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一种网络质量分析方法和装置

阅读：951发布：2023-12-26

专利汇可以提供一种网络质量分析方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种网络质量分析方法，包括如下步骤：S1带外数据采集，S2带外数据处理，S3带外数据传输，S4带内数据采集，S5数据分析。本发明还公开了一种网络质量分析装置，包括传感器端和服务器端，传感器端包括带外采集模块、边缘计算模块和消息传输模块。服务器端，包括带内数据采集模块和数据分析模块。该网络质量分析方法和装置从多角度采集上网涉及的各环节全周期数据，客观衡量网络质量。采用的软硬件特点保证了方案的可靠性、扩展性、实时性及安全性。支持多点高密部署，提高数据采集覆盖率。，下面是一种网络质量分析方法和装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种网络质量分析方法，其特征在于：包括如下步骤
带外数据采集，将传感器部署到指定区域，通过传感器的采集模块采集区域内的分析参数；
带外数据处理，将传感器采集的非结构化数据经过清洗、关联转为结构化数据；
带外数据传输，对处理后的带外数据进行加密并传输；
带内数据采集，服务器同时通过Telemetry、SNMP、RTLS和端口镜像的方式采集各网络服务节点的带内数据，并将传输来的带外数据和带内数据关联；
数据分析，服务器接收传输来的带外数据和带内数据，对带外数据和带外数据中的各项原始指标根据不同的权重进行处理，对处理后的数据进行归一化计算，并对归一化的数据求平均值得出网络质量。
2.根据权利要求1所述的一种网络质量分析方式，其特征在于：所述带外数据采集采集的分析参数包括：连接到指定essid底噪、对应的SNR和信号强度，该essid下热门网站/app的访问时延及DNS解析成功率、在该essid下的DHCP成功率、上下行带宽；
所述带内数据采集采集的分析参数包括：各AP的负载、流量和各关键节点所提供服务的成功率和延时情况。
3.根据权利要求1所述的一种网络质量分析方法，其特征在于：所述数据分析对带外数据和带内数据中的各项原始根据不同的权重进行处理如下：
区域DHCP的成功率其中为带内数据采集的
区域l内获得ip地址的终端数量，为带内数据采集的区域l内所有在网的终端数量；
AP负载为区域APi在各段时间的AP负载的最大值的平均值，各段时间的AP负载为带内数据采集；
信号强度其中，Sj为带外数据采的一次会话的连接长度，
为带外数据采的该区域的信号强度；
热门网站/app访问时延其中Reqj为热门网站/app的访问次数/
总次数作为的权重，为带外数据采集的对应热门网站/app的访问时延；
认证成功偏移率其中为带内数据采集的某个区域
的认证通过率，Avg(pl)为带内数据采集的区域内平均认证通过率；
DNS成功偏移率其中为带内数据
采集的某个区域的DNS成功率，Avg(pDNS)为带内数据采集的区域内平均DNS通过率；
人员密度为区域在各段时间内的人员数量最大值的平均值。
4.根据权利要求3所述的一种网络质量分析方法，其特征在于：所述归一化计算方式如下：
区域DHCP的成功率、信号强度、认证成功偏移率和DNS成功偏移率平均值的归一化公式为
AP负载、热门网站/app访问时延和人员密度的归一化公式为
其中，为未处理的指标值，Δmax和Δmin是样本值中的最大值和最小值，是归一化之后的指标值，将上述各个原始数据归一化的指标求平均值，得出网络质量。
5.根据权利要求1所述的一种网络质量分析方法，其特征在于：所述带外数据处理，采用边缘计算，将带外数据采集的数据按时间戳进行排序，形成数据流，将所述数据流中的无价值元数据去除，形成最小可用的数据实体。
6.根据权利要求1所述的一种网络质量分析方法，其特征在于：所述带外数据传输，对带外数据处理传输来的数据进行不对称加密、并对数据实体内容进行hash计算，防止数据在传输过程中被劫持或篡改。
7.一种网络质量分析装置，其特征在于：包括
传感器端(1)，包括用于带外数据采集的带外采集模块(11)、用于带外数据处理的边缘计算模块(12)和用于带外数据传输的消息传输模块(13)，所述带外采集模块(11)、边缘计算模块(12)和消息传输模块(13)依次通信相连；
服务器端(2)，包括带内数据采集模块(21)和数据分析模块(22)，所述带内数据采集模块(21)采集带内各网络节点的带内数据，并将带内数据与消息传输模块(13)传输来的带外数据传输关联，所述数据分析模块(22)分析带内采集模块(21)的关联数据。
8.根据权利要求7所述的一种网络质量分析装置，其特征在于：所述带外采集模块(11)包括
射频采集模块(111)，用于采集装置所处环境的射频信息，采集连接到指定essid底噪、对应的SNR和信号强度；
网络数据采集模块(112)，模拟用户终端，自动连接切换至指定essid，采集该essid下热门网站/app的访问时延及DNS解析成功率、在该essid下的DHCP成功率、上下行带宽；
环境数据采集模块(113)，用于采集装置所处的环境信息，包括温湿度模块采集的温湿度和探针模块定时采集的当前区域的终端数量，所述终端数量即为当前区域人员密度。
9.根据权利要求7所述的一种网络质量分析装置，其特征在于：所述消息传输模块(13)将边缘计算模块(12)传出的数据包利用ElGamal 算法加密，并对加密后的密文进行加盐hash计算。
10.根据权利要求7所述的一种网络质量分析装置，其特征在于：所述带内数据采集模块(21)包括主动推送和轮询两种方式。

说明书全文

一种网络质量分析方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及信息技术领域，特别涉及一种网络质量分析方法和装置。

背景技术

[0002] 随着网络技术的发展，依托于网络服务的设备在人们的工作生活中的应用愈加广泛，且随着接入网络的设备数量的快速增长，互联网应用使用网络流量的需求也急剧增长，接入网络的设备所获取的网络服务的质量也出现了较大的波动，因此，如何对网络质量进行评估，使网络服务提供者能够针对性的解决问题以实现网络质量的提高成了当务之急。

[0003] 现有的网络质量分析方法均是基于采集提供网络服务的带内设备信息完成的，只能采集各网络服务节点的负载、CPU使用率及提供服务的成功率。但网络质量受多种主客观因素影响，不局限于带内设备。基于此数据的建模分析与实际值偏差较大，不能囊括用户使用网络的完整周期数据，计算出的网络质量不够客观全面。

发明内容

[0004] 为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种网络质量分析方法和装置，对带内、带外数据进行多方位采集计算，进行全面客观的网络质量分析。

[0005] 为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种网络质量分析方法，其特征在于：包括如下步骤

[0006] 带外数据采集，将传感器部署到指定区域，通过传感器的采集模块采集区域内的分析参数；

[0007] 带外数据处理，将传感器采集的非结构化数据经过清洗、关联转为结构化数据；

[0008] 带外数据传输，对处理后的带外数据进行加密并传输；

[0009] 带内数据采集，服务器同时通过Telemetry、SNMP、RTLS或端口镜像中的一种或几种方式采集各网络服务节点的带内数据；

[0010] 数据分析，服务器接收传输来的带外数据和带内数据，对带外数据和带外数据中的各项原始指标根据不同的权重进行处理，对处理后的数据进行归一化计算，并对归一化的数据求平均值得出网络质量。

[0011] 本发明的有益效果是，带内数据采集的同时，传感器部署到指定区域，对指定区域的带外数据进行采集，服务器对带内和带外数据进行综合分析得出网络质量，使得出的网络质量参数更加客观全面，客观衡量网络质量。

[0012] 优选地，所述带外数据采集采集的分析参数包括：连接到指定essid底噪、对应的SNR和信号强度；该essid下热门网站/app的访问时延及DNS解析成功率、在该essid下的DHCP成功率、上下行带宽；

[0013] 所述带内数据采集采集的分析参数包括：各服务节点的AP负载、流量和所提供服务，DHCP、认证、DNS的成功率和异常率。

[0014] 优选地，所述数据分析对带外数据和带内数据中的各项原始根据不同的权重进行处理如下：

[0015] 区域DHCP的成功率其中为带内数据采集的区域l内获得ip地址的终端数量，为带内数据采集的区域l内所有在网的终端数量；

[0016] AP负载为区域APi在各段时间的AP负载的最大值的平均值，各段时间的AP负载为带内数据采集；

[0017] 信号强度其中，Sj为带外数据采的一次会话的连接长度，为带外数据采的该区域的信号强度；

[0018] 热门网站/app访问时延其中Reqj为热门网站/app的访问次数/总次数作为的权重，为带外数据采集的对应热门网站/app的访问时延；

[0019] 认证成功偏移率其中为带内数据采集的某个区域的认证通过率，Avg(pl)为带内数据采集的区域内平均认证通过率；

[0020] DNS成功偏移率其中为带内数据采集的某个区域的DNS成功率，Avg(pDNS)为带内数据采集的区域内DNS通过率；

[0021] 人员密度为区域在各段时间内的人员数量最大值的平均值。

[0022] 优选地，所述归一化计算方式如下：

[0023] 区域DHCP的成功率、信号强度、认证成功偏移率和DNS成功偏移率平均值的归一化公式为

[0024] AP负载、热门网站/app访问时延和人员密度的归一化公式为

[0025] 其中，为未处理的指标值，Δmax和Δmin是样本值中的最大值和最小值，是归一化之后的指标值，将上述各个原始数据归一化的指标求平均值，得出网络质量。

[0026] 优选地，所述带外数据处理，采用边缘计算，将带外数据采集的数据按时间戳进行排序，形成数据流，将所述数据流中的无价值元数据去除，形成最小可用的数据实体。

[0027] 优选地，所述带外数据传输，对带外数据处理传输来的数据进行不对称加密、并对数据实体内容进行hash计算，防止数据在传输过程中被劫持或篡改。

[0028] 为了达到以上目的，本发明采用的另一种技术方案是：一种网络质量分析装置，其特征在于：包括

[0029] 传感器端，包括用于带外数据采集的带外采集模块、用于带外数据处理的边缘计算模块和用于带外数据传输的消息传输模块，所述带外采集模块、边缘计算模块和消息传输模块依次通信相连；

[0030] 服务器端，包括带内数据采集模块和数据分析模块，所述带内数据采集模块采集带内各网络节点的带内数据，所述数据分析模块分析带内采集模块的采集数据和消息传输模块的传输数据。

[0031] 该装置增设传感器端，采集带外数据，传感器端支持多点高密部署，提高数据采集覆盖率，客观衡量网络质量。

[0032] 优选地，所述采集模块包括

[0033] 射频采集模块，用于采集装置所处环境的射频信息，采集连接到指定essid底噪、对应的SNR和信号强度；

[0034] 网络数据采集模块，模拟用户终端，自动连接切换至指定essid，采集该essid下热门网站/app的访问时延及DNS解析成功率、在该essid下的DHCP成功率、上下行带宽；

[0035] 环境数据采集模块，用于采集装置所处的环境信息，包括温湿度模块采集的温湿度和探针模块定时采集的当前区域的终端数量，所述终端数量即为当前区域人员密度。

[0036] 优选地，所述消息传输模块将边缘计算模块穿出来的数据包进行hash计算，将计算产生的字符串和数据包利用ElGamal 算法加密。

[0037] 优选地，所述带内数据采集模块包括主动推送和轮询两种方式，保证在不影响各网络服务节点的情况下，做到无感知准实时的采集数据。附图说明

[0038] 图1为本实施例中一种网络质量分析方法流程图；

[0039] 图2为本实施例中一种网络质量分析装置结构框图。

具体实施方式

[0040] 下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

[0041] 参见附图1，本实施例中的一种网络质量分析方法，包括如下步骤：

[0042] S1:带外数据采集,将传感器端1布置到指定区域，传感器端1的带外采集模块11开始持续采集带外数据，回传到边缘计算模块12，带外采集模块11采集的分析参数包括：连接到指定essid底噪、对应的SNR和信号强度，该essid下热门网站/app的访问时延及DNS解析成功率、在该essid下的DHCP成功率、上下行带宽。

[0043] S2:带外数据处理，边缘计算模块12将采集到的各类非结构化带外数据，通过时间戳关联，形成按时序排列的数据流，进行流处理，提取服务器端2分析所需要的各类指标传到消息传输模块13。

[0044] S3:带外数据传输，消息传输模块13将将边缘计算模块12传出的数据包利用ElGamal算法加密，并对加密后的密文进行加盐hash计算。hash后的字符串用于内容完整性校验，防止信息被中间者劫持篡改，将加密后的字符串回传到服务端2的带内数据采集模块21。

[0045] S4:带内数据采集，带内数据采集模块21通过Telemetry、SNMP、RTLS和端口镜像等方式采集各网络服务节点的带内数据，各AP的负载、流量和各关键节点所提供服务的成功率和延时情况，如DHCP、认证和DNS等。将传感器端1采集的带外数据和带内数据关联，形成按时间排序的可分析的结构化数据集合，传到数据分析模块22。

[0046] S5:数据分析

[0047] S501:数据分析模块22首先对数据集中的噪声数据进行清理，主要是根据信息增益对离散的随机属性进行清理。

[0048] S502:然后对集合中的各项原始指标进行处理，具体如下：

[0049] 区域DHCP的成功率其中为带内数据采集模块21采集的区域l内获得ip地址的终端数量，为带内数据采集模块21采集的区域l内所有在网的终端数量；

[0050] AP负载为区域APi在各段时间的AP负载的最大值的平均值，其中为区域APi在某段时间的AP负载,该AP负载为带内数据采集模块21采集；

[0051] 信号强度以会话长度为权重，其中，Sj为一次会话的连接长度，为一次会话的信号强度，Sj、均由带外采集模块11采集。

[0052] 热门网站/app访问时延其中Reqj为热门网站/app的访问次数/总次数作为的权重，为对应热门网站/app的访问时延，热门网站/app的访问次数、网站/app的总访问次数、均由带外采集模块11采集。

[0053] 认证成功偏移率其中为某个区域的认证通过率，Avg(pl)为区域内平均认证通过率； Avg(pl)均由带内数据采集模块21采集。

[0054] DNS成功偏移率其中为某个区域的DNS成功率，Avg(pDNS)为该区域内DNS平均通过率； Avg(pDNS)均由带内数据采集模块21采集。

[0055] 人员密度为区域在各段时间内的人员数量最大值的平均值其中为区域在某段时间的人员数量，由由带外采集模块11采集。

[0056] S503:再将处理后的不同单位的各项指标做归一化处理，将数值归一到0至1之间，同一个指标，不同区域体验值越大，表示用户体验越好。

[0057] 区域DHCP的成功率、信号强度、认证成功偏移率和DNS成功偏移率平均值的归一化公式为

[0058] AP负载、热门网站/app访问时延和人员密度的归一化公式为

[0059] 其中，为未处理的指标值，Δmax和Δmin是样本值中的最大值和最小值，是归一化之后的指标值，将上述各个原始数据归一化的指标求平均值，得出网络质量。

[0060] 参见附图2，本实施例中还包括一种网络质量分析装置，包括传感器端1和服务器端2。

[0061] 传感器端1包括用于带外数据采集的带外采集模块11、用于带外数据处理的边缘计算模块12和用于带外数据传输的消息传输模块13，带外采集模块11、边缘计算模块12和消息传输模块13依次通信相连。

[0062] 带外采集模块11包括射频采集模块111、网络数据采集模块112和环境数据采集模块113。射频采集模块111是一种无线射频采集方式，用于采集装置所处环境的射频信息，采集连接到指定essid底噪、对应的SNR和信号强度，将采集到的数据集发送到边缘计算模块12。网络数据采集模块112，是一种无线网络指标数据采集方式，模拟用户终端，自动连接切换至指定essid，采集从开始连接到连接完成进行网络服务期间的各个环节的指标，采集该essid下的热门网站/app的访问时延及DNS解析成功率、在该essid下的DHCP成功率、上下行带宽，将采集到的数据集发送到边缘计算模块12。环境数据采集模块113，是一种环境数据采集方式，用于采集装置所处的环境信息，通过温湿度模块采集的定时采集当前区域的温湿度，通过探针模块嗅探，定时采集当前区域的终端数量，近似等于当前区域人数。将采集到的数据集发送到边缘计算模块12。

[0063] 边缘计算模块12是一种将非结构化数据经过清洗、关联转为结构化数据，减少传输开销，提供实时计算性能的机制。将各采集模块发送的数据按时间戳进行排序，形成数据流。将数据流中没有使用价值的元数据去除，形成最小可用的数据实体。

[0064] 消息传输模块13是一种数据传输及加密机制。对数据实体的不对称加密，将边缘计算模块12传出来的数据包进行ElGamal算法加密，并对加密后的密文进行加盐hash计算。hash后的字符串用于内容完整性校验，防止在传输过程数据被劫持或者篡改。针对传感器端1到服务器端2传输链路可能存在的不稳定，通过可靠的重传机制保证数据不丢失。

[0065] 服务器端2，包括带内数据采集模块21和数据分析模块22。带内数据采集模块21是一种数据采集及聚合方法，采集带内各网络节点的带内数据，并接收传感器端1实时高频推送的带内数据集合。采集方式有实时主动推送及轮询两种方式，保证在不影响各网络服务节点的情况下，做到无感知准实时的采集数据。数据分析模块22是一种计算网络质量的模型。结合传感器端1的带内采集模块11和服务器端12的带内数据采集模块21采集到的带内、带外数据，根据不同的权重对网络质量进行计算，得出最终网络质量。

[0066] 以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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