即时通讯、在线教学、视频会议——服务器带宽计算说明与网络品质测试

　　对一个实时的网络语音视频系统而言，网络的品质对该系统的用户的体验具有决定性的作用，所以，在正式部署系统之前，进行较全面的网络测试和网络调优工作是非常必要的。这将是一个复杂的系统工程，如果有专业的团队来做这件事情是最好的。然而，一般的公司都是由开发人员或实施人员来做这些事情。比如需要进行如下分析：目标用户主要分布在哪些城市？在哪个地方或哪些地方（分布式方案）部署服务器对整体目标用户而言综合效果最为理想？如何部署？带宽需要多大？是否需要支持双线或多线（电信、联通、移动、铁通等）？等等。

　　本文不打算全面系统地介绍这些内容，而是只把其中最重要的部分拿出来，没有专业网络调优团队的中小公司可以按照下面给出的信息，进行一些必要的测试和分析。在做完这些后，对网络的基本情况就大致心中有数了。

一. 带宽占用大小  

      在语音视频聊天系统或视频会议系统中，语音、视频、电子白板、远程桌面等功能对网络带宽的要求分别如何了？

　　我们先假设一种常见的场景：假设N个在线用户同时进行1对1的多媒体沟通（即分为N/2组），在不考虑P2P通道的情况下，带宽的大致占用如下表所示（以OMCS语音视频框架为例，与QQ流量要求接近）：

       对于视频和远程桌面而言 --

       帧      频： 8~10 fps 。

       普通质量：对应EncodeQuality取值为 8 左右。

       高 质  量：对应EncodeQuality取值为 3 左右。

说明：

1.流量对称

    对服务器而言，上行、下行的流量是对称的；对客户端而言，进、出的流量几乎也是对称的。上表中列出的只是单向的流量。

2.正比推算

     以视频为例，如果视频的尺寸不是320x240，那么可以按比例推算带宽的占用。假设视频大小为640x480，那么，带宽的占用将增加4倍（(640x480)/(320x240)）。

3.考虑P2P

      如果启用了P2P通道，那么，服务端带宽占用会减小，但客户端带宽占用保持不变。假设P2P的成功率为70%，则服务端的带宽占用将减少至原来的30%。

4.视频会议

      上面的数据是基于1对1的多媒体沟通，如果是类似视频会议的场景，则沟通就是多对多的，这时，带宽的占用就会增加，服务器的上下行的流量也不再对称。

      比如，有M个用户在一个视频会议室聊天，每个用户的视频都要广播给其它的(M-1)个用户，而且，每个用户都要接收其它(M-1)个用户的视频数据，所以带宽的占用就会增加很多。  

 

二.服务器共享带宽与独享带宽

      语音视频数据都是实时采集、实时播放的数据，除了对服务器带宽的速度有要求外，更要求服务器带宽通信质量的稳定性，即网络延时小、网络抖动小。很容易理解，如果网络抖动较大，听到的声音就是断断续续的（OMCS内置了抖动缓冲区JitterBuffer，但也只能在一定程度内减轻这个问题）。

      所以，服务器的带宽要求必须是独享带宽，共享带宽无法满足实时语音视频的要求。对实时语音视频而言，100M的共享带宽，还不如5M的独享。这也就是为什么通常租服务器时，IDC会免费送你100M的共享带宽，而租5M的独享带宽，却一年要花几千块钱。

      另外，要注意：

（1）IDC服务器带宽的单位是bits/s，而我们通常说的网速的单位是bytes/s。它们之间是8倍的关系 -- 比如，服务器的带宽是1M的，说明下载的速度最多可以达到120kB/s左右。

（2）IDC服务器带宽指上行和下行的总和。比如，服务器的带宽是1M，说明在同一时刻，下载的速度和上传的速度加起来不会超过120kB/s。 

 

三.带宽计算示例 

1.即时通讯：我有1000个客户端同时在线，同时进行视讯的人数为100，请问服务端大概需要租多少带宽？ 

解：假设摄像头视频尺寸为640*480，音、视频为普通质量，P2P成功率为75%。 

则 640*480尺寸的视频一路带宽占用是：20*（(640x480)/(320x240)）= 80KB/s 

一路音频由表中数据得知为5KB/s 

故总共需要 100*（80+5）*8/1000*25% =17Mbit/s 服务器带宽。 

2.视频教学：我有100个客户端，其中1个人是老师，老师将自己的桌面和声音广播给99个学生，这种情况需要多少服务器带宽？ 

解：假设老师桌面分辨率为1024*768，音频为高质量 

则一路音、视频所占带宽为100 + 8 = 108KB/s 

故总共需要 100*108*8/1000 = 86.4Mbit/s服务器带宽 

3.视频会议：我有10个人进行视频会议，每个人将自己的视频广播给其他的9个人，服务端需要多少带宽？ 

解：假设摄像头视频尺寸为320*240，视频质量为高质量。 

则每个人上行1路下行9路，10个人则上行10路下行90路。下行合起来是100路，即10*10路。 

则总共需要 100*35*8/1000 = 28Mbit/s服务器带宽

 

四.网络品质测试与监控

1.客户端网络抖动

      在服务器的带宽质量得到保证后，参与语音视频会话的各个客户端，如果希望都能达到比较流畅的体验，则需要达到以下亮点：

（1）客户端到服务器的ping延时低于100ms。

（2）ping的最大抖动范围不超过20ms。 

      其中，网络抖动对流畅性的影响更大。在测试时，建议将到服务器的ping打开，如此可以观察ping对语音视频流畅性的影响。 

      注：ping命令加上 -t 就可以连续不断地 ping。如 ping 192.168.0.123 -t

2.观察网络流量

      测试时，推荐在各个客户端机器上安装 NetLimiter 网络监控软件，可以实时查看客户端和服务器之间的上下行流量、以及客户端与客户端之间的P2P通道上的网络流量。

      通过将网络流量监控与ping结合起来，就能很容易地测试网络的实时状态。 

3.测试客户端与服务器之间的网络速度

      通过windows自带的远程桌面的拷贝文件功能，结合上面的NetLimiter监控，我们可以很容易地测试出客户端电脑与服务器之间的网络速度。

（1）在客户端电脑上，使用windows自带的远程桌面功能（如win7下，开始菜单->所有程序->附件->远程桌面连接），连接到目标服务器上。

（2）上行拷贝：从当前电脑拷贝一个50M以上的文件到服务器上。

（3）下行拷贝：从服务器上拷贝一个50M以上的文件到当前电脑。

（4）在拷贝正在进行过程中，打开NetLimiter的界面，持续观察客户端与服务器之间传递的网络速度。

（5）测试时，建议持续观察5分钟以上，观察时请特别注意：（1）上下行速度分别是多少？（2）速度是否稳定？

（6）如果是类似视频会议这样的系统，假设需求一般是4个人在同一个会议室，那么，可选择4个代表性（所在的地理区域具有代表性）的用户，然后在这4个人的电脑上同时进行这一测试，分别记录这4个测试结果。

（7）进行此测试时，可以同时观察到服务器的持续的ping值。 

         然后逐一分析每一个结果看其是否能满足OMCS的带宽要求。                    

         NetLimiter 截图如下所示：