测试宽频网络性能的方法及装置制造方法

测试宽频网络性能的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种测试宽频网络性能的方法及装置，该方法包含：定时监测宽频数据机的封包流量，其中宽频数据机是通过宽频路由器的广域网络端口连接至宽频路由器，宽频数据机的上传与下载封包流量是通过流入或流出广域网络端口的封包流量计算；及当宽频数据机封包流量低于一临界值，将执行一宽频网络性能测试。
【专利说明】测试宽频网络性能的方法及装置

【技术领域】
[0001] 本发明是关于一种测试网络性能的方法及装置，特别是一种测试宽频网络性能的 方法及装置。

【背景技术】
[0002] 近年来宽频网络逐渐普及，多种宽频技术例如利用光纤的FTTx (Fiber To The X)，或是利用铜质双绞线的xDSL (X Digital Subscriber Line)支援各种宽频服务。虽然 宽频技术有着长足的发展，硬件的布建也逐渐普及，然而宽频网络使用者实际使用的频宽， 仍受到宽频业者所提供的网络品质以及用户数等因素所影响，因而不同使用者在不同的时 间，针对相同的宽频服务会有着不同的使用经验；因此对于一宽频使用者而言，能够了解其 使用的宽频服务的性能(例如实际的上传速率及下载速率)，而对宽频业者所提供的服务， 做出客观的评价，将是相当重要。
[0003] 目前有许多的测试软件，可针对不同的网络服务及协定，测试宽频性能；例如由 NLANR (National Laboratory for Applied Network Research)的 DAST (Distributed Application Support Team)所开发的 Iperf,是以 TCP 协定（Transmission Control Protocol)的封包流量，来估算网络性能；此外，如Wireshark Team所开发的网络封包分析 软件Wireshark，亦具有相同的功能。
[0004] 虽然上述软件均相当普及，但在宽频性能的量测上仍受到相当的限制，其原因在 于该等软件，仅安装于个别的主机。目前业者所提供宽频服务的频宽均相当大，一般用户 (不论是企业用户或是家庭用户），会以不同的方式分享同一用户门号、同一专线（leased line)的频宽，例如企业用户会建置内部区域网络（LAN, Local Area Network)，又或是家庭 用户使用频宽分享器；不论采取何种方法，在同一时间内，可能有多台主机同时分享同一专 线的频宽，而安装于个别主机的宽频测试软件在执行测试时，为测得该宽频服务的最佳性 能，将尽可能的占用可用的频宽，但该软件却不一定能占用到大部分的频宽（需视分享同一 专线频宽的其他主机使用网络的状况而定)，因此执行宽频测试软件往往获得不正确的测 试结果，并且在测试执行时，影响同一专线的其他使用者。综上所述，为得到正确的测试结 果，在执行上述宽频测试软件时，必须确认没有其他主机正在占用同一专线的频宽（或占 用率极低），因此此类测试方法在使用上仍相当受限，自动测试的目标亦难以达成。


【发明内容】

[0005] 为解决上述问题，以达到正确、有效率、并且自动化测试宽频网络性能的目的，本 发明提供一种测试宽频网络性能的方法，包含：定时监测宽频数据机的封包流量，其中宽频 数据机是通过宽频路由器（broadband router)的广域网络端口（WAN port)连接至宽频路 由器，宽频数据机的封包流量是通过流入或流出该广域网络端口的封包流量计算；及当宽 频数据机的封包流量低于一临界值，执行宽频网络性能测试。
[0006] 本发明复提供一种具有宽频网络性能测试功能的宽频路由器，其包含：处理器； 及储存装置；其中储存装置储存宽频网络性能测试程序，处理器执行宽频网络性能测试程 序，宽频网络性能测试程序包含下列程序：定时监测宽频数据机的封包流量，其中宽频数据 机是通过宽频路由器的广域网络端口连接至宽频路由器，宽频数据机的封包流量是通过流 入或流出该广域网络端口的封包流量计算；及当宽频数据机的封包流量低于一临界值，执 行宽频网络性能测试。
[0007] 在本发明所提供测试宽频网络性能的方法中，宽频数据机连接至一宽频路由器， 由该宽频路由器将宽频资源(频宽)，分享至不同的主机，其中该宽频路由器或为一有线路 由器、或为一无线路由器、亦可能切换为单纯无线频宽分享器（access point)的操作模式。 在此连接架构下，由流入或流出该宽频路由器广域网络端口的封包流量，即可监测该宽频 资源的使用状况，在该封包流量远低于该宽频数据机频宽（attainable rate)的状况下，适 合执行宽频性能测试，其原因在于一方面可获得较正确的测试结果，一方面不影响宽频的 使用者；此一定时的程序，可在一特定的时间执行，亦可每间隔一固定的时间区间，周期性 地执行。
[0008] 由于某些宽频数据机，本身即具有无线频宽分享器的功能，此种宽频数据机包含 无线模块，可通过该无线模块与主机连线，使该主机直接分享宽频资源，在此一架构下，宽 频资源的使用者除了通过宽频路由器连接的主机外，尚包含直接与该宽频数据机连接的主 机；为正确监测该宽频资源的使用情况，该封包流量尚包含通过该无线模块所接收或传输 的封包流量。
[0009] 如上所述，在该封包流量远低于该宽频数据机频宽的状况下，适合执行宽频性能 测试，该封包流量的临界值可视实际需求设定的，例如一较低的临界值，将带来较正确的测 试结果，而一较高的临界值，将使得测试较频繁而结果较不精准；一般而言该临界值为该宽 频数据机频宽的1%至15%。
[0010] 在本发所提供的方法中，可以多种测试来评估宽频网络性能，其中可执行的测试 包含但不限于：文件传输协定（FTP)上传速率测试、FTP下载速率测试、超文件传输协定 (HTTP )上传速率测试、HTTP下载速率测试、传输控制协定（TCP )封包流量测试、网页开启速 率测试以及网络延迟测试（Packet Latency)等。 toon]目前大多数的宽频服务，上传与下载配置于不同频带，且上传与下载的频宽并不 对称（下载频宽远大于上传的频宽），在此情况下，监测该宽频资源的使用状况，应区分为 上传频宽的使用状况及下载频宽的使用状况；当所欲执行的测试相关于该宽频资源的上 传频宽时，则以流出上述广域网络端口的封包以及通过上述宽频数据机无线模块接收的封 包流量总和，评估该宽频资源上传频宽的使用率，当该使用率低于一预定值时，则执行该测 试。当所欲执行的测试相关于该宽频资源的下载频宽时，则以流入上述广域网络端口的封 包以及通过上述宽频数据机无线模块传输的封包流量总和，评估该宽频资源下载频宽的使 用率，当该使用率低于一预定值时，则执行该测试。本发明亦不排除在执行任一测试前，须 确认该宽频资源的上传频宽使用率及下载频宽使用率分别低于预设的临界值。
[0012] 为便利使用者装设具有宽频网络性能测试功能的宽频路由器，并且便利于更新该 宽频路由器，可通过网际网络（Internet)上的服务器，设定该宽频路由器的操作参数，该操 作参数可选自下列群组：定时执行该宽频网络性能测试的时间排程、受监测无线网络装置 的服务设定识别码（SSID, Service Set Identification)、宽频路由器的上传与下载速率、 宽频网络性能测试时间区间的设定、封包流量临界值、一文件服务器设定、及一网站网页地 址（URL)设定；而为使宽频使用者可以通过网际网络查询其所使用的宽频服务的性能，该 宽频路由器可自动上传宽频网络性能测试结果至网际网络上的服务器。
[0013] 通过本发明所提供测试宽频网络性能的方法及装置，结果正确及不影响宽频使用 者的宽频网络性能测试，可被自动执行，以帮助宽频使用者对宽频业者所提供的服务，做出 客观评价。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0015] 图1是本发明第一实施例测试宽频网络性能的方法流程图。
[0016] 图2是例示本发明第一实施例的系统架构图，宽频用户通过本发明具有宽频网络 性能测试功能的宽频路由器连接至宽频数据机。
[0017] 图3中包含的（a)至（f)是本发明第一实施例，以TCP封包流量评估宽频网络性能 的结果。
[0018] 图4A是以一 FTP下载速率测试，长期评估一宽频线路的结果。
[0019] 图4B是以一 FTP上传速率测试，长期评估一宽频线路的结果。
[0020] 图5A是以一 HTTP下载速率测试，长期评估一宽频线路的结果。
[0021] 图5B是以一 HTTP上传速率测试，长期评估一宽频线路的结果。
[0022] 图6A是以开启知名网站YAHOO首页的速率测试，长期评估一宽频线路的结果。
[0023] 图6B是以开启知名网站YOUTUBE首页的速率测试，长期评估一宽频线路的结果。
[0024] 图7是举例本发明第二实施例的系统架构图，宽频用户通过本发明具有宽频网络 性能测试功能的宽频路由器连接至具有频宽分享器功能的宽频数据机。
[0025] 附图标号说明：
[0026] 步骤 101、102、103、104、105
[0027] 宽频路由器 200
[0028] 宽频数据机 201
[0029] 网际网络 202
[0030] 服务器 203、204
[0031] 主机 210、220
[0032] 宽频路由器 700
[0033] 宽频数据机 701
[0034] 网际网络 702
[0035] 服务器 703、704
[0036] 主机 710、720、730

【具体实施方式】
[0037] 以下将配合图示详细叙述例示实施例。然而，这些实施例可以包含于不同的形式 中，且不应被解释为用以限制本发明。这些实施例的提供使得本发明的揭露完整与完全，本 领域技术人员将能经由该些实施例了解本发明的范畴。
[0038] 本发明第一实施例测试宽频网络性能的方法，其简单流程如图1所示；本实施例 的系统架构图如图2所示，其中一宽频业者通过一宽频数据机201提供一宽频服务，使宽 频用户可以连接至网际网络（Internet) 202,宽频用户使用一宽频路由器200将该宽频 资源分享给主机210及主机220,其中宽频路由器200是通过有线或无线的方式连接主机 210及主机220,宽频路由器200通过广域网络端口连接至宽频数据机201。在图2的系 统架构中，宽频路由器的主要功能，是在开放式通信系统互联参考模型（〇SI，Open System Interconnection Reference Model)中的第三层传递封包，宽频路由器200尚具有网络地 址转换（NAT，Network Address Translation)的功能，可以赋予主机210及主机220各一 虚拟的本地网络地址；而宽频数据机201的主要功能，是在本地网络与广域网络间传递封 包。在本发明另一实施态样中，宽频路由器200可切换至一单纯的无线网络频宽分享器的 操作模式，亦可达到分享频宽的功能。
[0039] 在本实施例中，宽频路由器200具有宽频网络性能测试的功能；根据图2所示的架 构图，该宽频资源(频宽）的使用状况，可由宽频数据机201的封包流量所反应，由于宽频数 据机201与宽频路由器200是通过宽频路由器200的广域网络端口连接，上述封包流量可 被宽频路由器200所监测；宽频路由器200可以在固定时点执行监测，亦可周期性地执行 监测，当监测结果显示该宽频资源的频宽使用率（上述封包流量）低于10%时，宽频路由器 200即执行一宽频网络性能测试；宽频路由器200可以针对不同的网络服务及不同的网络 协定，执行多种不同的测试，以评估宽频网络性能。
[0040] 本实施例的一态样，是利用TCP封包流量测试，来评估一下载频宽100Mbps的一宽 频线路，当该宽频资源的下载频宽使用率低于10%时，宽频路由器200是执行一传输控制协 定（TCP)封包流量测试，其中宽频路由器200是下载一个或多个大小为10M bytes的文件， 通过宽频路由器200所收到的TCP封包数量计算出TCP封包流量，此流量反映出该宽频线 路下载的频宽。图3中包含的（a)、（b)、（c)、（d)、（e)及（f)是分别下载一个、两个、三个、 四个、五个及十个上述文件以进行TCP封包流量测试的结果，实验结果显示，不论下载一个 或多个文件，经由该宽频线路下载文件的最高速率大约为90Mbps，亦即为该宽频线路下载 频宽的90% ;在本态样中，Iperf及Wireshark两软件亦被执行，以验证上述结果的正确性， 而两个测试软件均显示出近似的测试结果。
[0041] 本实施例其他态样，是利用文件传输协定（FTP)上传速率测试、FTP下载速率测 试、超文件传输协定（HTTP )上传速率测试、HTTP下载速率测试、以及网页开启速率测试，来 评估一下传频宽为120Mbps，上载频宽为10Mbps的一宽频线路；图4A为以FTP下载速率测 试，长期评估该宽频线路的结果；图4B为以FTP上传速率测试，长期评估该宽频线路的结 果；图5A为以HTTP下载速率测试，长期评估该宽频线路的结果；图5B为以HTTP上传速率 测试，长期评估该宽频线路的结果；该等测试是通过上传一大小为30Mb的文件，或下载一 大小为360Mb的文件来计算该宽频线路的性能。图6A与图6B则分别以开启知名网站YAHOO 及YOUTUBE首页的速度，长期评估该宽频线路的结果。
[0042] 在本实施例中，上述测试结果由宽频路由器200自动上传至一网际网络上的服务 器203,以供宽频用户参考。为便利使用者装设宽频路由器200,并且便利于更新宽频路由 器200的设定，一网际网络上的服务器204可用以设定该宽频路由器200的操作参数，举例 而言，何时执行该宽频网络性能测试、周期性执行该宽频网络性能测试的时间区间、宽频路 由器200的上传与下载速率、执行测试的封包流量临界值、下载文件的文件服务器设定、或 执行网页开启速率测试时的一网站网页地址（URL)等设定，均可通过服务器204而予以更 新宽频路由器；在本实施例一具体态样中，在宽频路由器200预先配置好的设定内，存有服 务器204的位置，当宽频路由器200连接上网络之时或开始执行测试之时，会与服务器204 连结，获取所需的参数。
[0043] 本实施例中的宽频路由器200,除具备连线功能的网络模块外，至少包含一处理器 及一储存装置，该储存装置可能为硬盘、闪存或其他类似装置。本实施例所揭示测试宽频 网络性能的方法，是通过一程序码实现，该程序码储存于该储存装置并由该处理器执行，上 述该宽频路由器200的操作参数，亦储存于该储存装置，而更新的操作参数，可通过服务器 204写入宽频路由器200。在本实施例另一具体态样中，宽频路由器200是通过一嵌入式开 发平台（embedded develop platform) Openwrt 所开发。
[0044] 本发明第二实施例的系统架构图如图7所示，包含宽频路由器700、宽频数据机 701、网际网络702、网际网络上储存测试结果的服务器703、网际网络上设定路由器700操 作参数的服务器704、以及使用宽频资源的主机710、720及730 ;各装置的连接关系与第一 实施例相同，除主机730直接以无线方式与宽频数据机701连接，并未通过宽频路由器700 ; 在本实施例中，宽频数据机701包含一无线模块，使宽频数据机701兼具有无线网络分享器 的功能，因此主机730可直接与宽频数据机701连接，而得以分享该宽频资源。
[0045] 在本实施例中，宽频路由器700具有第一实施例中宽频路由器200的所有功能，但 由于主机730直接以无线方式与宽频数据机701连接，主机730所占用的宽频资源，并没有 反应在宽频路由器700广域网络端口的封包流量；为能准确监测宽频数据机701的封包流 量，宽频路由器700尚需监测通过宽频数据机701无线模块传送及接收的封包流量，在本实 施例一态样中，执行此无线监测功能的硬件，为位于该宽频路由器700内的一独立无线监 测模块，包含天线、接受器；而在本实施例另一态样中，执行此无线监测功能的硬件，并非该 宽频路由器700内的一独立无线监测模块，该无线监测功能是与该宽频路由器700的其他 功能，共用相同的硬件；在一具体态样中，该宽频路由器700包含一天线系统，用以与主机 720建立实体连线，并同时监测主机730与无线宽频数据机701间的封包流量。此外，关于上 述无线监测功能，尚有一技术难题需克服，此技术问题在于实际的环境中，可能同时有多个 无线信号，该宽频路由器700需要决定建立无线连结的对象，才能开始监测无线封包流量； 在本实施例中，解决此一问题的技术手段为通过服务器704,将该无线宽频数据机701上无 线模块的服务设定识别码（SSID)写入该宽频路由器700,使宽频路由器700能建立正确的 无线连结，达成监测无线封包流量的功能，根据此无线封包流量与流出及流入宽频路由器 700广域网络端口封包流量的总和，宽频路由器700可根据如图1所示的流程，决定是否执 行并完成宽频网络性能测试，以确保该测试的结果正确性，并且不影响宽频使用者710、720 及 730。
[0046] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保 护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种测试宽频网络性能的方法，其特征在于，包含： 定时监测一宽频数据机的封包流量，其中所述宽频数据机通过一宽频路由器的一广域 网络端口连接至所述宽频路由器，所述宽频数据机的封包流量通过流入或流出所述广域网 络端口的封包流量计算；及 当所述宽频数据机的封包流量低于一临界值，执行一宽频网络性能测试。
2. 根据权利要求1所述的测试宽频网络性能的方法，其特征在于，所述宽频数据机包 含一无线模块，所述宽频数据机的封包流量尚包含通过所述无线模块所传输或接收的封包 流量。
3. 根据权利要求1或2所述的测试宽频网络性能的方法，其特征在于，所述临界值为所 述宽频数据机频宽的1%至15%。
4. 根据权利要求1或2所述的测试宽频网络性能的方法，其特征在于，所述宽频网络 性能测试可为文件传输协定上传速率测试、FTP下载速率测试、超文件传输协定上传速率测 试、HTTP下载速率测试、传输控制协定封包流量测试、网页开启速率测试以及网络延迟测 试。
5. 根据权利要求1或2所述的测试宽频网络性能的方法，其特征在于，尚包含： 通过网际网络上的一第一服务器，设定所述宽频路由器的至少一操作参数，所述至少 一操作参数可选自下列群组：定时执行所述宽频网络性能测试的时间排程、一受监测无线 网络装置的服务设定识别码、所述宽频路由器的上传与下载速率、所述宽频网络性能测试 时间区间的设定、所述封包流量临界值、一文件服务器设定、及一网站网页地址设定。
6. 根据权利要求1或2所述的测试宽频网络性能的方法，其特征在于，尚包含： 上传所述宽频网络性能测试结果至网际网络上的一第二服务器。
7. 根据权利要求1或2所述的测试宽频网络性能的方法，其特征在于，所述宽频路由器 可切换为一无线频宽分享器的操作模式。
8. -种具有宽频网络性能测试功能的宽频路由器，其特征在于，包含： 一处理器；及 一储存装置； 其中所述储存装置储存一宽频网络性能测试程序，所述处理器执行所述宽频网络性能 测试程序，所述宽频网络性能测试程序包含下列程序： 定时监测一宽频数据机的封包流量，其中所述宽频数据机通过所述宽频路由器的一广 域网络端口连接至所述宽频路由器，所述宽频数据机的封包流量通过流入或流出所述广域 网络端口的封包流量计算；及 当所述宽频数据机的封包流量低于一临界值，执行一宽频网络性能测试。
9. 根据权利要求8所述的宽频路由器，其特征在于，所述宽频数据机包含一无线模块， 所述宽频数据机的封包流量尚包含通过所述无线模块所传输或接收的封包流量。
10. 根据权利要求8或9所述的宽频路由器，其特征在于，所述临界值为所述宽频数据 机频宽的1%至15%。
11. 根据权利要求8或9所述的宽频路由器，其特征在于，所述宽频网络性能测试可为 FTP上传速率测试、FTP下载速率测试、HTTP上传速率测试、HTTP下载速率测试、TCP封包流 量测试、网页开启速率测试以及网络延迟测试。
12. 根据权利要求8或9所述的宽频路由器，其特征在于，通过网际网络上的一第一服 务器，可设定所述宽频路由器的至少一操作参数，所述至少一操作参数选自下列群组：定时 执行所述宽频网络性能测试的时间排程、一受监测无线网络装置的服务设定识别码、所述 宽频路由器的上传与下载速率、所述宽频网络性能测试时间区间的设定、所述封包流量临 界值、一文件服务器设定、及一网站网页地址设定。
13. 根据权利要求8或9所述的宽频路由器，其特征在于，所述宽频网络性能测试程序 尚包含下列程序：上传所述宽频网络性能测试结果至网际网络上的一第二服务器。
14. 根据权利要求8或9所述的宽频路由器，其特征在于，所述宽频路由器可切换为一 无线频宽分享器的操作模式。
【文档编号】H04L12/26GK104065527SQ201310175308
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】林炫佑, 黄继玄, 李宗翰 申请人:财团法人电信技术中心