TW201438486A

TW201438486A - 測試寬頻網路效能之方法及裝置

Info

Publication number: TW201438486A
Application number: TW102110209A
Authority: TW
Inventors: Hsuan-Yu Lin; Chi-Hsuan Huang; Tsung-Han Lee
Original assignee: Telecom Technology Ct
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-10-01
Also published as: TWI472239B; CN104065527A

Abstract

本發明提供一種測試寬頻網路效能之方法及裝置，該方法包含：定時監測寬頻數據機之封包流量，其中寬頻數據機係透過寬頻路由器(broadband router)之廣域網路埠(WAN port)連接至寬頻路由器，寬頻數據機之上傳與下載封包流量係透過流入或流出廣域網路埠之封包流量計算；及當寬頻數據機封包流量低於一臨界值，將執行一寬頻網路效能測試。

Description

測試寬頻網路效能之方法及裝置

本發明係關於一種測試網路效能之方法及裝置，特別是一種測試寬頻網路效能之方法及裝置。

近年來寬頻網路逐漸普及，多種寬頻技術例如利用光纖的FTTx(Fiber To The x)，或是利用銅質雙絞線的xDSL(x Digital Subscriber Line)支援各種寬頻服務，而根據資料顯示，我國寬頻網路之裝設率已超過80%。雖然寬頻技術有著長足的發展，硬體的佈建也逐漸普及，然而寬頻網路使用者實際使用之頻寬，仍受到寬頻業者所提供之網路品質以及用戶數等因素所影響，因而不同使用者在不同的時間，針對相同之寬頻服務會有著不同的使用經驗；因此對於一寬頻使用者而言，能夠了解其使用之寬頻服務之效能(例如實際之上傳速率及下載速率)，而對寬頻業者所提供之服務，做出客觀的評價，將是相當重要。

目前有許多的測試軟體，可針對不同的網路服務及協定，測試寬頻效能；例如由NLANR(National Laboratory for Applied Network Research)的DAST(Distributed Application Support Team)所開發的Iperf，係以TCP協定(Transmission Control Protocol)之封包流量，來估算網路效能；此外，如Wireshark Team所開發之網路封包分析軟體Wireshark，亦具有相同之功能。

雖然上述軟體均相當普及，但在寬頻效能的量測上仍受到相當的限制，其原因在於該等軟體，僅安裝於個別之主機。目前業者所提供寬頻服務之頻寬均相當大，一般用戶(不論是企業用戶或是家庭用戶)，會以不同之方式分享同一用戶門號、同一專線(leased line)之頻寬，例如企業用戶會建置內部區域網路(LAN,Local Area Network)，又或是家庭用戶使用頻寬分享器；不論採取何種方法，在同一時間內，可能有多台主機同時分享同一專線之頻寬，而安裝於個別主機的寬頻測試軟體在執行測試時，為測得該寬頻服務之最佳效能，將儘可能的佔用可用之頻寬，但該軟體卻不一定能佔用到大部分的頻寬(需視分享同一專線頻寬之其他主機使用網路的狀況而定)，因此執行寬頻測試軟體往往獲得不正確的測試結果，並且在測試執行時，影響同一專線的其他使用者。綜上所述，為得到正確之測試結果，在執行上述寬頻測試軟體時，必須確認沒有其他主機正在占用同一專線的頻寬(或占用率極低)，因此此類測試方法在使用上仍相當受限，自動測試的目標亦難以達成。

為解決上述問題，以達到正確、有效率、並且自動化測試寬頻網路效能之目的，本發明提供一種測試寬頻網路效能之方法，包含：定時監測寬頻數據機之封包流量，其中寬頻數據機係透過寬頻路由器(broadband router)之廣域網路埠(WAN port)連接至寬頻路由器，寬頻數據機之封包流量係透過流入或流出該廣域網路埠之封包流量計算；及當寬頻數據機之封包流量低於一臨界值，執行寬頻網路效能測試。

本發明復提供一種具有寬頻網路效能測試功能之寬頻路由器，其包含：處理器；及儲存裝置；其中儲存裝置儲存寬頻網路效能測試程式，處理器執行寬頻網路效能測試程式，寬頻網路效能測試程式包含下列程序：定時監測寬頻數據機之封包流量，其中寬頻數據機係透過寬頻路由器之廣域網路埠連接至寬頻路由器，寬頻數據機之封包流量係透過流入或流出該廣域網路埠之封包流量計算；及當寬頻數據機之封包流量低於一臨界值，執行寬頻網路效能測試。

在本發明所提供測試寬頻網路效能之方法中，寬頻數據機係連接至一寬頻路由器，由該寬頻路由器將寬頻資源(頻寬)，分享至不同之主機，其中該寬頻路由器或為一有線路由器、或為一無線路由器、亦可能切換為單純無線頻寬分享器(access point)之操作模式。在此連接架構下，由流入或流出該寬頻路由器廣域網路埠之封包流量，即可監測該寬頻資源的使用狀況，在該封包流量遠低於該寬頻數據機頻寬(attainable rate)的狀況下，適合執行寬頻效能測試，其原因在於一方面可獲得較正確之測試結果，一方面不影響寬頻的使用者；此一定時之程序，可在一特定之時間執行，亦可每間隔一固定之時間區間，週期性地執行。

由於某些寬頻數據機，本身即具有無線頻寬分享器之功能，此種寬頻數據機包含無線模組，可透過該無線模組與主機連線，使該主機直接分享寬頻資源，在此一架構下，寬頻資源的使用者除了透過寬頻路由器連接之主機外，尚包含直接與該寬頻數據機連接之主機；為正確監測該寬頻資源的使用情況，該封包流量尚包含透過該無線模組所接收或傳輸之封包流量。

如上所述，在該封包流量遠低於該寬頻數據機頻寬的狀況下，適合執行寬頻效能測試，該封包流量之臨界值可視實際需求設定之，例如一較低之臨界值，將帶來較正確之測試結果，而一較高之臨界值，將使得測試較頻繁而結果較不精準；一般而言該臨界值為該寬頻數據機頻寬之1%至15%。

在本發所提供之方法中，可以多種測試來評估寬頻網路效能，其中可執行的測試包含但不限於：檔案傳輸協定(FTP)上傳速率測試、FTP下載速率測試、超文件傳輸協定(HTTP)上傳速率測試、HTTP下載速率測試、傳輸控制協定(TCP)封包流量測試、網頁開啟速率測試以及網路延遲測試(Packet Latency)等。

目前大多數的寬頻服務，上傳與下載係配置於不同頻帶，且上傳與下載的頻寬並不對稱(下載頻寬遠大於上傳之頻寬)，在此情況下，監測該寬頻資源的使用狀況，應區分為上傳頻寬的使用狀況及下載頻寬的使用狀況；當所欲執行的測試相關於該寬頻資源的上傳頻寬時，則以流出上述廣域網路埠之封包以及透過上述寬頻數據機無線模組接收之封包流量總和，評估該寬頻資源上傳頻寬的使用率，當該使用率低於一預定值時，則執行該測試。當所欲執行的測試相關於該寬頻資源的下載頻寬時，則以流入上述廣域網路埠之封包以及透過上述寬頻數據機無線模組傳輸之封包流量總和，評估該寬頻資源下載頻寬的使用率，當該使用率低於一預定值時，則執行該測試。本發明亦不排除在執行任一測試前，須確認該寬頻資源之上傳頻寬使用率及下載頻寬使用率分別低於預設之臨界值。

為便利使用者裝設具有寬頻網路效能測試功能之寬頻路由器，並且便利於更新該寬頻路由器，可透過網際網路(Internet)上之伺服器，設定該寬頻路由器之操作參數，該操作參數可選自下列群組：定時執行該寬頻網路效能測試之時間排程、受監測無線網路裝置之服務設定識別碼(SSID,Service Set Identification)、寬頻路由器之上傳與下載速率、寬頻網路效能測試時間區間之設定、封包流量臨界值、一檔案伺服器設定、及一網站網頁位址(URL)設定；而為使寬頻使用者可以透過網際網路查詢其所使用之寬頻服務之效能，該寬頻路由器可自動上傳寬頻網路效能測試結果至網際網路上之伺服器。

藉由本發明所提供測試寬頻網路效能之方法及裝置，結果正確及不影響寬頻使用者之寬頻網路效能測試，可被自動執行，以幫助寬頻使用者對寬頻業者所提供之服務，做出客觀評價。

以下將配合圖示詳細敘述例示實施例。然而，這些實施例可以包含於不同的形式中，且不應被解釋為用以限制本發明。這些實施例之提供使得本發明之揭露完整與完全，熟知此技術之人將能經由該些實施例了解本發明之範疇。

本發明第一實施例測試寬頻網路效能之方法，其簡單流程如第一圖所示；本實施例之系統架構圖如第二圖所示，其中一寬頻業者透過一寬頻數據機201提供一寬頻服務，使寬頻用戶可以連接至網際網路(Internet)202，寬頻戶使用一寬頻路由器200將該寬頻資源分享給主機210及主機220，其中寬頻路由器200係透過有線或無線之方式連接主機210及主機220，寬頻路由器200透過廣域網路埠連接至寬頻數據機201。在第二圖的系統架構中，寬頻路由器的主要功能，係在開放式通訊系統互聯參考模型(OSI,Open System Interconnection Reference Model)中的第三層傳遞封包，寬頻路由器200尚具有網路位址轉換(NAT,Network Address Translation)的功能，可以賦予主機210及主機220一虛擬之本地網路位址；而寬頻數據機201的主要功能，是在本地網路與廣域網路間傳遞封包。在本發明另一實施態樣中，寬頻路由器200可切換至一單純之無線網路頻寬分享器之操作模式，亦可達到分享頻寬之功能。

在本實施例中，寬頻路由器200具有寬頻網路效能測試之功能；根據第二圖所示之架構圖，該寬頻資源(頻寬)的使用狀況，可由寬頻數據機201之封包流量所反應，由於寬頻數據機201與寬頻路由器200係透過寬頻路由器200之廣域網路埠連接，上述封包流量可被寬頻路由器200所監測；寬頻路由器200可以在固定時點執行監測，亦可週期性地執行監測，當監測結果顯示該寬頻資源的頻寬使用率(上述封包流量)低於10%時，寬頻路由器200即執行一寬頻網路效能測試；寬頻路由器200可以針對不同之網路服務及不同之網路協定，執行多種不同之測試，以評估寬頻網路效能。

本實施例之一態樣，係利用TCP封包流量測試，來評估一下載頻寬100 Mbps之一寬頻線路，當該寬頻資源的下載頻寬使用率低於10%時，寬頻路由器200係執行一傳輸控制協定(TCP)封包流量測試，其中寬頻路由器200係下載一個或多個大小為10M bytes之檔案，藉由寬頻路由器200所收到的TCP封包數量計算出TCP封包流量，此流量反映出該寬頻線路下載之頻寬。第三圖(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、及(f)係分別下載一個、兩個、三個、四個、五個及十個上述檔案以進行TCP封包流量測試之結果，實驗結果顯示，不論下載一個或多個檔案，經由該寬頻線路下載檔案之最高速率大約為90 Mbps，亦即為該寬頻線路下載頻寬之90%；在本態樣中，Iperf及Wireshark兩軟體亦被執行，以驗證上述結果之正確性，而兩個測試軟體均顯示出近似的測試結果。

本實施例其他態樣，係利用檔案傳輸協定(FTP)上傳速率測試、FTP下載速率測試、超文件傳輸協定(HTTP)上傳速率測試、HTTP下載速率測試、以及網頁開啟速率測試，來評估一下傳頻寬為120 Mbps，上載頻寬為10 Mbps之一寬頻線路；第四圖(A)係為以FTP下載速率測試，長期評估該寬頻線路之結果；第四圖(B)係為以FTP上傳速率測試，長期評估該寬頻線路之結果；第五圖(A)係為以HTTP 下載速率測試，長期評估該寬頻線路之結果；第五圖(B)係為以HTTP上傳速率測試，長期評估該寬頻線路之結果；該等測試係透過上傳一大小為30Mb之檔案，或下載一大小為360Mb之檔案來計算該寬頻線路之效能。第六圖(A)與第六圖(B)則分別以開啟知名網站YAHOO及YOUTUBE首頁的速度，長期評估該寬頻線路之結果。

在本實施例中，上述測試結果係由寬頻路由器200自動上傳至一網際網路上之伺服器203，以供寬頻用戶參考。為便利使用者裝設寬頻路由器200，並且便利於更新寬頻路由器200之設定，一網際網路上之伺服器204可用以設定該寬頻路由器200之操作參數，舉例而言，何時執行該寬頻網路效能測試、週期性執行該寬頻網路效能測試之時間區間、寬頻路由器200之上傳與下載速率、執行測試之封包流量臨界值、下載檔案之檔案伺服器設定、或執行網頁開啟速率測試時的一網站網頁位址(URL)等設定，均可透過伺服器204而予以更新寬頻路由器；在本實施例一具體態樣中，在寬頻路由器200預先配置好的設定內，存有伺服器204的位置，當寬頻路由器200連接上網路之時或開始執行測試之時，會與伺服器204連結，獲取所需的參數。

本實施例中之寬頻路由器200，除具備連線功能之網路模組外，至少包含一處理器及一儲存裝置，該儲存裝置可能為硬碟、快閃記憶體或其他類似裝置。本實施例所揭示測試寬頻網路效能之方法，係透過一程式碼實現，該程式碼儲存於該儲存裝置並由該處理器執行，上述該寬頻路由器200之操作參數，亦儲存於該儲存裝置，而更新的操作參數，可透過伺服器204寫入寬頻路由器200。在本實施例另一具體態樣中，寬頻路由器200係透過一嵌入式開發平台(embedded develop platform)Openwrt所開發。

本發明第二實施例之系統架構圖如第七圖所示，包含寬頻路由器700、寬頻數據機701、網際網路702、網際網路上儲存測試結果之伺服器703、網際網路上設定路由器700操作參數之伺服器704、以及使用寬頻資源之主機710、720及730；各裝置之連接關係與第一實施例相同，除主機730係直接以無線方式與寬頻數據機701連接，並未透過寬頻路由器700；在本實施例中，寬頻數據機701包含一無線模組，使寬頻數據機701兼具有無線網路分享器之功能，因此主機730可直接與寬頻數據機701連接，而得以分享該寬頻資源。

在本實施例中，寬頻路由器700具有第一實施例中寬頻路由器200之所有功能，但由於主機730係直接以無線方式與寬頻數據機701連接，主機730所佔用之寬頻資源，並沒有反應在寬頻路由器700廣域網路埠之封包流量；為能準確監測寬頻數據機701之封包流量，寬頻路由器700尚需監測透過寬頻數據機701無線模組傳送及接收之封包流量，在本實施例一態樣中，執行此無線監測功能之硬體，為位於該寬頻路由器700內之一獨立無線監測模組，包含天線、接受器；而在本實施例另一態樣中，執行此無線監測功能之硬體，並非該寬頻路由器700內之一獨立無線監測模組，該無線監測功能係與該寬頻路由器700之其他功能，共用相同之硬體；在一具體態樣中，該寬頻路由器700 包含一天線系統，用以與主機720建立實體連線，並同時監測主機730與無線寬頻數據機701間之封包流量。此外，關於上述無線監測功能，尚有一技術難題需克服，此技術問題在於實際的環境中，可能同時有多個無線信號，該寬頻路由器700需要決定建立無線連結之對象，才能開始監測無線封包流量；在本實施例中，解決此一問題的技術手段為透過伺服器704，將該無線寬頻數據機701上無線模組之服務設定識別碼(SSID)寫入該寬頻路由器700，使寬頻路由器700能建立正確之無線連結，達成監測無線封包流量之功能，根據此無線封包流量與流出及流入寬頻路由器700廣域網路埠封包流量之總和，寬頻路由器700可根據如第一圖所示之流程，決定是否執行並完成寬頻網路效能測試，以確保該測試之結果正確性，並且不影響寬頻使用者710、720及730。

101、102、103、104、105‧‧‧步驟

200‧‧‧寬頻路由器

201‧‧‧寬頻數據機

202‧‧‧網際網路

203、204‧‧‧伺服器

210、220‧‧‧主機

700‧‧‧寬頻路由器

701‧‧‧寬頻數據機

702‧‧‧網際網路

703、704‧‧‧伺服器

710、720、730‧‧‧主機

第一圖係本發明第一實施例測試寬頻網路效能之方法流程圖。

第二圖係例示本發明第一實施例之系統架構圖，寬頻用戶透過本發明具有寬頻網路效能測試功能之寬頻路由器連接至寬頻數據機。

第三圖係本發明第一實施例，以TCP封包流量評估寬頻網路效能之結果。

第四圖(A)係以一FTP下載速率測試，長期評估一寬頻線路之結果。

第四圖(B)係以一FTP上傳速率測試，長期評估一寬頻線路之結果。

第五圖(A)係以一HTTP下載速率測試，長期評估一寬頻線路之結果。

第五圖(B)係以一HTTP上傳速率測試，長期評估一寬頻線路之結果。

第六圖(A)係以開啟知名網站YAHOO首頁之速率測試，長期評估一寬頻線路之結果。

第六圖(B)係以開啟知名網站YOUTUBE首頁之速率測試，長期評估一寬頻線路之結果。

第七圖係例示本發明第二實施例之系統架構圖，寬頻用戶透過本發明具有寬頻網路效能測試功能之寬頻路由器連接至具有頻寬分享器功能之寬頻數據機。

101‧‧‧步驟

102‧‧‧步驟

103‧‧‧步驟

104‧‧‧步驟

105‧‧‧步驟

Claims

一種測試寬頻網路效能之方法，包含：定時監測一寬頻數據機之封包流量，其中該寬頻數據機係透過一寬頻路由器(broadband router)之一廣域網路埠(WAN port)連接至該寬頻路由器，該寬頻數據機之封包流量係透過流入或流出該廣域網路埠之封包流量計算；及當該寬頻數據機之封包流量低於一臨界值，執行一寬頻網路效能測試。
如申請專利範圍第1項所述測試寬頻網路效能之方法，其中該寬頻數據機包含一無線模組，該寬頻數據機之封包流量尚包含透過該無線模組所傳輸或接收之封包流量。
如申請專利範圍第1項或第2項所述測試寬頻網路效能之方法，其中該臨界值為該寬頻數據機頻寬(attainable rate)之1%至15%。
如申請專利範圍第1項或第2項所述測試寬頻網路效能之方法，其中該寬頻網路效能測試可為檔案傳輸協定(FTP)上傳速率測試、FTP下載速率測試、超文件傳輸協定(HTTP)上傳速率測試、HTTP下載速率測試、傳輸控制協定(TCP)封包流量測試、網頁開啟速率測試以及網路延遲測試(Packet Latency)。
如申請專利範圍第1項或第2項所述測試寬頻網路效能之方法，尚包含：透過網際網路上之一第一伺服器，設定該寬頻路由器之至少一操作參數，該至少一操作參數可選自下列群組：定時執行該寬頻網路效能測試之時間排程、一受監測無線網路裝置之服務設定識別碼(SSID,Service Set Identification)、該寬頻路由器之上傳與下載速率、該寬頻網路效能測試時間區間之設定、該封包流量臨界值、一檔案伺服器設定、及一網站網頁位址(URL)設定。
如申請專利範圍第1項或第2項所述測試寬頻網路效能之方法，尚包含：上傳該寬頻網路效能測試結果至網際網路(Internet)上之一第二伺服器。
如申請專利範圍第1項或第2項所述測試寬頻網路效能之方法，其中該寬頻路由器可切換為一無線頻寬分享器(access point)之操作模式。
一種具有寬頻網路效能測試功能之寬頻路由器，其包含：一處理器；及一儲存裝置；其中該儲存裝置儲存一寬頻網路效能測試程式，該處理器執行該寬頻網路效能測試程式，該寬頻網路效能測試程式包含下列程序：定時監測一寬頻數據機之封包流量，其中該寬頻數據機係透過該寬頻路由器之一廣域網路埠連接至該寬頻路由器，該寬頻數據機之封包流量係透過流入或流出該廣域網路埠之封包流量計算；及當該寬頻數據機之封包流量低於一臨界值，執行一寬頻網路效能測試。
如申請專利範圍第8項所述之寬頻路由器，其中該寬頻數據機包含一無線模組，該寬頻數據機之封包流量尚包含透過該無線模組所傳輸或接收之封包流量。
如申請專利範圍第8項或第9項所述之寬頻路由器，其中該臨界值為該寬頻數據機頻寬(attainable rate)之1%至15%。
如申請專利範圍第8項或第9項所述之寬頻路由器，其中該寬頻網路效能測試可為FTP上傳速率測試、FTP下載速率測試、HTTP上傳速率測試、HTTP下載速率測試、TCP封包流量測試、網頁開啟速率測試以及網路延遲測試(Packet Latency)。
如申請專利範圍第8項或第9項所述之寬頻路由器，其中透過網際網路上之一第一伺服器，可設定該寬頻路由器之至少一操作參數，該至少一操作參數選自下列群組：定時執行該寬頻網路效能測試之時間排程、一受監測無線網路裝置之服務設定識別碼(SSID,Service Set Identification)、該寬頻路由器之上傳與下載速率、該寬頻網路效能測試時間區間之設定、該封包流量臨界值、一檔案伺服器設定、及一網站網頁位址(URL)設定。
如申請專利範圍第8項或第9項所述之寬頻路由器，其中該寬頻網路效能測試程式尚包含下列程序：上傳該寬頻網路效能測試結果至網際網路上之一第二伺服器。
如申請專利範圍第8項或第9項所述之寬頻路由器，其中該寬頻路由器可切換為一無線頻寬分享器(access point)之操作模式。