户访问流媒体分析其带宽占用量、缓冲时间、点播时延、呼叫建立时长等指标数据。

用户侧物理链路性能分段分析方法是将WLAN用户访问Internet资源内容的物理连接分层分段，即用户->AP->ONU->AC->汇聚设备->城域核心网->省域核心网->集团核心网->互联互通->Internet，运用对比、归纳和综合等逻辑分析方法，高效、准确、快捷的定位性能故障瓶颈所在；由于每段网络的情况各有不同，了解网络大体情况，分析网络性能，得出数据质量情况，可以精确发现每段网络的特殊状况，精确定位网路质量，可以精确优化网络；分析提供诸如负载均衡、数据分流、病毒扼杀、出口扩容等优化建议，做到“快速发现、精确定位、高效分析、完美优化”。

相同AP（热点）下的用户网络性能质量、测速数据一般相同，如果发现有较大偏差，或者大多数用户数据大致相同，而某用户无法获取AP信号接入WLAN网络分析测取数据，说明从AP到用户存在问题，AP设备正常；

相同热点，不同AP下的用户分别测取接入数据，如果一个AP下的所有用户数据基本正常，而另一个AP下的用户数据起伏较大，或无数据，则可推断这个AP设备出现故障，热点质量基本无故障。

互联网侧下行数据包QoS 监测是根据QOS维度分析体系分析互联网侧向用户侧传送下行数据包质量，根据不同业务资源的访问质量分析不同内容IP数据包的性能差异：分析不同资源IP数据包的流量差异，根据指标性能提供业务资源间的分析报告，并提供优化方案，如：流量分离策略，负载均衡策略等；新型业务应用引入业务服务质量评估：对于新型的互联网业务应用，采用服务质量监测指标体系的方法进行全面评估，获悉用户对该业务的访问感知度，包括业务可达率、业务质量情况以及访问热度情况等。

热点业务质量分析，主要对WEB网页浏览进行业务质量分析，分析维度包括连接成功率、延时、失败原因。连接成功率：以用户为单位，以该用户发出的HTTP请求次数为总次数，返回的HTTP响应为总响应次数，其中HTTP响应为2××和3××返回码的均为成功响应，成功响应次数与总次数的比例为用户连接成功率。失败原因：HTTP响应返回码为非2××、3××响应。HTTP协议典型的几类响应分别为：2XX响应（成功）、3XX响应（重定向）、4XX响应（客户端错误）和5XX响应（服务端错误）。

：以用户为单位，以该用户发出的TCP SYN包请求为总次数，返回的SYN ACK包为其成功响应次数，在此基础上计算的连接成功率和网络延时。

下面以WLAN用户的客户网页浏览IP数据包时延分析的全过程为例，如图1所示：

T_DNS为DNS查询时间，即从客户端发出域名查询请求到DNS服务器返回相应的IP地址时间，通过检测分析WLAN用户IP数据包，获取T_DNS数据；

T_SYN为建立TCP连接时从客户端发送SYN请求到服务器返回SYN+ACK的时间，从IP数据中获取T_SYN数据；

T_GET为HTTP GET等待时间，即从发出HTTP GET请求到接受到页面第一个字节时间，包括服务器响应时间和往返时间；从IP数据中获取T_GET数据；

T_WEBDOWN下载时间为除DNS查询时间之外的HTTP业务持续时间，包括TCP连接建立时间、HTTP GET时间和WEB页面下载时间，通过检测分析WLAN用户IP数据包，获取T_WEBDOWN数据。

说明：DNS查询、服务器负载、链路介质类型、路径拥塞状况、TCP协议本身都可能成为影响WEB浏览速度的因素。

服务器延迟比较小，可以忽略不计，因为WEB服务器大多都会限制并发最大连接数以防止过载而崩溃，新的连接请求到达时，如果负载较重，服务器将拒绝该请求，以保证已连接HTTP业务的正常处理。

DNS查询时间在一定程度上依赖于DNS服务器高速缓存的实现质量，当Cache Hit的时候，DNS查询时间一般都在200ms以内，不影响WEB浏览；但当Cache失效的时候，那么带来的DNS重新查询将极大影响HTTP业务延时；

TCP连接建立时间和HTTP GET时间分布基本类似；

单用户一次典型的HTTP业务响应时间估算：HTTP业务响应时间＝2×RTT＋DNS查询时间＋页面下载时间。

聚集QoS监测模块，WLAN用户与Internet之间的通信采用802.11协议的提供的Get/Set操作来实现。

时延：Latency_DNS(T_DNS)= ；

抖动： Jitter_SYN(T_SYN)=Max响应时延：Latency_GET(T_GET)=1-；

带宽时延：Bandwidth_WEBDOWN(T_WEBDOWN)=Min{Width()}.

通过此QoS时延、抖动、响应时延、带宽时延的公式，可以计算出综合QoS评价数量级，再与业务测试时间进行比较，可获取WLAN网络综合QOS性能。

Claims

1.一种基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，其特征在于：该QOS分析方法的步骤如下：

2.根据权利要求1所述的基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，其特征在于：所述的步骤3）中的WLAN用户端感知的QOS分析方式包括WLAN单用户感知的QOS监测、用户侧物理链路性能的QOS监测和互联网侧下行数据包的QOS监测。

3.根据权利要求2所述的基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，其特征在于：所述的WLAN单用户感知的QOS分析是以WLAN网络质量指标考核体系多维度指标分析用户感知的网络质量，针对每个用户分析其访问Internet热点资源的网络质量性能，并根据建立的网络质量指标考核体系多维度评估用户网络质量，包括以信令TCP请求握手响应的方式、以信令HTTP连接的方式和用户访问流媒体的方式。

4.根据权利要求2所述的基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，其特征在于：所述的用户侧物理链路性能的QOS分析是将WLAN用户访问Internet资源内容的物理连接分层分段，运用分段逻辑对比的方法定位性能故障瓶颈所在，得出WLAN网络的数据质量情况。

5.根据权利要求2所述的基于IP的WLAN网络数据QOS分析方法，其特征在于：所述的互联网侧下行数据包的QOS分析为根据不同业务资源的访问质量分析不同内容IP数据包的性能差异，包括热点业务质量监测分析、网络游戏连接分析和流媒体连接分析。