分布式网络质量监控系统方案建议书-飞思达.doc

中国移动通信集团广东有限公司选型需求书

广东移动分布式网络质量监控系统
方案建议书

飞思达技术（北京）有些公司

2009年8月

目 录

前 言 2
测试系统对广东移动IP承载网的监测 3
分布式网络质量监控系统概述 4
在广东移动IP承载网中的部署 5
分布式网络质量监控系统特点 7
分布式网络质量监控系统测试功能概述 8
分布式网络质量监控系统体系架构 11
分布式网络质量监控系统的网络体系结构 14
分布式网络质量监控系统的安全性 15
分布式网络质量监控系统与网管系统的集成 16
分布式网络质量监控系统的报表系统 17
IP承载网NGN业务的性能监测 18
项目实施进度计划 21
案例 22
结束语 25

前 言
“分布式网络质量监控系统”是一个面向IP网络的、智能化、纯软件的网络质量监测产品，可以有效的运用于多厂商网络设备构成的复杂网络环境。整个系统是基于IP网络的性能监测技术，结合中国移动的实际需求进行系统研发和集成完成的。网络管理者通过一个位于网管中心的仿真测试中心，根据IP网络拓扑结构和测试需求部署测试代理和测试功能，进行不间断的IP网络性能监测，针对存在的性能问题做深度的故障检测，有效提高网络运营者的工作效率，缩短网络故障的解决时间。系统提供了丰富的测试数据分析和报表功能，使网络运营者能够实时掌握IP网络的性能和发展趋势，为网络规划和业务扩展提供客观的依据。

系统还可以通过与客户现有网管系统的集成，可以有效的扩展网络运营中心对于网络节点、网络应用和网络用户的管理与性能监测，提供强大的测试功能和端到端的测试能力。

测试系统对广东移动IP承载网的监测
目前，IP承载网已经成为广东移动重要的支撑网络和收入来源。随着越来越多用户利用手机上网和使用数据业务，IP承载网的网络性能直接影响到用户的满意度。另外NGN核心网络的实施，移动公司已经开始将越来越多的语音业务割接到IP承载网上。因此IP承载网的性能直接影响到了GSM语音和数据业务的性能，用户体验和业务收入。IP承载网的不间断性能监控，是保障移动公司核心业务的重要举措。

“分布式网络质量监控系统”计划通过在广东移动的IP承载网中，在不同的网络汇聚点部署27个硬件测试探针；测试探针可以在中心服务器的控制之下，按照网管人员部署的测试规划，对IP承载网的性能进行7X24小时不间断的性能监测。性能监测系统可以对IP承载网以下性能进行测试：

² IP数据的时延，丢包，抖动测试；
² 单向和双向时延，丢包测试；
² UDP和TCP的性能测试
² RTP G.711,G.723, G.726,G.729和AMR2的性能测试
² 承载网络的语音质量MOS和PESQ的测试
² H.248，BICC和SCTP的端到端性能测试
² Email, FTP，HTTP，DNS，DHCP和RADIUS等业务性能测试
² H.263视频流媒体的端到端性能测试

为有效保障IP承载网的性能，提高IP网络的服务水平，保障语音业务向IP网络割接的顺利进行和移动数据业务的性能，建设“分布式网络质量监控系统”是一个必要的保障手段。分布式网络质量监控系统概述
“分布式网络质量监控系统”可以帮助网络管理人员从一个终端得到整个IP承载网中各个节点之间的性能。这是一个全分布式的IP承载网性能监测平台，可以在网络上的多个分布节点之间检测端到端的网络通信、网络应用和服务等性能，确定某个链路上是否存在通信问题、网络中发生丢包、响应时间长等故障。通过“分布式网络质量监控系统”，可以对IP承载网系统进行复杂的网络端到端性能测试和7X24小时不间断的监测，不需要调动测试工具或技术人员亲临网络现场。
分布式网络质量监控系统的部署如下图所示：

如上图所示，在广东移动的IP承载网中，部署一台中心测试服务器，并在各个路由器下的子网中各部署一个硬件测试探针。用户在中心测试服务器中部署了测试后，所有硬件测试探针会自动按照测试中心服务器的部署执行各种网络性能端到端测试。测试结果会自动返回到中心服务器上形成测试报表。

在广东移动IP承载网中的部署

根据目前广东移动IP承载网的结构，需要在网管中心部署一台测量服务器，并在不同子网中部署27台测试探针，每一台测试代理需要有两个千兆光口，分别连接到两台AR1/AR2上。这样就可以用一套系统做到对整个广东移动的IP承载网进行全面的，7X24小时的性能监控。

分布式网络质量监控系统特点
“分布式网络质量监控系统”具备以下特点：
· 基于精确、可靠的网络测量技术。
· 分布式、纯软件的网络测量系统。从一个网络终端可以检验整个网络、应用和服务的端到端性能。
· 强大的网络测试功能。可以检测OSI 网络七层架构中三到七层的性能，提供从基本的端到端链路到复杂的网络应用和VoIP分析等测试功能，对网络的QoS指标进行全方位的监测和评估。
· 灵活的测试系统部署方式，可以远程安装的、基于网络浏览器的测试代理软件包-快速、灵活。每个网络用户可以在本地终端上部署网络测试代理模块，实现网络性能端到端的测试，快速诊断和解决复杂的网络问题。
· 把网络业务发生功能与网络监测功能集成起来，实现先进的故障隔离功能。
· 可以定制长期、不间断的自动测试，对关键的网络节点、链路等进行连续监测，有效预测性能的发展趋势。
· 专业化、功能强大的报表分析功能，直观显示和分析网络性能的变化趋势。
· 与网管系统集成，实现先进的故障告警和隔离功能。
· 支持IP承载网上数据，NGN信令，语音业务和流媒体的性能测试，系统的测试探针可以在端到端上发出数据，RTP语音呼叫，H.248、BICC仿真测试和H.263视频流媒体测试，从而测量各个链路上传送的数据，NGN信令，语音业务和流媒体的性能。系统支持G.711，G.723，G.726，G.729，AMR2和H.263的语音和视频编码格式，并能够自动测量骨干链路上传送的语音的MOS值，PESQ和MDI。
· 自动发现网络拓扑结构，创建完整的网络视图，包括被测远程端节点的网络设备。

分布式网络质量监控系统测试功能概述
“分布式网络质量监控系统” 的网络测试功能由可扩展的测试功能模块组成，每一个测试功能模块包含一个预先定制的测试项目目录，可以进行各种类型的网络和应用测试。几乎所有的参数都有默认值，在大多数情况下不需要修改。网络管理者可以按照需求添加预先配置好的测试项，可以完全或者部分指定参数，针对自身的网络环境进行个性化的测试。这些个性化的测试项目基于测试项目目录中的标准测试项目，可以单独组织和整理，使用起来非常方便。

“分布式网络质量监控系统”的标准配置包含基本端到端网络测试和基本网络应用测试功能模块，可以检验网络及主流网络应用服务的性能。同时，“分布式网络质量监控系统”还提供可扩展的测试模块，可以提供如高级网络应用测试，H.248和BICC端到端测试，H.263视频流媒体测试，VoIP RTP和AMR2的MOS和PESQ语音质量测试等。
² 标准测试功能模块
1）基本端到端网络测试
使用有源测试方法执行基本网络性能保证测试和网络问题诊断。
基本端到端网络测试
编号
测 试 项 目
测 试 功 能
1
高级PING测试
(Advanced Ping)
检验指定主机的可达性，测量一对仿真代理和响应主机之间的双向时延和丢包率。
2
多协议路由跟踪
(Trace Route)
使用TCP、UDP或ICMP协议，找到仿真代理节点和主机之间的网络通道及沿着通道到达每个网络设备的双向时延。
3
响应TCP性能
(Echoed TCP Performance)
通过创建连接，生成从仿真代理节点发送到具有TCP响应功能额服务器的业务，检验其发送、然后再发回时的TCP通信性能。测量TCP时延、抖动和吞吐量及哪台服务器做出响应。
4
单向TCP性能
(One Way TCP Performance)
测量两个仿真代理节点之间的单向TCP业务性能，包括抖动、吞吐量和时延。
5
双向TCP性能
(Round Trip TCP Performance)
测量成对仿真代理节点之间的双向TCP业务性能，包括抖动、吞吐量和时延。
6
双向ICMP性能
测量多个仿真代理和主机之间的响应ICMP业务时延、丢包率、吞吐量和抖动。
7
最大网络吞吐量
(Maximum Throughput)
运行单向UDP性能测试，其中可以在每个测试周期中改变发送仿真代理生成的负荷。通过改变发送的分组的净荷长度，可以改变负荷，最终测得最大的网络吞吐量。
8
响应UDP性能
(UDP Response)
测量多个仿真代理节点和响应服务器之间具有QoS控制的响应的UDP业务时延、丢包率、吞吐量和抖动。
9
单向UDP性能
(One Way UDP Performance)
测量多对仿真代理之间具有QoS控制的单向UDP业务的失序、抖动、丢包率、吞吐量和时延。
10
双向UDP 性能
(Round Trip UDP Performance)
测量多对仿真代理之间具有QoS控制的双向UDP业务的失序、抖动、丢包率、吞吐量和时延。

2）基本网络应用测试
通过向最常用的服务器类型发送实际应用事务，可以执行网路性能保证测试和问题诊断，包括Web（HTTP，HTTPS）和文件传输（FTP），以及TCP测试。

基本网络应用测试
编号
测 试 项 目
测 试 功 能
1
FTP下载服务器性能
使用多个仿真代理，测量多个FTP服务器的文件下载性能。
2
虚拟FTP性能
使用多个仿真代理客户机和一个仿真代理服务器，测量仿真的FTP事务处理指标。
3
FTP服务器性能
使用多个仿真代理，测量一台FTP服务器的可用性和性能。
4
FTP上传服务器性能
使用多个仿真代理，测量多台FTP服务器的文件上传性能。
5
HTTP－HTTPS1.1 网页性能
使用HTTP－HTTPS1.1 和多个仿真代理，测量网络服务器的整页下载性能。
6
虚拟HTTP性能
使用多个仿真代理客户机和一个仿真代理服务器，测量仿真的HTTP事务处理指标。
7
网络服务器性能
使用多个仿真代理，测量网络服务器服务URL请求的可用性和响应时间。
8
邮件测试
测试邮件发送的全过程。包括发送邮件到邮件服务器和从 POP 服务器读取邮件的过程。
² 扩展测试功能模块

在标准的测试功能模块基础之上，“分布式网络质量监控系统” 还提供多种扩展测试功能模块，用户可以选择添加相应的扩展模块，增加系统的测试功能范围，满足对网络和应用的高级测试功能以及VoIP分析，NGN和流媒体等测试。

扩展测试功能模块
扩 展 测 试 模 块
功 能 描 述
高级网络应用分析
通过向一系列完善的服务器类型发送实际应用事务，可以执行网络性能保证测试和问题诊断，包括电子邮件（POP3，SMTP）网络服务（DHCP、DNS）和RADIUS服务器性能。
NGN信令性能分析套件
支持中国移动NGN网络SCTP, H.248 和 BICC 性能测试。
VoIP 分析
执行IP语音运行系统的性能保证测试和问题诊断，业务部署前的VoIP设备测试，生成MOS值，对通话质量进行客观评价。
AMR2 语音质量测试
支持中国移动NGN网络的AMR2语音编码的语音质量测试，支持P.862 PESQ和MOS的量测。
流媒体质量测试
支持中国移动网络的H.263视频编码的视频质量测试，支持MDI的量测。
网络通信矩阵测试
提供强大的网路性能保证和诊断方法，可以测试大量的网络通道和应用，生成一个网格样式的报告，并具有向下深入功能。

综上所述，“分布式网络质量监控系统” 先进的测试功能可以对网络中的链路、设备、服务器、网络服务和应用等进行专业化的测试，通过各种测试工具所得的测试报表，可以对网络性能进行全方位的分析和评估。
分布式网络质量监控系统体系架构
以下从“分布式网络质量监控系统” 的系统功能模块和网络结构两个方面介绍系统的体系架构。

1） 网络测试平台
“分布式网络质量监控系统”具有独特的结构，采用安装在关键网络位置的基于软件的仿真测试中心控制仿真代理。仿真代理可以把网络业务发送到其他仿真代理上，测量网络的端到端性能，或与服务器交互，测量网络应用的响应时间和服务质量。

n 测试中心
仿真测试中心是“分布式网络质量监控系统”的神经中枢。它与仿真测试代理模块和第三方网络组件通信，以协调和执行测试、收集数据、分析结果、设置门限、生成报告。可以把仿真测试中心配置成在给定的时间或以交互模式（按需）执行网络测试（或一系列测量）。它生成基于高级业务分析算法的报告，然后可以在用户桌面通过网络浏览器审核这些报告。它对测试结果存档，以备进一步参考使用，可以把测试结果导出到其他应用中，如Word或Excel。根据测试结果，仿真测试中心还可以引入网络管理系统(NMS)Trap和告警，生成电子邮件，执行具有各种参数的用户定义的外部程序。用户可以定义预定的系统级可执行命令，然后通过选择命令名称，在以后使用这些命令。这样可以创建其他通知机制，如寻呼、发布故障处理单等。

n 测试代理
仿真测试中心与网络中分布的仿真代理交互。仿真测试中心通过把指令发送到相关仿真代理上，执行计划测试或按需测试。然后它继续向其他仿真代理发送业务，以测量网络性能；也可以进行实际事务处理，以测量应用响应时间，然后把仿真代理收集的测量结果发回仿真测试中心平台，以进行分析和报告。仿真代理分为两类：
Ø 硬件测试探针（Hardware Agents）—硬件测试探针是永久安装在网络内各个位置的专用硬件。采用嵌入式操作系统和WatchDog功能，支持7X24小时不间断运行和自我诊断功能。测试探针采用不需要引导系统，也不需要开关机操作。测试探针是部署分布式网络质量监控系统时的主要硬件设备。

Ø 网络测试代理（Web Agents）—网络测试代理是基于网络浏览器的临时测试代理，通过在标准网络浏览器内点击链接或输入测试系统URL，可以部署这些临时测试代理，从而能够在需要时使任何桌面电脑设备成为测试代理。

n 其它组件
网络测试平台中还包含其它组件，以辅助仿真测试中心和测试代理网络完成相关的测试功能：

Ø 本地 / 远程用户界面
用户界面用来配置、调度和发起所选择的测试（参考下面的介绍）。用户界面显示网络上提供的所有仿真代理和其他测试节点的清单。系统用户可以通过IE浏览器输入测试系统的URL地址，从网络中的任何地方启动用户界面，执行测试或者浏览报表。

Ø 仿真测试列表
“分布式网络质量监控系统”标准配置中包含一个仿真测试目录，它包含分成许多集合的各种可预定制的测试；另外还带有多种工具，帮助为某项任务选择相应的测试。对每个测试，可以全部或部分指定各种参数。用户通过选择仿真测试列表中的测试工具，配置测试参数和执行周期等，即可执行所有的测试功能。

2）测试管理系统
测试管理系统是基于B/S和C/S的用户管理终端和报表查询系统。

3）测试数据库
测试数据库系统是“分布式网络质量监控系统”的数据中心，管理整个系统的测试记录、报表系统等。同时，网络技术人员还可以通过后台的统计查询工具，对测试数据进行历史记录查询、统计分析等。
测试数据库系统采用MySQL数据库，可以升级到Oracle数据库管理平台，可以保存12个月以上的测试数据记录，全面承载网络性能分析和管理的需要。
分布式网络质量监控系统的网络体系结构

“分布式网络质量监控系统”的网络体系结构

“分布式网络质量监控系统”的网络体系结构由两层架构组成：

² 中心层
安装在宽带运营商的网管中心，包括仿真测试中心、测试管理系统和数据中心三个核心模块，控制整个系统的运行。

² 承载网络骨干网络层
“分布式网络质量监控系统”的测试代理网络设备分布在IP承载网的骨干网络层的各个关键网络节点，安装了测试探针模块，作为测试网络的测试基准点，通过执行所定制的测试功能完成端到端的网络质量检测和监控；同时，各个测试基准点之间也可以进行通信和测试，以检验骨干网络的关键节点和链路的性能和网络质量。
分布式网络质量监控系统的安全性
“分布式分布式网络质量监控系统” 的安全性完全符合移动核心网络安全的要求。用户按照系统管理员、网络节点管理员，报表浏览者三个级别实施严格的等级和权限管理。同时，配置测试权限、个性化报表、测试代理节点管理权限等都有严格的规定和安全性管理。
测试服务器的安全 (Test Center)
对于采用拒绝服务攻击（DDOS）的病毒的防范是通过内嵌书数字签名实现的。测试服务器的每个通信过程都内置了数字签名，因此普通的连接过程，即便加密，端口和IP地址都正确也不会被接受。从中可以看出，在最坏的情况下，位于保护区内的机器被感染病毒，这台机器仍然无法将病毒传播到测试系统的其它节点上，因为无法发起带有签名的连接。系统之间通信的唯一可能是管理人员通过测试服务器发起的测试交互命令。
测试代理安全 (Traffic Agent)
测试代理位于VPN网络内部，是位于Java虚拟机上的测试代理，受到Java系统“沙箱”的保护，因此测试代理除了特定的网络服务外，无法向其它计算机或者服务器发起连接请求。每个测试代理包括了VeriSign的数字签名证书，保证测试代理是从确定安全的服务器进行下载。
加密和鉴权机制
本系统的通信加密采用SSL TCP连接，基于Java的标准加密库。SSL加密算法采用RC4算法对通信连接进行保护。连接安全网关进入用户的数据专网除了必须采用SSL进行链路加密外，还需要通过RSA的密码验证，该密码采用MD5进行HASH运算来保证无法被破译。同时每个连接中都需要提供一个128位的数字签名。
分布式网络质量监控系统与网管系统的集成
“分布式网络质量监控系统”可以十分方便的与网络运营者的现有网管系统（如HP、IBM、CA等公司的网管系统）无缝集成到一起，为网管平台提供强大的网络检测功能，扩展网络管理系统的边界，实现真正的端到端的网络管理和测试，为网络的使用者提供有力的网络服务质量保证。
通过分布式网络质量监控系统的Syslog事件告警定制工具，可以将它所发现的告警发送给网管中心系统平台，网管人员通过网管平台就可以统一管理IP网络性能监测系统所发现的网络告警，将两者的网络预警功能统一在一个网管中心平台上。如下图所示：

定制SNMP Traps 告警信息
分布式网络质量监控系统的报表系统
“分布式网络质量监控系统” 提供了功能强大的报表系统，对测试结果的数据记录可以进行各种方式的分析和表示，通过提供测试结果的数据分析报告，网络管理者可以迅速的对于网络测试结果进行直观详细的分析和对比，了解网络和应用的性能，找到网络故障的根源。网络管理者可以对历史数据进行个性化的查询，定制各种查询条件和报表格式。此外，还可以对于连续的测试记录进行对比和汇总，制作阶段性的网络监测情况报告，了解网络系统的发展趋势，为网络规划提供客观的性能参考。“分布式网络质量监控系统”在内容丰富的报告中表示网络测量结果和网络业务行为高级分析结果，并具有特定的向下深入功能。用户可以快速简便地得出结论，制订商业决策，或隔离网络问题来源。用户可以通过网络界面，存取这些报告。

系统按照网络节点、用户类型的树型结构管理系统的报表记录，用户可以方便的在列表中选择相应的节点、用户，对其报表记录进行选择和浏览。下图是一个网络响应性能的测试结果。

以下是“分布式分布式网络质量监控系统” 系统所提供各种报表样式举例。
“分布式网络质量监控系统” 的报表系统提供了丰富的API 接口，用户可以将测试报告输出到第三方的报表处理软件工具中，对数据结果进行更详细的处理。
IP承载网NGN业务的性能监测
VoIP和AMR性能分析

n 应用方向
NGN的语音业务是目前IP承载网上的最重要的业务，保障NGN的语音业务是承载网络业务保障的重点。本系统提供了NGN语音业务质量的全面监控。
n 系统功能
系统可以在各个测试探针之间发起多路NGN语音呼叫，并且支持G.711, G.723, G.726, G729 和现在移动最常用的AMR2语音编码。系统提供了一个专用的报表系统对VOIP的语音质量进行分析。系统对NGN业务的分析功能层次如下图所示：

系统对于NGN层面的测试报表如下例所示，下图显示了一个承载链路上的NGN语音呼叫的语音质量（MOS、PESQ）的变化情况，当低于集团公司要求（MOS>3.5）以后系统会自动产生告警：

H.248 MEGACO和BICC信令的性能测试

n 应用方向
NGN的信令都是通过IP承载网，保障NGN的信令承载是NGN网络业务保障的重点。本系统提供了NGN信令业务质量的全面监控。
n 系统功能
系统可以在各个测试探针之间发起多路H.248 MEGACO 和BICC的端到端性能测试。系统仿真了MSC Server和MG之间的信令，对NGN承载信令的质量进行分析。

项目实施进度计划
l 在设备清单小签后，一个月内到货
l 到货之日起，一个月内完成系统的安装调试

案例
1. 福建移动
福建移动的IP核心网是重要的承载网络，随着核心网络的逐步IP化，绝大多数的语音和全部的数据业务已经切换到了IP网络上。从目前的情况看，基本保障了IP承载网络业务和TDM承载网络业务指标基本相同。但是，随着用户业务的增长，特别是TD-SCDMA的开通，需要密切关注IP承载网的QoS。确保在未来的激烈市场竞争中，新业务层出不穷的情况下，IP核心网能够成为福建移动各种业务开展的坚实基础。
福建移动公司目前已经实施了一套NetVista IP承载网业务保障系统，能够在全省范围内系统的采集，监控IP核心网的QoS参数。这套系统使福建移动最先全面的实现了IP承载网的端到端质量管理的系统，实现从网络层到业务层的全面QoS性能采集和管理，并最终和网管系统实现密切结合，达到全面质量管理的目标。
为实现对软交换信令业务的监测，福建移动在全省9个地市部署40个飞思达的NetVista测试代理。
接入拓扑：

2. 浙江移动
数据业务是浙江移动TDS-CDMA 业务的重要组成部分，浙江移动需要在大规模TD商用服务之前,可以对TD数据业务服务质量进行详细的评估，从而为增加客户满意度，提供高质量服务打下基础。NetVista系统针对TD网络的数据业务进行全面的分析和系统优化对比。系统的应用测试分析的目标是在TD性能测试的基础上，结合个案分析，找出目前TD数据应用中存在的主要问题，特别是IP核心网中存在的问题，使用NetVista端到端测试工具，测量UDP，TCP和RTP业务的吞吐率，进行问题定位和原因分析，提供相关的解决方案。

系统针对用户的实际应用，模拟用户的测试场景；并且根据用户所关心的Download Performance 的特性，针对HTTP，FTP，WAP 1.X，WAP 2.0，视频业务(H.263） 的下载作了测试，并分别选择10K 或 30K 等不同的内容，评估在不同环境下的吞吐率性能表现。

3. 山西移动
为保证数据网络能够向移动内部用户提供高品质的通信服务，山西移动需要建设一个业务性能测试系统，业务性能测试系统总体要求如下：
1. 基于网络的，端到端的网络性能测试和监控系统
2. 对现有客户或潜在客户的接入网络质量进行评估，并给出业务质量预测；为客户提供真实、客观地服务质量报告
3. 对ISP互联专线使用情况进行测试，为带宽扩容提供依据
4. 能够反映山西移动网络服务质量，实现网络拥塞定位，指导未来的网络优化和业务布署。

结束语
“分布式网络质量监控系统”可以帮助网络管理人员从一个终端得到整个IP承载网中各个节点之间的性能。在进行监测之前，需要首先部署这个“分布式网络质量监控系统”平台，可以在网络上的多个分布节点之间检测端到端的网络通信、网络应用和服务等性能，确定某个链路上是否存在通信问题、网络中发生丢包、响应时间长等故障。该系统可以自动进行时钟同步，因此可以测试网络的单向和双向时延。通过部署这个系统，可以对IP承载网进行复杂的网络端到端性能测试和7X24小时不间断的监测，不需要调动测试工具或技术人员前往每一个网络节点。
综上所述，“分布式网络质量监控系统”的测试管理系统提供了强大的测试管理工具和系统，为 IP承载网提供了7X24小时性能监控的能力。可以全面满足广东移动对IP承载网维护，性能监控和故障发现的需求。

授权代表签字：
应答方公章：飞思达技术（北京）有限公司
日期：2009年8月26日

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