效能評估指標體系綜述

安娜　李宏　左延智

針對復雜網(wǎng)絡和多樣化業(yè)務對網(wǎng)絡效能和健康度提出的高要求，總結梳理了能夠反映網(wǎng)絡整體效能的評估指標體系，包括網(wǎng)絡傳輸能力、抗干擾能力、抗毀能力、抗信息截獲能力、運維管控能力;針對每一個能力體系，詳細分解和細化評估指標、指標含義、對效能的影響。

網(wǎng)絡效能評估研究是一個復雜而廣泛的研究課題，因此網(wǎng)絡效能評估研究迄今為止尚未形成公認的標準。目前已經(jīng)有幾種典型的評估算法，如模糊綜合評判法、層次分析法、模塊分析法、熵值法和主成分分析法等，這些評估方法大都是利用數(shù)學模型，從不同角度出發(fā)，建立或選擇不同的評估指標，形成不同的評判準則進行研究，或主觀或客觀的進行網(wǎng)絡效能評估。

縱觀已有的典型評估算法，評估的前提和基礎都是評估指標體系的建立。

通常系統(tǒng)效能評估一般劃分為宏觀的幾大能力，其中每個大的評估能力又可以細分為具體的能力指標，同時具體的能力指標根據(jù)需要還可以進一步細化為更多層指標，通常單個評估指標只代表整個系統(tǒng)效能的一個維度，因此通過單一指標進行系統(tǒng)效能評估缺乏全面性和整體性。

文章針對網(wǎng)絡傳輸能效、抗干擾等級、抗毀能力、抗信息截獲、靈活易用、運維管控能力等代表性且能夠反映網(wǎng)絡整體效能的指標體系進行了詳細梳理和論述。

網(wǎng)絡傳輸效能指標

數(shù)據(jù)包傳輸時延：測量周期內某個數(shù)據(jù)包在某網(wǎng)絡段（從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)，或從接入網(wǎng)到接入網(wǎng)）中傳輸經(jīng)歷的時間，與該包是否成功傳送無關。

網(wǎng)絡傳輸平均時延：測量周期內某網(wǎng)絡段（從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)、接入網(wǎng)到接入網(wǎng)）中一個數(shù)據(jù)流中所有數(shù)據(jù)包傳輸（從進入該段網(wǎng)絡到離開）延遲時間的算術平均值。

傳輸時延變化：測量周期內在某網(wǎng)絡段（從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)，或從接入網(wǎng)到接入網(wǎng)），第x個數(shù)據(jù)包的實際傳輸時延與參考傳輸時延的差值。

時延抖動：測量周期內在某網(wǎng)絡段（從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)，或從接入網(wǎng)到接入網(wǎng)），順序傳遞的相鄰2個幀的轉發(fā)時延之差的絕對值。

組播服務查詢時延：測量周期內，組播組成員請求接入交換路由器查詢組播服務標識所屬的組播管理中心的接入標識，并收到接人交換路由器返回組播服務標識查詢結果的時延。

誤包率：測量周期內錯誤傳送的數(shù)據(jù)包個數(shù)與傳輸數(shù)據(jù)包總個數(shù)的比值。其中，成功傳送含義為—個數(shù)據(jù)包進入—個觀測網(wǎng)段特定時間后成功離開該網(wǎng)段，并且傳出數(shù)據(jù)包與傳人的原始包嚴格一致且合法。錯誤傳送結果含義為一個數(shù)據(jù)包進入—個觀測網(wǎng)段特定時間后成功離開該網(wǎng)段但傳輸數(shù)據(jù)包與原始數(shù)據(jù)包并非全部一致或存在非法。

丟包率：測量周期內丟失的數(shù)據(jù)包個數(shù)與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包總個數(shù)的比值。其中，丟失包傳送結果的含義為—個數(shù)據(jù)包進入—個觀測網(wǎng)段之后并沒有成功傳送離開該網(wǎng)段。

包吞吐量：測量周期內在測量點上觀測到的所有成功傳送的數(shù)據(jù)包數(shù)量除以該時間間隔。

鏈路容量：測量周期內兩個測量點之間能夠傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)。上述2個測量點由一條可實現(xiàn)數(shù)據(jù)包成功傳輸?shù)慕粨Q鏈路分隔開來。

已用鏈路容量：測量周期內2個測量點之間實際傳輸?shù)谋忍財?shù)，單位bit。

鏈路利用率：測量周期內一條鏈路上已用鏈路容量占鏈路容量的比值。

抗干擾能力指標

干擾獨立的路徑比率：測量周期內網(wǎng)絡中干擾獨立的路徑數(shù)目占總路徑數(shù)目的比率。其中，如果兩條鏈路可以被—個干擾機同時干擾掉，稱該2條路徑是干擾相關的。反之，如果2條鏈路不能被一個干擾機同時干擾掉，稱該兩條路徑是干擾獨立的。

節(jié)點覆蓋半徑：測量周期內所有節(jié)點物理覆蓋范圍的算術平均值，單位m。

節(jié)點分布密度：測量周期內所有正常工作節(jié)點的數(shù)量除以網(wǎng)絡總覆蓋范圍，單位個/m²。

抗毀能力指標

災備系統(tǒng)切換平均時延：測量周期內從自主互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)切換到備份網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的平均延遲時間。

災備系統(tǒng)業(yè)務恢復平均時延：測量周期內從備份網(wǎng)絡管理系統(tǒng)開始啟動到系統(tǒng)中全部業(yè)務順利接續(xù)的平均延遲時間。

備份帶寬：測量周期內備份網(wǎng)絡的總帶寬量。

對抗能力：反映了通信網(wǎng)絡具備的電子對抗能力，主要包括處理增益和干擾容限、多址方式、頻譜利用率等指標。

電子支援能力：包括信息可檢測性、保密性、示假能力、截獲概率等指標。

頻率管理能力：指系統(tǒng)對無線電頻率劃分、分配和指配的能力。主要包括頻率分配、頻率分配方案評估、電磁環(huán)境監(jiān)測和頻率協(xié)調管理。

電磁兼容能力：指系統(tǒng)設備能在其電磁環(huán)境中正常工作且不對系統(tǒng)其他設備構成不能承受的電磁騷擾的能力。主要包括抵抗來自電子設備和機動車的電磁干擾。

抗敵電子干擾能力：指系統(tǒng)在敵有意電子干擾情況下，仍能保證正常工作的能力。主要包括抗干擾樣式、抗干擾容限兩方面的內容。

信息截獲防御能力指標

通信內容的加密方式和加密算法強度：目前已有的通信內容加密方式分為硬加密和軟加密2種。其中硬加密是通過使用解碼硬件連接計算機，對通信信息進行解密，從而得到信息內容。而軟加密是常用加密方式，效率高，通過哈希算法或者MD5算法等方式對通信內容進行加密，期間還可以利用信封技術和KEY技術提高保密級別。因此，通信內容的加密方式和加密算法是一種重要的評估指標，加密算法的強度通?？梢酝ㄟ^密鑰長度來反映。

通信協(xié)議的加密方式和加密算法強度：除了通信內容，通信過程的加密方式也能反映出通信被破解的難度，因此也是一個有用的指標，加密算法強度也可以通過密鑰長度來反映。

是否使用跳頻及跳頻速率：無線通信過程抗干擾和信息截獲的一種方式是跳頻。是否使用跳頻，以及跳頻的速率是衡量系統(tǒng)抗截獲能力的一項重要指標。

通信接收機的靈敏度：針對不同來源的信號，通信接收機的靈敏度，即能夠感受到的最小信號強度值，反映了對各種信號源的識別能力。

干擾信號的識別能力：針對不同類型的信號，在識別之后，確定出信號類型是否是干擾。在指標上反映為干擾信號的識別比例。

高風險端口的防御等級：在有線網(wǎng)絡中，高風險的端口往往成為信息采集和獲取的渠道，因此，高風險等級的端口的阻隔情況，也是抗信息截獲能力的評價指標之一。

混合信號的發(fā)射能力：為了抑制干擾和信息截獲，通信終端可在監(jiān)測到干擾終端時，通過發(fā)送混合信號的方式來抑制干擾或者竊聽源，是反映設備主動抗截獲的能力之一。

干擾源定位能力：依據(jù)多個通信終端的聯(lián)合分析，確定出干擾源或者竊聽源位置的能力。

異常終端的隔離能力：當有竊聽設備通過部署探針或者其他方式接入網(wǎng)絡時，能夠將其阻斷并隔離的能力，可以用異常終端的隔離成功率來表示。

異常流量的識別率：當網(wǎng)絡中設備由于被干擾產(chǎn)生異常監(jiān)測流量時，網(wǎng)絡能夠識別異常流量的行為并進行隔離，可以通過異常流量的識別率來表示。

網(wǎng)絡靈活易用性指標

組網(wǎng)能力：高動態(tài)通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構要靈活，組網(wǎng)方式要多樣化，在復雜地形和通信終端機動中，能組成不同類型，不同規(guī)模的網(wǎng)絡。因此，面對不同的應用任務和網(wǎng)絡環(huán)境，網(wǎng)絡自適應的組網(wǎng)并提供通信的能力，是重要的評價指標之一。

適應能力：高動態(tài)網(wǎng)絡應該對不同類型、不同樣式的應用任務具有廣泛的適應性，既適用于防御任務的通信保障，也適用于主動任務的通信保障，既能滿足應用對通信的要求，又能滿足協(xié)同、技術保障等方面對通信的要求。這些能力也是需要重點的評判對象。

數(shù)據(jù)處理能力：反映通信網(wǎng)絡在機動過程中對網(wǎng)絡信息傳輸能力產(chǎn)生的影響，需要進一步的量化分類。

建造費用：高動態(tài)通信網(wǎng)絡的價格包括設計和實現(xiàn)的費用，是必須考慮的，因為通信網(wǎng)絡的性能與其價格密切相關。通信網(wǎng)絡為獲得越高的性能、越快的速率，其價格也必然越高。因此，在工程實踐中要結合實際需要進行合理的取舍，不能刻意追求高性能而忽視經(jīng)濟效益。

標準化程度：高動態(tài)通信網(wǎng)絡采用“模塊化”設計思路，需要遵循特定的通信網(wǎng)絡設計標準，最好采用通用的國際設計標準。采用標準化設計不僅可以得到更好的互操作性，易于升級換代和維修，也更便于得到技術支持，從而降低研發(fā)成本。

提升空間：在5G網(wǎng)絡技術發(fā)展大背景下，高動態(tài)網(wǎng)絡進入高速發(fā)展時期，因此在通信網(wǎng)絡設計之初就應該考慮到今后的規(guī)模擴大和性能升級。若沒有強大的可拓展性和可升級性支撐，重新設計、制造更新的通信網(wǎng)絡將會使費用大增，從而造成資源的浪費。通信網(wǎng)絡的性能越高，其拓展、升級費用往往也更高，難度也會相應增加。

運維能力評估指標

連通性：運維管理系統(tǒng)是否與被管網(wǎng)絡或被管設備正常通信;

抗毀性：運維管理系統(tǒng)軟件在干擾以及不可預測破壞的情況下持續(xù)運行的能力;

資源管控率：運維管理系統(tǒng)對資源的規(guī)劃、使用、監(jiān)視和評估的全生命周期管理;

彈性部署能力：運維管理系統(tǒng)是否基于微服務架構設計，是否具有按需快速彈性部署能力;

管理覆蓋度：運維管理系統(tǒng)是否按照合同要求，將管理范圍、管理對象全部監(jiān)控管理;

管理實時性：網(wǎng)絡運行過程中對新的管理對象的即時管理能力、大規(guī)模網(wǎng)絡規(guī)劃時間、參數(shù)查詢響應時間、參數(shù)配置生效時間等;

跨平臺能力：既能在Windows操作系統(tǒng)平臺下運行，也能在中標麒麟操作系統(tǒng)下運行，跨平臺運行能力;

易操作性：運維管理系統(tǒng)操作是否可視化、簡單易用、界面漢化、重要操作提示等。

效能評估是關系系統(tǒng)或網(wǎng)絡整體性能和可用性的重要工作，是網(wǎng)絡健康度評估的重要因素，是系統(tǒng)或網(wǎng)絡整體運行態(tài)勢的晴雨表，而效能評估最重要的2個步驟：一是評估指標體系的確定，二是評估方法和算法的選擇。文章針對評估指標體系，分類詳細描述了指標含義、單位、性能影響等。隨著大數(shù)據(jù)人工智能新技術的產(chǎn)生和迅猛發(fā)展，指標體系的選擇建立也會日臻精準和完善，指標體系的確定也會日益客觀真實。