广电宽带体验测试系统的设计与建设

陈春，陆帆

（江苏有线数据网络有限责任公司，江苏南京，210049）

1 建设背景

近年来随着广电用户规模急剧扩大和网络结构日趋复杂化，网络故障不可避免，快速有效地处理故障有助于用户满意度的提升。目前部分区县分公司网络技术工程师较少，网络故障不能及时定位解决。这类情况不仅影响网络的正常运行，也降低了用户体验感，对广电宽带业务的进一步扩展和用户规模化提升造成一定的影响。且网络测试工具种类繁多，功能单一，测试流程复杂，且无统一标准，无法全省推广。因此，如何在现有条件下，通过对宽带网络的质量测试和数据采集分析，为基层运维人员提供快而有效的网络质量定位方法，已成为广电宽带业务发展的一个重要方向。

2 建设目标

文章结合了大数据平台进行分析，对网络所存在的各种问题进行定位，在此基础上对网络质量量化进行评估，以期为网优网改提供可参考的数据指标依据。本项目以建成包含下载速率、网页浏览、视频直播等多维度、多角度的网络质量测试系统为目标，此系统的建设需要具有以下特点：

其一，集成多个网络测试工具。根据测试场景不同，可勾选不同的测试工具，并且针对每个测试工具，可定义省级、区域级以及运维人员级的测试条目，解决用户不同测试需求。

其二，测试结果结合大数据平台进行量化分析，问题精准定位。

其三，简单易用，用户体验良好。所有步骤均为“一键式操作”，测试报告自动生成，使常见的网络问题分析操作更加简便，解决了技术人员专业性不强的问题。

其四，验证方式严谨。历史测试数据可以横向、纵向对比，检验网络调优、故障是否已经解决。

3 技术架构

■3.1 广电宽带体验测试系统架构

广电宽带体验测试系统集成Ping、Tracert、Nslookup、HttpWatch、VLC、FTP等工具，覆盖网络连通性测试、网速测试、网页测试、直播测试。该系统包含后台服务端、PC客户端、U盘(免安装)版本和Android移动端，方便使用者根据实际情况灵活选择端口。另外，为提高测试速度，帮助运维人员了解网络质量状况，需清晰划分网络质量问题责任，以为网络优化提供辅助数据依据。如图1所示。

图1 广电宽带体验测试系统架构

后台服务端：采用B/S架构，包含定义系统级和区域级参数配置、字典表数据维护、操作员管理、查询系统日志、测试报告等功能，用于技术专家根据上传的测试数据，分析、处理网络问题。

客户端：广电宽带体验测试系统客户端包含PC客户端、Android移动端和U盘(免安装)版本，供给一线运维人员使用，主要功能是网络测试、上传测试数据、报告查询等。

(1)PC客户端采用C/S架构，包含基本信息登记、连通性测试、网速测试、网页测试、直播测试、上传测试数据等功能。

(2)Android移动端包含Wi-Fi检测、环境扫描、网络测试，不区分基层运维人员和普通宽带用户使用。

(3)U盘(免安装)版本功能同PC客户端。

■3.2 广电宽带体验测试系统工作流程

广电宽带体验测试系统工作流程为：（1）测试人员启动测试客户端后，填写测试基本信息。测试信息标识出测试点的唯一性，同时记录测试时间，形成测试轨迹。例如：测试地点区域、宽带账号等。（2）客户端向器服务端发送消息，读取每个测试工具中的系统级和区域级测试条目。例如：连通性测试中的IP地址、域名地址，视频直播的测试时间等。（3）运维人员根据现场情况，勾选合适测试工具，并自定义添加测试条目。（4）运维人员点击测试按钮，客户端开始测试。（5）测试结束后，客户端自动采集测试日志，同时客户端通过WS接口和文件接口将所有测试明细数据上传到服务器。（6）操作员登录服务端，输入宽带账号、测试时间等查询历史测试数据，并可下载测试报告和详细测试日志进行定位分析。如图2所示。

图2 广电宽带体验测试系统工作流程

4 主要功能

■4.1 后台服务端

4.1.1 配置管理

为达到一键式操作的目的，需要将每个测试项的测试参数在后台服务端配置好，客户端在启动时读取这些参数，可直接进行测试。该功能区客户端应用类型（PC端、Android移动端）和应用区域（省级测试项、地区级测试项）具体包含：

（1）网络抓包配置管理：通过对网络上传输的数据进行抓取，对其进行格式化和分析。该功能集成Wireshark和wincap工具，配置管理页面包含是否强制抓包、以及最大抓包大小和最长抓包时间等参数配置。

（2）Tracert工具参数配置管理：利用Tracert工具，可以获得原地址到目标地址之间所经过的路径、以及到达每个节点的时间，为判断网络阻塞提供依据。该工具配置管理页面包含目标测试地址、是否针对每一跳是否单独进行Ping测试的选项。

（3）Ping工具参数配置管理：该工具用于验证与目标地址的连接，同时可以获得丢包率和延迟率，这两个指标是网络质量评估重要依据。该工具配置管理页面包含目标测试地址、缓冲区大小及数据包数量等配置项。

（4）Nslookup工具参数配置管理：该工具用于判断DNS解析是否正常，并可以通过DNS解析IP地址，判断该网络是否是广电内网。该工具配置管理页面配置参数包含目标测试地址。

（5）下载测试配置管理：网络下载速率也是分析网络质量的重要指标之一。该功能配置页面区分HTTP下载和FTP下载两种方式。HTTP下载仅包含目标地址参数配置；FTP下载测试包含目标服务器IP地址，用户名、密码、端口等参数配置。

（6）网页浏览测试配置管理：通过网页浏览测试，可以查看并分析每个元素加载时长，找出其加载缓慢的原因，为判断网页加载缓慢提供数据支撑。该功能配置页面包含目标测试地址。

（7）视频直播测试配置管理：针对IP化视频直播的流畅度进行检测，获得平均下载速率、编码率、丢帧数等指标数据。该功能配置页面包含目标地址、播放时长等。

4.1.2 测试数据解析

客户端将测试数据回传至后台服务端，后台服务端根据各工具测试数据特点，将明细数据进行解析并格式化后，完成入库操作，同时，利用宽带质量量化算法对其进一步处理，获得当前网络质量优、良、差评分，并直接体现在测试报告中，让运维人员对当前网络质量有更为直观的了解。

4.1.3 报告查看

测试报告查看页面使用H5+Ajax技术实现实时大数据展示效果，并借助开源插件Echars实现部分渲染展示效果。报告中包含测试人员基本信息、测试地址信息、CPU、网络、内存占用情况信息、以及每个测试项的关键指标、对应图表和明细数据展示等。同时，利用防盗链技术防止测试报告链接被分享到QQ或其他平台，使得只能在该系统中（客户端和服务端）点击访问报告链接。

4.1.4 反馈建议

为了便于客户端用户和管理人员进行信息沟通，设计了意见反馈功能，管理人员可以在服务端管理界面查看客户端提交的反馈意见及建议。

4.1.5 系统管理

（1）系统管理员角色：拥有所有权限（包含开户、测试项配置、查看测试报权限）；（2）区域管理员角色：具有本地用户信息维护权限（本地用户开户、修改本地用户信息等），本地测试项配置权限、测试报告查询权限；（3）全省查询员角色：具有全部查询测试项配置、测试报告界面信息权限；（4）本地查询员角色：具有查询本地测试项配置、本地测试报告界面信息权限。

■4.2 PC客户端

PC客户端采用C/S架构，包含基本信息登记、测试项配置、查看报告，覆盖联通性测试、网速测试、网页浏览测试、视频直播测试等，保证测试数据的完整性和准确性。PC客户端需要账号登录，主要给网络运维人员使用。

4.2.1 启动检测项

当PC客户端启动后，程序会自动检测系统环境，包括内外网IP地址、CPU利用率、内存暂用情况、上下行网络流量大等，并将这些信息记录下来，上传到服务端，用于网络故障的辅助分析。

4.2.2 信息配置

信息配置主要便于网络质量问题的跟踪回访，包含运维人员信息、广电宽带用户信息、以及网络故障信息，如运维人员姓名、联系方式、宽带用户宽带账号、套餐、地址等信息，同时，运维人员可以将网络故障信息以图片或者视频文件的方式，作为附件上传到后台服务端，供网络专家定位分析使用。

4.2.3 测试项配置页面

利用测试项配置页面，运维人员可以自定义测试项目，并且对于每个测试项，可新增测试条目，便于对网络故障有针对性测试，获取更多信息（自定义测试项一次配置多次使用，为运维人员提供了很大的便利）。

4.2.4 测试数据收集及上传

整个测试过程就是数据收集的过程，从测试开始之时收集本机CPU，内存、测试明细数据等信息，最终会以TXT文本的格式存在本机上，结束测试后统一通过FTP上传到服务端，并删除本地的文件。

■4.3 Android移动端

Android移动端基于原生开发的APP，功能丰富，且不区分使用者，既包含针对普通宽带用户设计的一键式Wi-Fi检测质量和Wi-Fi信号检测，又包含针对运维人员的常用网络工具测试。根据功能划分，将Android移动端划分为3个板块：Wi-Fi检测、环境扫描、网络测试。

4.3.1 Wi-Fi检测

Wi-Fi检测主要是对普通广电宽带用户一键式自动Wi-Fi网络状况进行全面检测，其主要包含Wi-Fi网络测试、Wi-Fi速度测试、Wi-Fi信号测试这3大方面。其中，Wi-Fi网络测试包含DNS劫持、ARP攻击、Wi-Fi钓鱼、Wi-Fi加密这四个内容；Wi-Fi速度测试包含网页浏览、网关连通性、DNS连通性、FTP网速这四个内容；Wi-Fi信号测试包含同频干扰、临频干扰、终端关联、信号强度这四个内容。经后台量化分析算法确定Wi-Fi质量综合得分，具有全面性、系统性、客观性特点。

4.3.2 环境扫描

环境扫描是以图文的方式，查看当前Wi-Fi信号包含路由器信息、所处信道、信道强度、干扰数、查询终端以及查找AP，帮助用户管理路由器。环境扫描支持查看：（1）本地路由器信息，包含路由器品牌、IP地址、MAC地址、Wi-Fi信道、Wi-Fi信号强度等内容；（2）当前路由器连接无线终端信息；（3）搜索到的无线Wi-Fi所在信道；（4）无线Wi-Fi信号强度；（5）无线Wi-Fi同频/临频干扰数；（6）查找无线接入点。

4.3.3 网络测试

网络测试板块集成FTP下载、HTTP下载、Ping、Tracert、TCPPing、Dig、网页测试、视频直播多个测试工具，可自定义各项测试工具参数，将测试数据回传到后台服务端，供运维人员灵活选择。

5 结束语

广电宽带体验测试系统功能齐备，可一次性解决其他系统无法测试出的多项问题，便于网络运维工程师第一时间掌握网络质量问题发生点，从而对症下药解决，大大降低了时间和人工成本，提高工作效能。该系统还具有操作简便性、测试专业性、配置灵活性等特点，所有步骤均为“一键式操作”，依据测试数据和网络质量量化算法，形成最终测试报告，使常见的网络问题分析操作更加简便，能够解决用户不同网络测试需求。