一种测量IP网上数据包服务质量的方法和系统

摘要

本发明公开了一种测量IP网上数据包服务质量的方法和系统；方法包括：测量服务器根据测量要求和网络数据、节点数据，确定测量策略，包括：参与测量的节点、部分节点向若干指定节点发送使用应用层协议的测量数据包、部分节点统计时延和/或抖动；测量服务器以调度命令的形式将测量策略分别发送给各参与测量的节点；测量要求内容包括：测量某种业务的时延和/或抖动；节点根据调度命令相应在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包，相应的节点统计传输节点间的时延和/或抖动，将统计结果上报给测量服务器。本发明能够模拟各业务所受到的处理方式，获得准确的时延和/或抖动信息。

说明书

技术领域

本发明涉及电信领域和计算机领域，提供一种测量IP网上数据包服务质量的方法和系统。

背景技术

现在，越来越多的业务都承载在数据网上，根据3GPP(Third GenerationPartnership Projects，第三代伙伴组织计划)对各种业务根据对QoS(Quality ofService，服务质量)要求进行分类，如下表：

表1、各种业务的QoS要求

业务分类业务QoS特征典型业务会话类业务较小的时延数据上下行速率对称语音业务视频电话交互类业务对误码率有一定的要求对时延的要求相对低一点数据上下行速率非对称(一般是下行要求高一点)互联网浏览和搜索电子商务OTA下载位置业务个人信息管理流类业务对时延的要求进一步降低单向业务误码率要求高视频音频流媒体点播FTP的内容下载电子凭证后台业务较小的时延要求最高的误码率要求电子邮件SMS，MMS，FAX

业务根据QoS特征，可以分为会话类、交互类、流类业务、后台业务。其中会话类业务对时延的要求最高——即该业务所要求的时延与其它业务要求的时延相比是最短的。

现在，VoIP业务和服务都发展很快，对于VoIP业务，如果语音延时时间超过400毫秒，那么人就会感觉语音效果比较差了。整个VoIP过程的时延包括：语音采样的时延、编解码的时延、网络传输的时延、数据缓冲的时延，其中，语音采用、编解码这些的时延是基本固定的，数据缓冲的长短和抖动有关，所以，测量时延和抖动是非常重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量IP网上数据包服务质量的方法和系统，能够模拟各业务所受到的处理方式，获得准确的时延和/或抖动信息。

为了解决上述问题，本发明提供了一种测量IP网上数据包服务质量的方法，包括：

测量服务器根据测量要求和网络数据、节点数据，确定测量策略，包括：参与测量的节点、部分节点向若干指定节点发送使用应用层协议的测量数据包、部分节点统计时延和/或抖动；测量服务器以调度命令的形式将测量策略分别发送给各参与测量的节点；测量要求内容包括：测量某种业务的时延和/或抖动；

节点根据调度命令相应在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包，相应的节点统计传输节点间的时延和/或抖动，将统计结果上报给测量服务器。

进一步的，测量策略中还包括以下数据包传输参数：

(A)数据包所采用的协议；

(B)数据包携带的数据的类型；

(C)数据包的长度；

(D)传输数据包的数量；

数据包传输参数根据测量要求制定。

进一步的，节点根据调度命令在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包具体是指：

节点收到调度命令后，从中获取本节点所要完成的测量工作以及数据包传输参数；

需要发送测量数据包的节点，先向发送目标节点发测量确认请求，在收到反馈的测量确认响应后，发送测量数据包；所发送测量数据包的个数、数据包协议、数据类型及长度与数据包传输参数一致；在测量数据包中携带序列号，在本地保存序列号和发送测量数据包时的本地时间；

接收测量数据包的节点收到测量数据包后立即将测量数据包再发给该数据包的源节点。

进一步的，节点统计传输节点间的时延具体是指：

发送测量数据包的节点收到反馈的测量数据包后，根据序列号查询到该数据包的发送时间，用接收该数据包时的本地时间减去所述发送时间，得到的差除以2，得到本节点和反馈该数据包的节点之间的时延。

进一步的，节点统计传输节点间的抖动具体是指：节点统计本节点和另一节点间的多个时延后，计算每两次相邻时延之差的绝对值；计算各绝对值的平均值，得到本节点和所述另一节点间的平均抖动。

本发明还提供了一种测量IP网上数据包服务质量的系统，包括：

测量服务器，IP网络中参与测量的若干个节点；

测量服务器用于根据测量要求和网络数据、节点数据，确定测量策略，包括：参与测量的节点、部分节点向若干指定节点发送使用应用层协议的测量数据包、部分节点统计时延和/或抖动；测量服务器以调度命令的形式将测量策略分别发送给各参与测量的节点；测量要求内容包括：测量某种业务的时延和/或抖动；

各节点用于根据调度命令相应在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包，相应的节点还用于统计传输节点间的时延和/或抖动，将统计结果上报给测量服务器。

进一步的，测量服务器所确定的测量策略中还包括以下数据包传输参数：

(A)数据包所采用的协议；

(B)数据包携带的数据的类型；

(C)数据包的长度；

(D)传输数据包的数量；

测量服务器根据测量要求制定数据包传输参数。

进一步的，节点根据调度命令在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包具体是指：

节点收到调度命令后，从中获取本节点所要完成的测量工作以及数据包传输参数；

需要发送测量数据包的节点，先向发送目标节点发测量确认请求，在收到反馈的测量确认响应后，发送测量数据包；所发送测量数据包的个数、数据包协议、数据类型及长度与数据包传输参数一致；在测量数据包中携带序列号，在本地保存序列号和发送测量数据包时的本地时间；

接收测量数据包的节点收到测量数据包后立即将测量数据包再发给该数据包的源节点。

进一步的，节点统计传输节点间的时延具体是指：

发送测量数据包的节点收到反馈的测量数据包后根据序列号查询到该数据包的发送时间，用接收该数据包时的本地时间减去所述发送时间，得到的差除以2，得到本节点和反馈该数据包的节点之间的时延。

进一步的，节点统计传输节点间的抖动具体是指：

节点在统计本节点和另一节点间的多个时延后，计算每两次相邻时延之差的绝对值；计算各绝对值的平均值，得到本节点和所述另一节点间的平均抖动。

本发明通过控制网络中各个节点发送不同的应用层协议包的方式来对IP承载网中的数据包服务质量进行测量，以获得时延和/或抖动的情况，实现简单，成本较低，不需要对网络设备做任何调整和干涉；另外可以利用把测试节点部署或者调度到网络的不同位置，以协助网络优化工作。

附图说明

图1是本发明进行网络QoS测量的系统的具体架构示意图；

图2是本发明应用示例中，进行网络QoS测量的方法的流程图；

图3是本发明应用示例中，节点之间具体测量的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

本发明的产生基于以下考虑：

目前通常可以用ping的方式来获得节点和节点之间的网络是否通，并获得时延信息，但ping包在数据网中所受到的处理不能模拟各个业务所受到的处理方式，而且现网的各个节点的时间不能做到同步；虽然也可以通过时间同步系统，通过同步的时间，来进行测量，但这个成本要求高。

本发明考虑到时延应该是端到端的，这样的时延是最能体现端到端的服务质量，所以解决方案应该能够测试端到端的服务质量，因此本发明提出以模拟实际的应用层协议数据包传递的方式来测量时延信息，如直接的RTP封装的数据包，那么就能更实际的测量实际网络、实际节点之间的具体类型的时延；得到时延后，就可以根据时延统计得到实际网络、实际节点之间的抖动。除了测量上面所提到的VoIP业务的数据包时延外，还能测量其它业务，例如：流媒体、下载、视频等业务。

本发明提供了一种测量IP网上数据包服务质量的方法，包括：

测量服务器根据测量要求和网络数据、节点数据等，确定测量策略，包括：参与测量的节点、部分节点向若干指定节点发送使用应用层协议的测量数据包、部分节点统计时延和/或抖动；测量服务器以调度命令的形式将测量策略分别发送给各参与测量的节点；测量要求内容包括：测量某种业务的时延和/或抖动；

节点根据调度命令相应在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包，相应的节点统计传输节点间的时延和/或抖动，将统计结果上报给测量服务器。

其中，测量策略中还可以包括以下数据包传输参数：

(A)数据包采用什么协议；

(B)数据包携带什么类型的数据；

(C)数据包的长度是多少；

(D)传输数据包的数量；

数据包传输参数根据测量要求制定。通过这些参数可以模拟各种业务在网络中的实际传递情况，例如，可以指示在不同网络位置的节点双向发送指定大小的RTP数据包来模拟VoIP业务，也可以指示在业务集中部署点的节点向各个网络边缘节点发送指定大小的RTP数据包，来模拟单向的手机电视业务。

节点根据调度命令在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包意味着，只要节点支持相应协议，就能模拟出网络中各种各样的业务，比如支持对VoIP包的媒体和信令的模拟，支持IPTV业务包的媒体和信令的模拟，支持HTTP包的模拟等；当然，对于不同的业务的模拟，采取的方式和步骤可能有所不同。

其中，节点根据调度命令在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包具体可以是指：

节点收到调度命令后，从中获取本节点所要完成的测量工作以及数据包传输参数；

需要发送测量数据包的节点，先向发送目标节点发测量确认请求，在收到反馈的测量确认响应后，发送测量数据包；所发送测量数据包的个数、数据包协议、数据类型及长度与数据包传输参数一致；在测量数据包中携带序列号，在本地保存序列号和发送测量数据包时的本地时间；

接收测量数据包的节点收到测量数据包后立即将测量数据包再发给该数据包的源节点。

其中，节点统计传输节点间的时延具体可以是指：

发送测量数据包的节点收到反馈的测量数据包后根据序列号查询到该数据包的发送时间，用接收该数据包时的本地时间减去所述发送时间，得到的差除以2，就可以大致得到本节点和反馈该数据包的节点之间的时延。

其中，节点统计传输节点间的抖动具体可以是指：

节点统计本节点和另一节点间的多个时延后，计算每两次相邻时延之差的绝对值；计算各绝对值的平均值，得到本节点和所述另一节点间的平均抖动，上报给测量服务器。

本发明还提供了一种测量IP网上数据包服务质量的系统，包括：

测量服务器，IP网络中参与测量的若干个节点；

测量服务器用于根据测量要求和网络数据、节点数据等，确定测量策略，包括：参与测量的节点、部分节点向若干指定节点发送使用应用层协议的测量数据包、部分节点统计时延和/或抖动；测量服务器以调度命令的形式将测量策略分别发送给各参与测量的节点；测量要求内容包括：测量某种业务的时延和/或抖动；

各节点用于根据调度命令相应在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包，相应的节点还用于统计传输节点间的时延和/或抖动，将统计结果上报给测量服务器。

其中，测量服务器所确定的测量策略中还可以包括以下数据包传输参数：

(A)数据包采用什么协议；

(B)数据包携带什么类型的数据；

(C)数据包的长度是多少；

(D)传输数据包的数量；

测量服务器根据测量要求制定数据包传输参数。

其中，节点根据调度命令在IP网中模拟传输使用应用层协议的测量数据包具体可以是指：

节点收到调度命令后，从中获取本节点所要完成的测量工作以及数据包传输参数；

需要发送测量数据包的节点，先向发送目标节点发测量确认请求，在收到反馈的测量确认响应后，发送测量数据包；所发送测量数据包的个数、数据包协议、数据类型及长度与数据包传输参数一致；在测量数据包中携带序列号，在本地保存序列号和发送测量数据包时的本地时间；

接收测量数据包的节点收到测量数据包后立即将测量数据包再发给该数据包的源节点。

其中，节点统计传输节点间的时延具体可以是指：

发送测量数据包的节点收到反馈的测量数据包后根据序列号查询到该数据包的发送时间，用接收该数据包时的本地时间减去所述发送时间，得到的差除以2，就可以大致得到本节点和反馈该数据包的节点之间的时延。

其中，节点统计传输节点间的抖动具体可以是指：

节点在统计本节点和另一节点间的多个时延后，计算每两次相邻时延之差的绝对值；计算各绝对值的平均值，得到本节点和所述另一节点间的平均抖动，上报给测量服务器。

其中，测量服务器中还可以包括一信息数据库，用于保存网络数据、节点数据、节点上报的时延和/或抖动；甚至还可以保存各数据包的组织方式。  一种具体的系统架构如图1所示，其中，作为测量对象和传输数据包载体的IP数据网，可能有核心层、汇聚层、接入层，该图只是表示一下各个节点可能位于网络的不同位置。有的数据网可能没有核心层，或者核心层汇聚层合一了，实际应用时，具体的数据网形态可能各不一致。接口1是测量服务器和节点之间的接口，主要传输两方面数据：一方面是测量服务器发送给节点的调度命令以及确认消息，另一方面是节点发送给测量服务器的测量参数及确认消息。

下面用本发明的一个应用示例进一步加以说明。

该应用示例如图2所示，包括以下步骤：

201、操作员进行测量操作，将测量要求输入给测量服务器，测量要求内容包括：测量某种业务的时延、抖动；测量服务器根据网络、节点、需求等信息制定测量策略。这个测量策略包括：

(1)哪些节点参与；

(2)哪些节点发送数据包，分别是向哪些节点发送；

(3)所发送的数据包采用什么协议，如：TCP，UDP等；

(4)发送什么类型的数据：如：sip、RTSP、HTTP、RTP、RTCP等；

(5)数据包的长度是多少；

(6)发送数据包的数量；

(7)需要统计出什么测量参数：如：时延、抖动等；

其中(3)到(6)为数据包传输参数。

例如，当测量要求为VoIP业务的时延和/或抖动时，测量策略为在不同网络位置的节点双向发送指定大小的RTP数据包；测量要求为单向的手机电视业务的时延和/或抖动时，测量策略为在业务集中部署点的节点向各个网络边缘节点发送指定大小的RTP数据包。

202、测量服务器以调度命令的形式将测量策略分别发送给各参与测量的节点。

203、各个节点给出确认信息。

204、各个节点之间按照调度命令进行操作，具体的交互过程请参考图3及对图3的说明，统计出测量参数。

205、节点将测量参数上报给测量服务器。

206、测量服务器接收到测量参数后给出确认消息给节点。

207、测量服务器将这些测量参数入库、统计、分析，最后给出测量报告。所述测量报告可以是根据测量要求，对整个参与测量节点构成的网络所给出的一个总体测量结果，比如可以包括：各类协议在不同路由上的时延等。

下面结合图3以节点A，节点B之间测量时延和抖动的过程来说明各节点间根据调度命令交互的过程。

首先说明的是，测量策略中，节点A为发送测量数据包及统计时延、抖动的节点，节点B为接收测量数据包的节点。

301、各个节点都收到调度命令，并从调度命令中获取测量策略，包括：

(1)哪些节点发送数据包，分别是向哪些节点发送；

(2)所发送的数据包采用什么协议，如：TCP，UDP等；

(3)发送什么类型的数据：如：sip、RTSP、HTTP、RTP、RTCP等；

(4)数据包的长度是多少；

(5)发送数据包的数量；

(6)需要统计出什么测量参数：如：丢包率、时延、抖动等；

302、节点A向节点B发测量确认请求，以确认另外的节点正常工作。

303、节点B发测量确认响应。

304、节点A按照调度命令中的数据包传输参数指定的协议、类型、长度和数量发送测量数据包，这个测量数据包可以是控制层面的消息，如：sip、RTSP、IGMP、HTTP等，更多是媒体，主要是RTP/RTCP包，或者其它UDP包。并在这边包中加上一些辅助信息，如：序列号、时间戳等。

这里需要测试的是时延和抖动，比如需要模拟的业务是语音，节点A组织模拟RTP的语音包，数据包里必须加上本地当前时间信息和序列号，节点A在本地记录每个序列号和时间信息，发送给B。

305、节点B接收到测量数据包，立即将测量数据包返回给节点A。

306、节点A收到返回的数据包，并获取到节点A的当前本地时间，序列号是用来判断这个数据包是不是刚才发送出去的，以避免先发的数据包却后返回而引起大的误差。用当前本地时间和数据包中携带的时间之差就得到了从A到B，再从B到A的时延，除以2，就能简单得到平均从A到B的时延。节点A统计多次时延，分别是D1，D2，D3......，取Dn-Dn-1(n＞＝2)的绝对值就得到了各个抖动值J1，J2，J3......，通过计算J1，J2，J3的平均值，可以得到A和B间的平均抖动。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。