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背景簡介

近期我單位正在開發(fā)一套基于個(gè)人隨身設(shè)備（手機(jī)、平板等）上的視頻會議軟件并、通過衛(wèi)星鏈路接入總部MCU，傳送音、視頻信號的移動(dòng)通信系統(tǒng)。由于衛(wèi)星鏈所路固有的低帶寬、高時(shí)延（500ms以上）、高誤碼率等特點(diǎn)對IP音、視頻通信造成較大影響，為保證系統(tǒng)開發(fā)后的可用性需對該系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中予以充分測試滿足要求后才投入批量生產(chǎn)、使用。

由于現(xiàn)網(wǎng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)為應(yīng)急保障通道，不能隨意作為測試平臺，筆者開始想到使用專業(yè)“網(wǎng)絡(luò)損傷仿真儀”搭建測試環(huán)境以完成測試任務(wù)，但經(jīng)過了解，發(fā)現(xiàn)此類硬件設(shè)備不僅較為昂貴且部署較為復(fù)雜；經(jīng)過尋找、比較最終使用了基于開源Linux系統(tǒng)的WANem軟件較好的完成了測試工作。下面結(jié)合測試環(huán)境的搭建過程對該軟件的使用加以說明。

圖1 環(huán)境拓?fù)鋱D

圖2 網(wǎng)絡(luò)配置圖

軟件簡介：

WANem全名為WAN emulator，是一個(gè)開源廣域網(wǎng)絡(luò)模擬器，不僅能在本地網(wǎng)絡(luò)模擬廣域網(wǎng)的包括帶寬、時(shí)延、丟包、抖動(dòng)等基本特性，還能完成隨機(jī)復(fù)位連接、按概率發(fā)重復(fù)包、按概率使數(shù)據(jù)包亂序和按概率瞬時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)、按協(xié)議隨機(jī)斷開連接等高級任務(wù)，而且可以針對不同協(xié)議、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序精細(xì)化模擬。

測試環(huán)境搭建：

該軟件可以在http://WANem.sourceforge.net/下載，目前較新的是3.0版本，下載文件解壓后是一個(gè)ISO光盤鏡像，可以直接將鏡像刻錄到光盤上使用PC機(jī)引導(dǎo)，也可以直接利用ISO使用虛擬機(jī)引導(dǎo)。為便于部署，本例中使用了VMware虛擬機(jī)并搭建了如圖1所示的測試環(huán)境。

由于應(yīng)用最終部署在便攜設(shè)備上，且接入方式多為wifi接入，為了能夠更好的還原真實(shí)環(huán)境本例中部署了兩個(gè)AP分別為兩個(gè)網(wǎng)段提供無線接入，最終通過移動(dòng)設(shè)備上安裝的軟件測試視頻會議點(diǎn)對點(diǎn)呼叫效果；安裝VMware虛擬軟件測PC 作為測試機(jī)在其上部署WANem軟件，該機(jī)的有線網(wǎng)卡連接無線AP1，無線網(wǎng)卡連接AP2的5Ghz天線（由于筆記本電腦的無線網(wǎng)卡不支持802.11a標(biāo)準(zhǔn)），AP2的2.4Ghz天線供用戶接入使用；AP1接入用戶通過PC DHCP服務(wù)獲取20.1.1.0/24網(wǎng)段IP，網(wǎng)關(guān)為20.1.1.1（虛擬機(jī)Linux網(wǎng)卡1 IP地址），AP2接入用戶通過三層交換機(jī)Sw1 DHCP Server獲得30.1.1.0/24網(wǎng)段IP地址，網(wǎng)關(guān)為30.1.1.1(虛擬機(jī)Linux網(wǎng)卡2 IP).

由于該測試需要數(shù)據(jù)穿越虛擬軟件中部署的Linux系統(tǒng)，需要配置虛擬機(jī)橋接測試PC機(jī)的有線網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡，使用VMware自帶的如圖2所示網(wǎng)絡(luò)配置工具，將Vmnet0和Vmnet1配置為分別與有線和無線網(wǎng)卡橋接。

完成虛擬機(jī)網(wǎng)卡設(shè)置后，在新建虛擬機(jī)中根添加兩塊網(wǎng)卡，第一塊網(wǎng)卡保持橋接，第二塊網(wǎng)卡選擇自定義網(wǎng)絡(luò)Vmnet1，即上一步已經(jīng)設(shè)置好的兩個(gè)橋接網(wǎng)絡(luò)。

在CD/DVD設(shè)備處選擇使用ISO鏡像，并選擇WANem的ISO鏡像文件。

完成虛擬機(jī)的基本配置后打開虛擬機(jī)，從ISO引導(dǎo)，出現(xiàn)啟動(dòng)畫面。

正常引導(dǎo)開機(jī)后，直接進(jìn)入knoppix Linux 圖形環(huán)境，并彈出網(wǎng)卡配置向?qū)АＭㄟ^該向?qū)Э赏瓿删W(wǎng)卡參數(shù)的設(shè)置。

點(diǎn)擊左下角任務(wù)欄的LX終端按鈕可以進(jìn)入如圖3所示的WANem命令行模式，使用help命令查看可執(zhí)行的命令。

圖3 WANem命令行模式

圖4 策略示意圖

使用exit2shell命令退出WANem命令模式，直接接入Linux 系統(tǒng) shell，使用 ifconfig或ip addr命令 分別為 eth0、eth1網(wǎng)卡配置20.1.1.1/24和30.1.1.1/24地址。由于測試需要在兩塊網(wǎng)卡間轉(zhuǎn)發(fā)流量，因此還需要使用下列“Echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward” 命令打開系統(tǒng)的IP轉(zhuǎn)發(fā)功能。做好網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置，在瀏覽器中輸入http://127.0.0.1/WANem/即可打開如圖八所示的軟件配置界面。界面簡潔直觀，只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可完成配置和監(jiān)控，其中基本（basic）選項(xiàng)卡可對網(wǎng)卡的帶寬、和時(shí)延做配置，如果僅需要模擬這兩個(gè)參數(shù)，使用該模式選擇帶寬、輸入時(shí)延值即可滿足需求，點(diǎn)擊保存設(shè)置按鈕，配置即時(shí)生效。

點(diǎn)擊高級模式選項(xiàng)，選擇要配置的網(wǎng)卡，進(jìn)入高級配置模式，在該模式下可對網(wǎng)卡進(jìn)行包隊(duì)列大小，帶寬、延時(shí)、抖動(dòng)、重包率、丟包率、包重排率、錯(cuò)包率，空閑斷開定時(shí)器、平均失效前時(shí)間、平均恢復(fù)前時(shí)間、需要應(yīng)用策略的源和目的地址、子網(wǎng)、應(yīng)用端口等更多復(fù)雜參數(shù)的設(shè)置。這里需要特別說明的是“Symmetrical network”對稱網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)，當(dāng)選中為Yes的時(shí)候，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則將在數(shù)據(jù)包往返的方向上都生效。

根據(jù)當(dāng)前所使用衛(wèi)星鏈路實(shí)際情況設(shè)置一個(gè)帶寬為E1（2.048Mbps）、延時(shí) 500ms左右、丟包率在10%左右的規(guī)則，為了更為接近實(shí)際環(huán)境，需要20.1.1.0網(wǎng)段的流量經(jīng)過網(wǎng)卡1穿越測試主機(jī)后通過網(wǎng)卡2轉(zhuǎn)發(fā)，因此在配置延時(shí)和丟包率時(shí)對兩塊網(wǎng)卡做了分別配置，即網(wǎng)卡1 247ms延時(shí)、5%丟包率，網(wǎng)卡2 248ms時(shí)延、5%丟包率，這里沒有分別設(shè)置250ms時(shí)延主要是考慮經(jīng)過了虛擬機(jī)處理會有一定的附加延遲。也可單獨(dú)在一塊網(wǎng)卡上配置495ms延遲和10%的丟包率，由于上例中“對稱網(wǎng)絡(luò)”選項(xiàng)選擇yes，對于流入和流出網(wǎng)卡的同一往返流量均會應(yīng)用配置的相應(yīng)參數(shù)。配置完成后點(diǎn)擊保存設(shè)置按鈕，規(guī)則即刻生效，同時(shí)，可通過點(diǎn)擊檢測當(dāng)前狀態(tài)按鈕查看如圖4所示的目前生效的策略。

策略配置完畢，就可以測試了，測試方法是登錄AP1，發(fā)送 100個(gè) Ping包至AP2以太網(wǎng)接口地址，可以看到如下的統(tǒng)計(jì)信息丟包率為13%、往返時(shí)延平均值為500ms與設(shè)置值較為匹配。

總結(jié)

至此仿真環(huán)境已初步搭建并測試完畢，可以使用移動(dòng)設(shè)備分別接入AP1 和 AP2，測試視頻應(yīng)用在當(dāng)前環(huán)境下是否正常了。這里要特別說明的是，由于AP2需要在兩根不同頻率天線之間轉(zhuǎn)發(fā)流量，需要通過“undo l2fw wlanclient-ISOlation enable” 命令關(guān)閉默認(rèn)開啟的二層用戶隔離功能。另外，本例中只是對帶寬、延時(shí)、丟包率三個(gè)參數(shù)進(jìn)行了配置，其他參數(shù)讀者可根據(jù)實(shí)際需求有針對性的進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，WANem還提供了WANalyer廣域網(wǎng)學(xué)習(xí)工具，通過該工具可以預(yù)先對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的丟包、時(shí)延、抖動(dòng)進(jìn)行測試，并自動(dòng)生成參數(shù)設(shè)置腳本，這就讓我們的仿真環(huán)境更具客觀性和針對性了。