效能評估指標體系綜述

安娜　李宏　左延智

針對復雜網絡和多樣化業務對網絡效能和健康度提出的高要求，總結梳理了能夠反映網絡整體效能的評估指標體系，包括網絡傳輸能力、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。

網絡效能評估研究是一個復雜而廣泛的研究課題，因此網絡效能評估研究迄今為止尚未形成公認的標準。目前已經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學模型，從不同角度出發，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效能的一個維度，因此通過單一指標進行系統效能評估缺乏全面性和整體性。

文章針對網絡傳輸能效、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絡整體效能的指標體系進行了詳細梳理和論述。

網絡傳輸效能指標

數據包傳輸時延：測量周期內某個數據包在某網絡段（從接入網到核心網，或從接入網到接入網）中傳輸經歷的時間，與該包是否成功傳送無關。

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

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

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

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據包個數與傳輸數據包總個數的比值。其中，成功傳送含義為—個數據包進入—個觀測網段特定時間后成功離開該網段，并且傳出數據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據包進入—個觀測網段特定時間后成功離開該網段但傳輸數據包與原始數據包并非全部一致或存在非法。

丟包率：測量周期內丟失的數據包個數與傳輸的數據包總個數的比值。其中，丟失包傳送結果的含義為—個數據包進入—個觀測網段之后并沒有成功傳送離開該網段。

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據包數量除以該時間間隔。

鏈路容量：測量周期內兩個測量點之間能夠傳輸的最大比特數。上述2個測量點由一條可實現數據包成功傳輸的交換鏈路分隔開來。

已用鏈路容量：測量周期內2個測量點之間實際傳輸的比特數，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：測量周期內網絡中干擾獨立的路徑數目占總路徑數目的比率。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。

節點覆蓋半徑：測量周期內所有節點物理覆蓋范圍的算術平均值，單位m。

節點分布密度：測量周期內所有正常工作節點的數量除以網絡總覆蓋范圍，單位個/m²。

抗毀能力指標

災備系統切換平均時延：測量周期內從自主互聯網網絡管理系統切換到備份網絡管理系統的平均延遲時間。

災備系統業務恢復平均時延：測量周期內從備份網絡管理系統開始啟動到系統中全部業務順利接續的平均延遲時間。

備份帶寬：測量周期內備份網絡的總帶寬量。

對抗能力：反映了通信網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、電磁環境監測和頻率協調管理。

電磁兼容能力：指系統設備能在其電磁環境中正常工作且不對系統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，加密算法的強度通常可以通過密鑰長度來反映。

通信協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。

混合信號的發射能力：為了抑制干擾和信息截獲，通信終端可在監測到干擾終端時，通過發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：依據多個通信終端的聯合分析，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：當網絡中設備由于被干擾產生異常監測流量時，網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。

網絡靈活易用性指標

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

適應能力：高動態網絡應該對不同類型、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。

數據處理能力：反映通信網絡在機動過程中對網絡信息傳輸能力產生的影響，需要進一步的量化分類。

建造費用：高動態通信網絡的價格包括設計和實現的費用，是必須考慮的，因為通信網絡的性能與其價格密切相關。通信網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濟效益。

標準化程度：高動態通信網絡采用“模塊化”設計思路，需要遵循特定的通信網絡設計標準，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，從而降低研發成本。

提升空間：在5G網絡技術發展大背景下，高動態網絡進入高速發展時期，因此在通信網絡設計之初就應該考慮到今后的規模擴大和性能升級。若沒有強大的可拓展性和可升級性支撐，重新設計、制造更新的通信網絡將會使費用大增，從而造成資源的浪費。通信網絡的性能越高，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：運維管理系統是否與被管網絡或被管設備正常通信;

抗毀性：運維管理系統軟件在干擾以及不可預測破壞的情況下持續運行的能力;

資源管控率：運維管理系統對資源的規劃、使用、監視和評估的全生命周期管理;

彈性部署能力：運維管理系統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：運維管理系統是否按照合同要求，將管理范圍、管理對象全部監控管理;

管理實時性：網絡運行過程中對新的管理對象的即時管理能力、大規模網絡規劃時間、參數查詢響應時間、參數配置生效時間等;

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

易操作性：運維管理系統操作是否可視化、簡單易用、界面漢化、重要操作提示等。

效能評估是關系系統或網絡整體性能和可用性的重要工作，是網絡健康度評估的重要因素，是系統或網絡整體運行態勢的晴雨表，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。隨著大數據人工智能新技術的產生和迅猛發展，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。