一种业务质量探测方法及路由器的制造方法

一种业务质量探测方法及路由器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及网络监测技术领域，尤其涉及一种业务质量探测方法及路由器。
【背景技术】
[0002] 随着Internet越来越广泛的应用，Internet上的流量呈爆炸性增长，人们经常会 遇到网络拥塞和网络质量差等一系列问题。为提升用户的视频、网购、网页浏览等体验，国 内已部署大量内容分发网络（⑶N，ContentDeliveryNetwork)节点。如图1所示，Q)N节 点部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用 户就近获取所需内容，降低网络拥塞等。
[0003] 目前，国内⑶N服务器提供者主要有专业⑶N服务商、提供⑶N服务的互联网内 容提供商（IDC运营商）和电信运营商。由于不同CDN服务商的业务定位、部署点、服务 能力、应用策略各有不同，造成不同地域、不同互联网服务提供商（ISP，InternetService Provider)服务的网络体验差异很大，需要对网络进行监测以指导网络优化。而目前运营商 对宽带网络的监测仅仅局限于对网络设备故障的被动监测，无法对网络资源优化提供指导 方向以及对网络问题主动预防。
[0004] 现有技术不足在于：
[0005]目前的网络监测技术，不能为网络资源优化提供指导方向以及对网络问题主动预 防。

【发明内容】

[0006] 本申请实施例提出了一种业务质量探测方法及路由器，以解决现有技术中目前的 网络监测技术，不能为网络资源优化提供指导方向以及对网络问题主动预防的技术问题。
[0007] 本申请实施例提供了一种业务质量探测方法，包括如下步骤：
[0008] 路由器根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测请求报文；
[0009] 路由器将生成的业务层探测请求报文发送至互联网服务提供商ISP内容源，并根 据业务完成数据按照预设判断方式分析业务质量；
[0010] 当业务质量探测结果超出预设门限时，所述路由器上报告警信息。
[0011] 本申请实施例提供了一种路由器，包括：
[0012] 探测报文生成模块，用于根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测请 求报文；
[0013] 业务质量探测模块，用于将生成的业务层探测请求报文发送至互联网服务提供商 ISP内容源，并根据业务完成数据按照预设判断方式分析业务质量；
[0014] 告警上报模块，用于当业务质量探测结果超出预设门限时，上报告警信息。
[0015] 有益效果如下：
[0016] 本申请实施例所提供的业务质量探测方法及路由器，可以根据TCP/IP应用层协 议为每种应用生成业务层探测请求报文，并将所述业务层探测请求报文发送至ISP内容 源，实时监测各个业务的访问数据，根据业务完成数据按照预设判断方式来分析业务质量， 当业务质量探测结果超出预设门限时，上报告警信息，以便及时了解家庭接入端到ISP内 容源端的端到端业务质量，进而辅助运营商及时进行网络资源优化及问题的主动预防。
【附图说明】
[0017] 下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：
[0018] 图1示出了现有技术中⑶N网络的组网结构示意图；
[0019] 图2示出了本申请实施例中业务质量探测方法实施的流程示意图；
[0020] 图3示出了本申请实施例中TCP/IP协议的结构示意图；
[0021] 图4示出了本申请实施例中探测流程的流程示意图；
[0022] 图5示出了本申请实施例中路由器的结构示意图；
[0023] 图6示出了本申请实施例中路由器的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性 实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是 所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互 相结合。
[0025] 发明人在发明过程中注意到：
[0026] 目前，运营商对宽带网络的监测大多局限于对网络设备故障的被动监测，缺少端 到端业务质量的监测和主动保障。虽然有部分专业公司（如基调公司）提供对业务质量的 端到端短时评测服务，但均是短时测评、问题解决型，缺少广泛、持续的端到端业务质量监 测手段，无法持续反映普遍家庭用户的业务质量，导致运营商缺少对网络资源优化的指导 方向与问题主动预防。
[0027] 因此，迫切需要建立家庭宽带端到端业务质量监测系统，实现对宽带网持续进行 端到端业务体验监测。发明人注意到，路由器作为家庭用户接入宽带网络的入口，可以作为 端到端业务体验监测的端点。
[0028] 基于此，本申请实施例提出了一种业务质量探测方法及路由器，下面进行说明。
[0029] 图2示出了本申请实施例中业务质量探测方法实施的流程示意图，如图所示，业 务质量探测方法可以包括如下步骤：
[0030] 步骤201、路由器根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测请求报文；
[0031] 步骤202、路由器将生成的业务层探测请求报文发送至互联网服务提供商（ISP， InternetServiceProvider)内容源，并根据业务完成数据按照预设判断方式分析业务质 量；
[0032] 步骤203、当业务质量探测结果超出预设门限时，所述路由器上报告警信息。
[0033] 宽带互联网基于TCP/IP协议，图3示出了TCP/IP协议的结构示意图，如图所示， 本申请实施例所提出的业务质量探测方法可以基于TCP/IP协议应用层自动构造探测报 文。在本申请实施例中，考虑到应用层协议类别多样，且不同的应用连接机制差异很大，因 此，可以针对每种应用采用不同的探测机制。
[0034] 本申请实施例中可以将路由器自动生成的业务层探测请求报文，周期性或者按需 地发送至ISP内容源，通过业务质量完成数据（如业务完成时间、业务数据量等）进行端到 端体验评判。
[0035] 所述ISP内容源可以为边缘内容分发网络（Q)N，ContentDeliveryNetwork)节 点、汇聚中心⑶N节点或者ISP服务器。
[0036] 在具体实施时，ISP内容源可以是⑶N网络层的边缘⑶N节点、也可以是⑶N网络 层的汇聚中心⑶N节点，还可以是ISP服务器，本申请实施例对此不作限制。
[0037] 在具体实施时，可以预先对每个业务的体验效果设定合理区间门限，当某个业务 质量的探测结果超出预设的合理门限时，则认为网络出现异常。预设门限可以根据运维要 求进行灵活设定，本申请对此不作限制。
[0038] 此时，路由器可以自动生成告警信息，例如，当业务响应时间、业务速率超出预设 门限时向运行维护人员上报告警，上报告警时还可以将探测记录也同时上报给运行维护人 员，以便运行维护人员进行参考分析等。
[0039] 本申请实施例提供了一种业务质量探测方法，通过家庭端的路由器根据TCP/IP 应用层协议自动生成用于业务探测的报文，实时监测各种应用的访问数据，自动分析其中 的业务关键指标，及时了解从家庭端到ISP内容源端的端到端业务质量，当有异常情况时 及时上报告警，辅助运营商及时发现网络问题，进行网络资源优化及问题主动预防，增强宽 带用户体验，提高运营商竞争力。
[0040] 实施中，所述业务质量探测方法可以进一步包括：
[0041] 在传输层链接建立之前，所述路由器生成传输层链接建立请求报文 ；将生成的传 输层链接建立请求报文发送至ISP内容源，并根据连接建立的完成时间分析传输层建立质 量。
[0042] 本申请实施例中在传输层链接建立之前，所述路由器还可以自动生成传输层链接 建立请求报文，然后将生成的传输层链接建立请求报文发送至ISP内容源，根据连接建立 的完成时间分析传输层建立质量，从而探测出传输层建立时的质量情况。
[0043] 实施中，所述路由器根据超文本传输协议（HTTP，HyperTextTransferProtocol) 为网页类应用生成页面访问请求报文，并将所述页面访问请求报文发送至预设目标网站服 务器，根据页面响应时间和页面下载速率分析网页类应用的业务质量。
[0044] 本申请实施例中路由器可以模拟自动向目标网站某个页面发送访问请求，在首次 DNS解析完成之后，当发出首次HTTP访问请求时，记录此时的时间T1 ;判断页面内容完全显 示时，记录此时的时间T2 ;记录页面的所有元素的字节数大小。
[0045] 页面响应时间=时间T2-时间T1 ;
[0046] 页面下载速率=页面所有元素的字节数大小/用户首页响应时间。
[0047] 实施中，所述路由器根据实时流传输协议（RTSP，RealTimeStreaming Protocol)为视频流媒体类应用生成视频观看请求报文，并将所述视频观看请求报文发送 至预设视频提供服务器，并在视频观看过程中监视视频下载速率的变化情况，根据平均下 载速率分析视频流媒体类应用的业务质量。
[0048] 本申请实施例中所述路由器可以模拟用户发起视频观看请求，在观看过程中监视 视频下载速率的变化情况，排除片头缓存时间，每l〇s统计一次平均下载速率，测试时长可 以根据实际需要进行设置。
[0049] 实施中，所述路由器根据文件传输协议（FTP，FileTransferProtocol)为文件 下载类应用生成文件下载请求报文，并将所述文件下载请求报文发送至预设目标网站服务 器，并根据文件下载时间和文件下载速率分析文件下载类应用的业务质量。
[0050] 本申请实施例中所述路由器可以模拟客户端程序向目标网站服务器上的某个大 文件（例如可以是大于200Mbit的文件）发送下载请求，当发出下载请求时，记录此时的时 间T1 ;判断文件内容完全下载时，记录此时的时间T2 ;统计来自同一个IP地址（或称客户 端地址）的多条TCP连接上的数据量，作为文件所有元素的字节数大小。
[0051] 文件下载时间=时间T2-时间T1 ;
[0052] 文件下载速率=文件所有元素的字节数大小/用户首页响应时间。
[0053] 本申请实施例中对各个省份、市和地区的采样样本值进行算术平均处理，以此均 值作为该地区的业务质量数据，可以记录同一区域内不同用户的业务完成数据作为样本， 根据每个样本的探测结果计算该业务的业务质量探测结果V=sm/M,其中，M为样本总 数，Vi为每个样本的探测结果。
[0054] 为了便于本申请的实施，下面以实例进行说明。
[0055] 智能路由器可以指智能化管理的路由器，其具有独立的操作系统，用户可以自行 安装各种应用，也可以开发各种扩展功能插件，做到网络和设备的智能化管理。智能路由器 的产品定位和产品特点如下表所示。
[0056]
[0058] 本申请实施例基于现有的智能路由器操作系统和应用插件机制，新增端到端的业 务质量监测功能，具体包括"生成探测报文"、"端到端业务质量探测"以及"智能告警及上 报"三部分。
[0059] 考虑到实用的典型性和实现的复杂性，本申请实施例仅以网页、视频、文件三种应 用作为示例进行探测。
[0060] 智能路由器将自动生成的探测消息周期性或按需发送至某个ISP内容源，在具体 实施时，可能是发送到边缘⑶N节点、汇聚中心⑶N节点或者ISP源网站。
[0061] 1.家庭智能路由器开启探测功能，自动构造传输层链接建立请求报文；
[0062] 2.家庭智能路由器随机选择某个ISP内容源，将探测报文发送至该目的地，根据 实际情况此请求报文可能发送至边缘⑶N、汇聚中心⑶N或ISP服务器（ISPServer);
[0063] 3.传输层链接完成建立后，继续构造并发起业务层探测请求，将业务层探测请求 报文发送至ISP内容源，直至完成一次完整业务，一次探测完成；
[0064] 4.家庭智能路由器依照《宽带速率的测试方法用户上网体验》规范标准的业务质 量属性及判断方式分析业务质量，探测的分析结果可以缓存在智能路由器本地内存中。
[0065] 具体的业务类型及用户体验判断方式如下表所示。
[0066]
[0067]
[0068] 某用户在一天中可能出现多次测速的数据，为了得到更客观的数据，可以对该用 户的多次测速数据进行算术平均，得到统计值，即为该用户的测速数据。对于同一用户在多 天测速数据，先按照上述方法统计出每天的测速数据，然后平均每天的测试数据进行算术 平均得到该用户的测速数据，同一用户在一段时期内的测速数据算一个样本。
[0069] 对各省份、市和地区的采样样本值进行算术平均处理，以此均值作为该地区的业 务质量数据。以某区域的可用下载速率为例，若选取样本总数为M，每个样本的测试结果 为Vji= 1，2, ...M)，则该区域的某种业务的业务质量检测结果由所有样本平均值得到，
[0070] 智能路由器对每个业务的体验效果设定合理区间门限，当某个业务质量的探测结 果超出合理门限时则认为网络出现异常。此时路由器自动生成告警信息，向运行维护人员 上报告警，并附送分析结果。
[0071] 本申请实施例从研宄和解决宽带内容体验监测的角度考虑，在一定程度上解决了 端到端业务质量监测手段匮乏的问题，能够在不影响宽带网络使用的前提下辅助运行维护 人员进行业务质量评测，优化CDN网络部署，提升用户体验。
[0072] 基于同一发明构思，本申请实施例还提出了一种路由器，由于该路由器解决问题 的原理与一种业务质量探测方法相似，因此，该路由器的实施可以参见方法的实施，重复之 处不再赘述。
[0073] 图5示出了本申请实施例中路由器的结构示意图，如图所示，路由器可以包括：
[0074] 探测报文生成模块501，用于根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测 请求报文；
[0075] 业务质量探测模块502,用于将生成的业务层探测请求报文发送至ISP内容源，并 根据业务完成数据按照预设判断方式分析业务质量；
[0076] 告警上报模块503,用于当业务质量探测结果超出预设门限时，上报告警信息。
[0077] 本申请实施例提供了一种具有端到端业务体验监测功能的智能路由器，实时监测 各种应用的访问数据，自动分析其中的关键指标，及时了解从家庭接入端到ISP内容源端 的端到端业务质量，辅助运营商及时发现网络问题，进行网络资源优化及问题主动预防，增 强宽带用户体验，提高运营商竞争力。
[0078] 实施中，所述探测报文生成模块可以进一步用于在传输层链接建立之前，生成传 输层链接建立请求报文；所述业务质量探测模块可以进一步用于将生成的传输层链接建立 请求报文发送至ISP内容源。
[0079] 实施中，所述探测报文生成模块可以具体用于根据HTTP为网页类应用生成业务 层探测请求报文，所述业务质量探测模块可以具体用于将所述页面访问请求报文发送至预 设目标网站服务器，根据页面响应时间和页面下载速率分析网页类应用的业务质量。
[0080] 实施中，所述探测报文生成模块可以具体用于根 据RTSP协议为视频流媒体类应 用生成业务层探测请求报文，所述业务质量探测模块可以具体用于将所述视频观看请求报 文发送至预设视频提供服务器，并在视频观看过程中监视视频下载速率的变化情况，根据 平均下载速率分析视频流媒体类应用的业务质量。
[0081] 实施中，所述探测报文生成模块可以具体用于根据FTP为文件下载类应用生成业 务层探测请求报文，所述业务质量探测模块可以具体用于将所述文件下载请求报文发送至 预设目标网站服务器，并根据文件下载时间和文件下载速率分析文件下载类应用的业务质 量。
[0082] 在具体实施中，本申请实施例所提供的路由器，可以包括有路由器接口、转发引擎 以及控制单元，控制单元可以包括上述的探测报文生成模块、业务质量探测模块以及告警 上报t旲块。
[0083] 图6示出了本申请实施例中路由器的整体结构示意图，如图6所示，下面进行说 明。
[0084] 其中，路由器接口可以分别与转发引擎、探测报文生成模块、告警上报模块相连 接，用于传输数据DATA;转发引擎则可以是现有路由器所具有的路由转发模块。
[0085] 为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。 当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
[0086] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产 品的形式。
[0087] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一 流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算 机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理 器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生 用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能 的装置。
[0088] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。
[0089] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图 一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0090] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
【主权项】
1. 一种业务质量探测方法，其特征在于，包括如下步骤： 路由器根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测请求报文； 路由器将生成的业务层探测请求报文发送至互联网服务提供商ISP内容源，并根据业 务完成数据按照预设判断方式分析业务质量； 当业务质量探测结果超出预设门限时，所述路由器上报告警信息。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括： 在传输层链接建立之前，所述路由器生成传输层链接建立请求报文；将生成的传输层 链接建立请求报文发送至ISP内容源，并根据连接建立的完成时间分析传输层建立质量。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由器根据超文本传输协议HTTP为 网页类应用生成页面访问请求报文，并将所述页面访问请求报文发送至预设目标网站服务 器，根据页面响应时间和页面下载速率分析网页类应用的业务质量。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由器根据实时流传输协议RTSP为视 频流媒体类应用生成视频观看请求报文，并将所述视频观看请求报文发送至预设视频提供 服务器，并在视频观看过程中监视视频下载速率的变化情况，根据平均下载速率分析视频 流媒体类应用的业务质量。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由器根据文件传输协议FTP为文件 下载类应用生成文件下载请求报文，并将所述文件下载请求报文发送至预设目标网站服务 器，并根据文件下载时间和文件下载速率分析文件下载类应用的业务质量。6. -种路由器，其特征在于，包括： 探测报文生成模块，用于根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测请求报 文； 业务质量探测模块，用于将生成的业务层探测请求报文发送至互联网服务提供商ISP 内容源，并根据业务完成数据按照预设判断方式分析业务质量； 告警上报模块，用于当业务质量探测结果超出预设门限时，上报告警信息。7. 如权利要求6所述的路由器，其特征在于，所述探测报文生成模块进一步用于在传 输层链接建立之前，生成传输层链接建立请求报文；所述业务质量探测模块进一步用于将 生成的传输层链接建立请求报文发送至ISP内容源，并根据连接建立的完成时间分析传输 层建立质量。8. 如权利要求6所述的路由器，其特征在于，所述探测报文生成模块具体用于根据超 文本传输协议HTTP为网页类应用生成页面访问请求报文，所述业务质量探测模块具体用 于将所述页面访问请求报文发送至预设目标网站服务器，根据页面响应时间和页面下载速 率分析网页类应用的业务质量。9. 如权利要求6所述的路由器，其特征在于，所述探测报文生成模块具体用于根据实 时流传输协议RTSP为视频流媒体类应用生成视频观看请求报文，所述业务质量探测模块 具体用于将所述视频观看请求报文发送至预设视频提供服务器，并在视频观看过程中监视 视频下载速率的变化情况，根据平均下载速率分析视频流媒体类应用的业务质量。10. 如权利要求6所述的路由器，其特征在于，所述探测报文生成模块具体用于根据文 件传输协议FTP为文件下载类应用生成文件下载请求报文，所述业务质量探测模块具体用 于将所述文件下载请求报文发送至预设目标网站服务器，并根据文件下载时间和文件下载 速率分析文件下载类应用的业务质量。
【专利摘要】本申请提供了一种业务质量探测方法及路由器，所述路由器包括：探测报文生成模块，用于根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测请求报文；业务质量探测模块，用于将生成的业务层探测请求报文发送至ISP内容源，并根据业务完成数据分析业务质量；告警上报模块，用于当业务质量探测结果超出预设门限时，上报告警信息。本申请实施例所提供的方案，可以根据TCP/IP应用层协议为每种应用生成业务层探测请求报文，并将所述业务层探测请求报文发送至ISP内容源，实时监测各个业务的访问数据，根据业务探测响应时间和业务数据量分析业务质量，及时了解家庭接入端到ISP内容源端的端到端业务质量，进而辅助运营商及时进行网络资源优化及问题主动预防。
【IPC分类】H04L12/803, H04L12/729, H04L12/701, H04L12/24
【公开号】CN104883298
【申请号】CN201510323843
【发明人】黄鹤, 赵伟, 刘隽诗, 田康叶, 李远志, 董正浩, 梁剑钊
【申请人】中国通信建设集团设计院有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月12日