即時通信、在線教學、視頻會議——服務器帶寬計算說明與網絡品質測試

　　對一個實時的網絡語音視頻系統而言，網絡的品質對該系統的用戶的體驗具備決定性的做用，因此，在正式部署系統以前，進行較全面的網絡測試和網絡調優工做是很是必要的。這將是一個複雜的系統工程，若是有專業的團隊來作這件事情是最好的。然而，通常的公司都是由開發人員或實施人員來作這些事情。好比須要進行以下分析：目標用戶主要分佈在哪些城市？在哪一個地方或哪些地方（分佈式方案）部署服務器對總體目標用戶而言綜合效果最爲理想？如何部署？帶寬須要多大？是否須要支持雙線或多線（電信、聯通、移動、鐵通等）？等等。

　　本文不打算全面系統地介紹這些內容，而是隻把其中最重要的部分拿出來，沒有專業網絡調優團隊的中小公司能夠按照下面給出的信息，進行一些必要的測試和分析。在作完這些後，對網絡的基本狀況就大體心中有數了。

一. 帶寬佔用大小  

      在語音視頻聊天系統或視頻會議系統中，語音、視頻、電子白板、遠程桌面等功能對網絡帶寬的要求分別如何了？

　　咱們先假設一種常見的場景：假設N個在線用戶同時進行1對1的多媒體溝通（即分爲N/2組），在不考慮P2P通道的狀況下，帶寬的大體佔用以下表所示（以OMCS語音視頻框架爲例，與QQ流量要求接近）：

       對於視頻和遠程桌面而言 --

       幀      頻： 8~10 fps 。

       普通質量：對應EncodeQuality取值爲 8 左右。

       高 質  量：對應EncodeQuality取值爲 3 左右。

說明：

1.流量對稱

    對服務器而言，上行、下行的流量是對稱的；對客戶端而言，進、出的流量幾乎也是對稱的。上表中列出的只是單向的流量。

2.正比推算

     以視頻爲例，若是視頻的尺寸不是320x240，那麼能夠按比例推算帶寬的佔用。假設視頻大小爲640x480，那麼，帶寬的佔用將增長4倍（(640x480)/(320x240)）。

3.考慮P2P

      若是啓用了P2P通道，那麼，服務端帶寬佔用會減少，但客戶端帶寬佔用保持不變。假設P2P的成功率爲70%，則服務端的帶寬佔用將減小至原來的30%。

4.視頻會議

      上面的數據是基於1對1的多媒體溝通，若是是相似視頻會議的場景，則溝通就是多對多的，這時，帶寬的佔用就會增長，服務器的上下行的流量也再也不對稱。

      好比，有M個用戶在一個視頻會議室聊天，每一個用戶的視頻都要廣播給其它的(M-1)個用戶，並且，每一個用戶都要接收其它(M-1)個用戶的視頻數據，因此帶寬的佔用就會增長不少。  

 

二.服務器共享帶寬與獨享帶寬

      語音視頻數據都是實時採集、實時播放的數據，除了對服務器帶寬的速度有要求外，更要求服務器帶寬通訊質量的穩定性，即網絡延時小、網絡抖動小。很容易理解，若是網絡抖動較大，聽到的聲音就是斷斷續續的（OMCS內置了抖動緩衝區JitterBuffer，但也只能在必定程度內減輕這個問題）。

      因此，服務器的帶寬要求必須是獨享帶寬，共享帶寬沒法知足實時語音視頻的要求。對實時語音視頻而言，100M的共享帶寬，還不如5M的獨享。這也就是爲何一般租服務器時，IDC會免費送你100M的共享帶寬，而租5M的獨享帶寬，卻一年要花幾千塊錢。

      另外，要注意：

（1）IDC服務器帶寬的單位是bits/s，而咱們一般說的網速的單位是bytes/s。它們之間是8倍的關係 -- 好比，服務器的帶寬是1M的，說明下載的速度最多能夠達到120kB/s左右。

（2）IDC服務器帶寬指上行和下行的總和。好比，服務器的帶寬是1M，說明在同一時刻，下載的速度和上傳的速度加起來不會超過120kB/s。 

 

三.帶寬計算示例 

1.即時通信：我有1000個客戶端同時在線，同時進行視訊的人數爲100，請問服務端大概須要租多少帶寬？ 

解：假設攝像頭視頻尺寸爲640*480，音、視頻爲普通質量，P2P成功率爲75%。 

則 640*480尺寸的視頻一路帶寬佔用是：20*（(640x480)/(320x240)）= 80KB/s 

一路音頻由表中數據得知爲5KB/s 

故總共須要 100*（80+5）*8/1000*25% =17Mbit/s 服務器帶寬。 

2.視頻教學：我有100個客戶端，其中1我的是老師，老師將本身的桌面和聲音廣播給99個學生，這種狀況須要多少服務器帶寬？ 

解：假設老師桌面分辨率爲1024*768，音頻爲高質量 

則一路音、視頻所佔帶寬爲100 + 8 = 108KB/s 

故總共須要 100*108*8/1000 = 86.4Mbit/s服務器帶寬 

3.視頻會議：我有10我的進行視頻會議，每一個人將本身的視頻廣播給其餘的9我的，服務端須要多少帶寬？ 

解：假設攝像頭視頻尺寸爲320*240，視頻質量爲高質量。 

則每一個人上行1路下行9路，10我的則上行10路下行90路。下行合起來是100路，即10*10路。 

則總共須要 100*35*8/1000 = 28Mbit/s服務器帶寬

 

四.網絡品質測試與監控

1.客戶端網絡抖動

      在服務器的帶寬質量獲得保證後，參與語音視頻會話的各個客戶端，若是但願都能達到比較流暢的體驗，則須要達到如下亮點：

（1）客戶端到服務器的ping延時低於100ms。

（2）ping的最大抖動範圍不超過20ms。 

      其中，網絡抖動對流暢性的影響更大。在測試時，建議將到服務器的ping打開，如此能夠觀察ping對語音視頻流暢性的影響。 

      注：ping命令加上 -t 就能夠接二連三地 ping。如 ping 192.168.0.123 -t

2.觀察網絡流量

      測試時，推薦在各個客戶端機器上安裝 NetLimiter 網絡監控軟件，能夠實時查看客戶端和服務器之間的上下行流量、以及客戶端與客戶端之間的P2P通道上的網絡流量。

      經過將網絡流量監控與ping結合起來，就能很容易地測試網絡的實時狀態。 

3.測試客戶端與服務器之間的網絡速度

      經過windows自帶的遠程桌面的拷貝文件功能，結合上面的NetLimiter監控，咱們能夠很容易地測試出客戶端電腦與服務器之間的網絡速度。

（1）在客戶端電腦上，使用windows自帶的遠程桌面功能（如win7下，開始菜單->全部程序->附件->遠程桌面鏈接），鏈接到目標服務器上。

（2）上行拷貝：從當前電腦拷貝一個50M以上的文件到服務器上。

（3）下行拷貝：從服務器上拷貝一個50M以上的文件到當前電腦。

（4）在拷貝正在進行過程當中，打開NetLimiter的界面，持續觀察客戶端與服務器之間傳遞的網絡速度。

（5）測試時，建議持續觀察5分鐘以上，觀察時請特別注意：（1）上下行速度分別是多少？（2）速度是否穩定？

（6）若是是相似視頻會議這樣的系統，假設需求通常是4我的在同一個會議室，那麼，可選擇4個表明性（所在的地理區域具備表明性）的用戶，而後在這4我的的電腦上同時進行這一測試，分別記錄這4個測試結果。

（7）進行此測試時，能夠同時觀察到服務器的持續的ping值。 

         而後逐一分析每個結果看其是否能知足OMCS的帶寬要求。                    

         NetLimiter 截圖以下所示：