Methodik

Auf dieser Seite wird Open Nettest vorgestellt und die Methodik der Messung beschrieben. Open Nettest hat die Methodik für die Messung auf der Grundlage des von der österreichischen Regulierungsbehörde RTR-NetzTest [1] entwickelten Open-Source-Messwerkzeugs übernommen. Wir messen die Verbindung zwischen Ihrem Gerät (wir nennen es oft Client-Gerät oder einfach nur Client) und einem Messserver (der sich an einem Internet-Austauschpunkt befindet, um die Messung so unabhängig wie möglich vom Betreiber und dem Dienst zu halten). Der Client und der Messserver senden sich gegenseitig Daten, mit denen gemessen wird, wie viele Daten sie in einer bestimmten Zeit übertragen können, so dass wir die Geschwindigkeit und die Latenz Ihrer Internetverbindung messen können. Es sind mehrere Messserver verfügbar.

[1]

Bild 1. Hauptkomponenten der Open Nettest Messplattform

Abbildung 1 zeigt eine vereinfachte Ansicht der Messplattform. Bei der Gestaltung der Systemarchitektur wurden die Empfehlungen des GEREK für ein Messinstrument berücksichtigt [2].

Open Nettest Messung

Von den Faktoren, die sich auf das Messergebnis auswirken können, spielt die Messmethodik selbst eine entscheidende Rolle. Dies ist einer der Hauptgründe dafür, dass verschiedene Messwerkzeuge (Speedtest, Fast, M-Lab usw.) unterschiedliche Ergebnisse liefern. Viele der derzeit verfügbaren Tools sind jedoch nicht quelloffen, und es gibt kaum Informationen über die spezifische Methodik, nach der sie ein Ergebnis liefern. Open Nettest ist quelloffen und zielt darauf ab, transparente und nachvollziehbare Informationen zu liefern. Mit jeder Messung sammelt Open Nettest Informationen über die Internetverbindung. Es gibt zwei Arten von Messungen:

Die QoS-Messung liefert Downlink- und Uplink-Geschwindigkeiten und Latenz der Verbindung. Wenn Sie die Messung von einer mobilen App aus durchführen, liefert die Basismessung auch Jitter (Schwankungen in der Verzögerung) und Paketverlustmessungen.

Zusätzlich kann der Nutzer die Netzneutralität und andere Netzwerktests aktivieren. Dabei handelt es sich um eine Reihe von Messungen, mit denen die Durchführbarkeit anderer Dienste im Zusammenhang mit der Netzneutralität überprüft wird, was dem Nutzer und den Regulierungsbehörden sehr aufschlussreiche Informationen über die Neutralitätspolitik liefern kann.

Die QoS-Messung zielt darauf ab, die Leistung der Internetverbindung des Nutzers abzuschätzen, indem Download- und Upload-Geschwindigkeiten und Latenzzeiten gemessen werden (Jitter und Paketverluste werden ebenfalls von den mobilen Anwendungen gemessen). Zu diesem Zweck besteht jede Messung aus mehreren Phasen, die nacheinander ablaufen. Wir geben einen kurzen Überblick über die verschiedenen Phasen.

Phase 1: Initialisierung

Der Client versucht, eine sichere Verbindung zum Kontrollserver herzustellen, und sie tauschen die Konfigurationsparameter aus, die zur Durchführung der Messung erforderlich sind.

Phase 2: Download Pre-Test

Diese Phase dient dazu, die Verbindung für die Durchführung der nachfolgenden Messungen vorzubereiten.

Mit den vom Kontrollserver erhaltenen Informationen kann der Client eine oder mehrere parallele Verbindungen, auch Flows genannt, zum Messserver aufbauen. Die Anzahl der Verbindungen hängt von der Geschwindigkeit Ihrer Internetverbindung ab. Bei langsameren Verbindungen führt eine höhere Anzahl von Flows dazu, dass jeder einzelne von ihnen um die geringe Bandbreite konkurriert, was zu noch schlechteren Ergebnissen und einer weniger genauen Messung führt. Bei schnelleren Verbindungen hingegen kann durch das gleichzeitige Öffnen mehrerer Verbindungen die maximale Kapazität der Verbindung schneller erreicht werden, wodurch sich die Genauigkeit des Ergebnisses verbessert.

In dieser Phase schätzen der Client und der Server die optimale Anzahl der parallelen Verbindungen auf der Grundlage des Netzzustandes. Sie werden versuchen, eine höhere Anzahl von Verbindungen festzulegen, wenn die Netzbedingungen dies zulassen. Andernfalls wird sie auf eine einzige Verbindung reduziert.

Die Anzahl der parallelen Verbindungen ist vom Benutzer in Open Nettest konfigurierbar. Wenn Sie jedoch nicht sicher sind, wie Sie diese Anzahl wählen sollen, können Sie den Client und den Server anhand der aktuellen Netzwerkbedingungen entscheiden lassen.

Phase 3: Latenz

In dieser Phase sendet der Client in kurzen Abständen mehrere kurze Nachrichten an den Server, wartet auf die Antwort des Servers und sendet eine Bestätigung, wenn diese Antwort eingegangen ist. Anschließend messen der Client und der Server die Zeit zwischen der Übertragung ihrer Nachricht und dem Empfang der Antwort. Das Messergebnis Ping zeigt den Median aller vom Server in dieser Phase gemessenen Werte an.

Phase 4: Paket Verlust

Diese Phase findet nur statt, wenn die Messung über eine mobile Anwendung, nicht aber über den Webbrowser erfolgt. In dieser Phase werden der Jitter (wie stark die Verzögerung schwankt) und die Paketverlusteigenschaften der Internetverbindung bestimmt. Die Messung basiert auf der gleichen Methodik wie der VoIP-Test: Der Client sendet eine Reihe nummerierter UDP-Datagramme mit fester Größe an den Messserver. Auf der Empfangsseite berechnet der Server den Paketverlust und den Jitter.

Phase 5: Download

In dieser Phase fordert der Client Daten über jede der parallelen Verbindungen zum Server an (entsprechend dem Ergebnis des Downlink-Pretests). Der Server überträgt die Daten an den Client in Paketen der vom Client angegebenen Größe. Der Client verfolgt nach dem Empfang jedes Datenpakets die Menge der empfangenen Daten und die für den Empfang benötigte Zeit.

Nach dem Empfang des letzten Datenpakets berechnet der Client die Download-Geschwindigkeit der Verbindung unter Berücksichtigung der für alle Verbindungen gemessenen Werte.

Phase 6: Upload Pre-Test

Ähnlich wie in der Vortestphase für den Downlink soll in dieser Phase die Verbindung in der Richtung vom Client zum Server für die Geschwindigkeitsmessung vorbereitet werden. Auch hier wird nur eine Verbindung für die Uplink-Messung verwendet, wenn der Zustand des Netzes dies nicht zulässt.

Phase 7: Upload

In dieser Phase sendet der Client Daten an den Server über jede der parallelen Verbindungen (entsprechend dem Ergebnis des Uplink-Pretests) in Paketen einer vom Client festgelegten Größe. Der Server misst die Zeit und die Menge der empfangenen Daten und sendet diese Informationen an den Client zurück. Nachdem der Client alle Informationen vom Server erhalten hat, berechnet er die Uplink-Geschwindigkeit.

Phase 8: Abschluss

Nach Abschluss der Messungen schließt der Client die Verbindungen zum Messserver und sendet alle gesammelten Daten an den Kontrollserver.

Netzneutralität und andere Netztests

Basierend auf den BEREC-Empfehlungen bietet Open Nettest Werkzeuge zur Bewertung von Merkmalen der Netzverbindung, die einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität und die Transparenz des Internetzugangs haben. In den letzten Jahren wurde in Europa eine strenge Regulierung entwickelt, um Transparenz und nicht-diskriminierende Behandlung des Datenverkehrs in den Internetzugangsdiensten zu gewährleisten und die Rechte der Endnutzer zu schützen. Sie besteht aus einer Reihe von 7 Testgruppen, die nach der Basismessung durchgeführt werden, wenn die Option in den mobilen Anwendungen für Android und iOS aktiviert ist. Nachdem alle Tests abgeschlossen sind, berechnen wir eine Punktzahl, die berücksichtigt, wie viele Tests fehlgeschlagen sind.

Änderung von Webinhalten

Ziel dieses Tests ist es, festzustellen, ob der Inhalt während der Übertragung der Daten zwischen dem Server und dem Client in einem zwischengeschalteten Netzwerkgerät verändert wird. Der Client fordert Daten mit einer bekannten Prüfsumme von dem konfigurierten Webserver an. Nach dem Empfang der Daten vergleicht der Client die Prüfsumme der empfangenen Daten mit der ursprünglichen Prüfsumme. Ein Unterschied in den Prüfsummen weist auf eine Manipulation der Daten auf dem Weg zum Client hin, und der Test gilt als nicht erfolgreich.

Laden der Website

Neben der Überprüfung von Änderungen am Inhalt werden auch die Größe und die Zeit für das Herunterladen einer oder mehrerer Referenz-Webseiten überwacht. Wenn die Seiten vor einem bestimmten Timeout gerendert werden können, ist der Test erfolgreich.

Verbindungstransparenz

Der Einsatz von Proxys ist im heutigen Internet eine gängige Technik, um beispielsweise die am häufigsten besuchten Webseiten zwischenzuspeichern, Inhalte zu komprimieren oder Kunden vor potenziell schädlichen Inhalten zu schützen. In diesem Test geht es darum, das Vorhandensein von Proxys zwischen Client und Server bzw. "intransparente" Verbindungen zu erkennen. In diesem Fall kann nicht garantiert werden, dass die Websites genau mit denen auf dem Server übereinstimmen. Wenn wir das Vorhandensein eines solchen Proxys feststellen, ist der Test erfolglos. Bei diesem Test sendet der Client sowohl korrekt formatierte HTTP-Anfragen als auch falsch formatierte HTTP-Anfragen an den Messserver. Der Messserver antwortet, indem er die exakte Kopie der Anfrage an den Client zurückschickt. Befindet sich zwischen dem Client und dem Messserver ein HTTP-Proxy, so reagiert dieser auf die falsch formatierten HTTP-Anfragen mit einer Fehlermeldung, die auf die fehlerhafte HTTP-Anfrage hinweist. In diesem Fall ist der Test erfolglos.

DNS

DNS (Domain Name Service) übersetzt den Namen der Website, die wir im Internet besuchen, in eine IP-Adresse, die den spezifischen Standort des Inhalts angibt, auf den wir zugreifen können. Daher ist es wichtig zu prüfen, ob die vom DNS-Dienst gelieferte Übersetzung vertrauenswürdig ist und mit den Richtlinien zur Netzneutralität übereinstimmt. Dieser Test ist erfolgreich, wenn wir bestätigen können, dass die DNS-Daten konsistent sind.

TCP und UDP blockierte Ports

Gängige Protokolle, die für verschiedene Internet-Dienste verwendet werden, nutzen bestimmte Portnummern für ihre Verbindungen. Wenn ein bestimmter Port vom ISP oder vom Netzwerkadministrator blockiert wird, schlägt jeder Kommunikationsversuch über diesen Port fehl. In diesem Test wird geprüft, ob TCP- oder UDP-Ports blockiert sind und daher bestimmte Dienste nicht genutzt werden können, da keine Daten über diese Ports gesendet oder empfangen werden können. Beachten Sie, dass es in Unternehmensumgebungen üblich ist, bestimmte Ports aus Sicherheitsgründen (Firewall) zu sperren oder nur die relevanten Ports (und Dienste) verfügbar zu machen.

VoIP

In diesem Test simulieren wir eine Voice-over-IP-Kommunikation. Wir überwachen die Verbindung und messen die relevanten Parameter, wie Verzögerung oder Jitter. Wir schätzen ab, ob die Qualität der Verbindung einen VoIP-Anruf unterstützt, in diesem Fall ist der Test erfolgreich.

Route zum Server (Traceroute)

Bei diesem Test messen wir die Entfernung (in Form von Verzögerungen und Netzsprüngen) zwischen dem Client und einem Zielort.

Verstehen der Ergebnisse

Nach Abschluss einer Messung zeigt Ihnen Open Nettest die Ergebnisse an, und zwar mit unterschiedlichem Detailgrad, je nachdem, ob Sie einen mobilen Client oder einen Webbrowser verwenden.

Die Geschwindigkeitswerte, die Sie erwarten sollten, hängen nicht nur vom Netzwerkstatus ab, sondern auch von Ihrer Zugangstechnologie (DSL, WiFi, 3G, Glasfaser usw.) und den möglichen Einschränkungen Ihres Client-Geräts sowie von anderen Faktoren. Die Download- und Upload-Geschwindigkeiten werden in Megabit pro Sekunde (Mbps) und die Latenz (Ping) in Millisekunden angegeben.

Ob das Ergebnis gut oder schlecht ist, hängt von der Art des Dienstes ab, den Sie nutzen möchten. Für das Surfen im Internet sind 2 Mbit/s oft ausreichend. Für Sprachdienste ist vielleicht keine hohe Bandbreite erforderlich, aber Verzögerung und Jitter (wie stark die Verzögerung schwankt) sind sehr wichtig. Daher sollten Sie nicht nur die Download-Geschwindigkeit, sondern auch die Upload-Geschwindigkeit (insbesondere bei Cloud-Diensten oder Dateiübertragungen) und die Latenzzeit berücksichtigen.

Um Ihnen zu helfen, haben wir einen rot/orange/grünen Farbcode eingefügt, der angibt, was ein hohes/mittleres/niedriges Ergebnis ist. Beachten Sie, dass die höheren Geschwindigkeiten (grün) möglicherweise nur mit bestimmten Technologien erreicht werden können. Je nach Technologie Ihres Zugangsnetzes könnte ein roter Geschwindigkeitswert darauf hinweisen, dass Ihr Anschluss eine ältere Technologie verwendet und möglicherweise aufgerüstet werden muss.

Bei der Interpretation der Ergebnisse sollten Sie bedenken, dass selbst wenn die Ergebnisse von der in Ihrem Internetanschlussvertrag angegebenen Geschwindigkeit abweichen, dies nicht unbedingt bedeutet, dass Ihr Internetanbieter die Vereinbarung nicht einhält. Außerdem gestalten die Betreiber ihr Angebot auf unterschiedliche Weise. In der Regel wird die Geschwindigkeit der Datenverbindung als Obergrenze angegeben (Werte "bis zu").

Weichen die Ergebnisse nach mehreren Messungen deutlich von der angegebenen Bandbreite ab, kann dies auf Probleme mit der Verbindung hindeuten, die von einem Fachmann analysiert werden sollten. Das Ergebnis kann auch durch verschiedene technische Faktoren wie den WLAN-Router, die Systemkonfiguration usw. beeinträchtigt werden. Wenn Ihr Netz von mehreren Nutzern gemeinsam genutzt wird, wird die verfügbare Gesamtkapazität auf diese aufgeteilt. Auch wenn wir uns bemühen, unsere Systeme jederzeit verfügbar zu halten, kann es vorkommen, dass der Testserver oder seine Verbindung überlastet sind.

Da die Betreiber unterschiedliche Richtlinien für die Weiterleitung des Datenverkehrs durch ihre Netze anwenden, kann es vorkommen, dass das Ergebnis von Open Nettest einen höheren Wert erreicht, als er normalerweise von anderen Internetdiensten erreicht wird. Die Messung ist jedoch so konzipiert, dass sie den üblichen Internetpraktiken folgt, um dem Nutzererlebnis so nahe wie möglich zu kommen. Wenn Dienste unterschiedlich behandelt werden, könnte dies ein Hinweis auf die fehlende Netzneutralität sein.

In jedem Fall ist es am zuverlässigsten, die Messung häufig zu wiederholen, um Verzerrungen der Ergebnisse und Zufallsfehler zu vermeiden.

Plausibilitätskontrollen

Manchmal gibt es aufgrund von Umständen, die außerhalb unserer Kontrolle liegen, Ergebnisse, die inkonsistent, unmöglich oder widersprüchlich sind. Nach Abschluss der Messung werden die gesammelten Daten nachbearbeitet, um diese Messungen zu identifizieren und zu klären, wie es zu diesen Ergebnissen kommen konnte. So kann es beispielsweise vorkommen, dass wir bei einer 3G-Verbindung eine sehr hohe Download-Geschwindigkeit messen (höher als für diese Art von Netzen möglich), wenn während des Tests ein Technologiewechsel stattfindet (z. B. von 3G zu 4G). Dank des umfangreichen Datensatzes, den wir während der Messung sammeln, können wir unter anderem diese Situationen erkennen, die zu widersprüchlichen Ergebnissen führen können.

Schätzung der Erlebnisqualität

Auf der Grundlage der erhaltenen Messergebnisse bieten wir eine Schätzung der erwarteten Erlebnisqualität (Quality of Experience - QoE), die der Nutzer bei der Nutzung der beliebtesten Netzanwendungen in verschiedenen Kategorien erreichen würde:

Videostreaming
Web-Browsing
E-Mail
Fotoaustausch/Soziale Medien
Online-Spiele
VoIP

Wir kombinieren die Messergebnisse, um die erwartete Leistung dieser Dienste abzuschätzen, und folgen dabei den Standardempfehlungen verschiedener Quellen (BEREC [2], ITU-T [5,6], Inhaltsanbieter [7,8,9] und Nutzerumfragen [4]).

QoE-Einschätzungen

videocam Videostreaming

Verwandte Metriken	Ausgezeichnet	Gut	Mäßig	Gering	Schlecht
DL	>=25 Mbps	>=5 Mbps	>=3 Mbps	3>DL>=1 Mbps	<1 Mbps
UL	>=1.5 Mbps	>=500 Kbps	>=100 Kbps	>=50 Kbps	<50 Kbps
Latenz	<50 ms	<100 ms	<150 ms	<200 ms	>=200 ms

language Web-Browsing

Verwandte Metriken	Ausgezeichnet	Gut	Mäßig	Gering	Schlecht
DL	>=10 Mbps	>=5 Mbps	>=3 Mbps	>=1 Mbps	<1 Mbps
UL	>=0.5 Mbps	>=300 Kbps	>=100 Kbps	>=50 Kbps	<50 Kbps
Latenz	<50 ms	<100 ms	<150 ms	<200 ms	>=200 ms

mail E-Mail

Verwandte Metriken	Ausgezeichnet	Gut	Mäßig	Gering	Schlecht
DL	>=3 Mbps	>=1 Mbps	>=0.5 Mbps	>=0.1 Mbps	<0.1 Mbps
UL	>=0.5 Mbps	>=300 kbps	>=100 kbps	>=50 kbps	<50 kbps

contacts Fotoaustausch/Soziale Medien

Verwandte Metriken	Ausgezeichnet	Gut	Mäßig	Gering	Schlecht
DL	>=10 Mbps	>=5 Mbps	>=1.5 Mbps	>=0.5 Mbps	<0.5 Mbps
UL	>=5 Mbps	>=3 Mbps	>=1.5 Mbps	>=1 Mbps	<1 Mbps

videogame_asset Online Spiele

Verwandte Metriken	Ausgezeichnet	Gut	Mäßig	Gering	Schlecht
DL	>=10 Mbps	>=5 Mbps	>=3 Mbps	3>DL>=1 Mbps	<1 Mbps
UL	>=5 Mbps	>=3 Mbps	>=1 Mbps	>=500 Kbps	<500 Kbps
Latenz	<50 ms	<100 ms	<150 ms	<200 ms	>=200 ms

call VoIP

Verwandte Metriken	Ausgezeichnet	Gut	Mäßig	Gering	Schlecht
DL	>=1.5 Mbps	>=1 Mbps	>=0.5 Mbps	>=0.2 Mbps	<0.2 Mbps
UL	>=1.5 Mbps	>=1 Mbps	>=0.5 Mbps	>=0.2 Mbps	<0.2 Mbps
Latenz	<50 ms	<100 ms	<150 ms	<200 ms	>=200 ms

References

[1] BoR (17) 178: BEREC Net Neutrality Regulatory Assessment Methodology. BEREC. Online verfügbar [2] BoR(14)117 (document 4602): Monitoring quality of Internet access services in the context of net neutrality [3] BoR(17)179 (document 7296): Net Neutrality measurement tool specification [4] Tutela, analysis of crowdsourced data and network performance recommendations (2019). [5] Rec. ITU-T G.1031 (02/2014) [6] Rec. ITU-T G.1032 (10/2017) [7] Netflix’s speed recommendations [8] Youtube recommendations [9] Skype recommendations