法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2013-06-05
授权
授权
2010-11-24
实质审查的生效 IPC(主分类):H04L12/26 申请日:20090404
实质审查的生效
2010-10-06
公开
公开
技术领域
本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种IP网络性能测量、服务质量控制的方法、装置和系统。
背景技术
传统的因特网协议(Internet Protocol，IP)网络仅提供不保证可达的服务，并不提供服务质量(Quality of Service，QoS)保证的服务。随着IP网络在电信网络中越来越广泛地被采用，提高IP网络性能的各种QoS保证机制，如区分服务体系结构(Differentiated Service，DiffServ)机制被引入。
但在实现本发明的过程中本发明人发现，现有技术中，基本上IP层上提供的QoS保证，还是基于“单跳”(per-hop)行为的控制，缺乏对“端到端”的IP网络性能测量及QoS控制的技术方案。
发明内容
本发明提供一种IP网络性能测量、服务质量控制的方法、装置和系统，解决端到端的IP网络性能测量及QoS控制。
本发明实施例提供了一种IP网络性能测量的方法，所述方法应用于测量发起端和测量对端之间，所述方法包括：
将IP分组数据进行分类形成IP数据流，并在分类后的IP数据流中添加分类标识，该分类标识表明IP数据流所属的类别；
选择至少一种IP数据流作为被测数据流，并确定测量内容和测量方式；
将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量。
本发明实施例提供了一种IP网络服务质量控制的方法，包括：
获取IP网络性能测量的测量结果，所述测量结果根据上述的方法得到；
根据获取的所述测量结果，进行IP网络服务质量控制。
本发明实施例提供了一种IP网络性能测量的装置，包括：
分类模块，用于将IP分组数据进行分类形成IP数据流，并在分类后的IP数据流中添加分类标识，该分类标识表明IP数据流所属的类别；
确定模块，用于选择至少一种IP数据流作为被测数据流，并确定测量内容和测量方式；
启动模块，用于将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量。
本发明实施例提供了一种IP网络服务质量控制的装置，包括：
获取模块，用于获取IP网络性能测量的测量结果，所述测量结果根据上述的方法得到；
控制模块，用于根据获取的所述测量结果，进行IP网络服务质量控制。
本发明实施例提供了一种IP网络性能管理系统，包括：
上述的控制装置；及上述的测量装置。
由上述技术方案可知，本发明实施例中，将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给IP网络性能测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量，实现了端到端的测量；通过分类依据将分组数据划分为不同的数据流，满足测量灵活性的要求。
附图说明
图1为本发明第一实施例的测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例基于的无线传输承载网的网络结构示意图；
图3为本发明实施例中的端到端网络结构示意图；
图4为本发明实施例中的分层的端到端网络结构示意图；
图5为本发明实施例基于的DiffServ模型的网络结构示意图；
图6为本发明实施例中建立端到端单向DSCP映射表的方法流程示意图；
图7为本发明实施例中采用定时判断的环回测量方式实现端到端连通性测量的方法流程示意图；
图8为本发明实施例中采用定次判断的环回测量方式实现端到端连通性测量的方法流程示意图；
图9为本发明实施例中采用被动测量方式实现端到端连通性测量的方法流程示意图；
图10为本发明实施例中采用单向测量方式实现端到端单向时延测量的方法流程示意图；
图11为本发明实施例中采用被动测量方式实现端到端单向时延测量的方法流程示意图；
图12为本发明实施例中采用环回测量方式实现端到端单向时延测量的方法流程示意图；
图13为本发明实施例中实现端到端环回时延测量的方法流程示意图；
图14为本发明实施例中采用被动测量方式实现端到端丢包率测量的方法流程示意图；
图15为本发明实施例中采用单向测量方式实现端到端丢包率测量的方法流程示意图；
图16为本发明实施例中采用时间戳的方式保证数据报文有序的方法流程示意图；
图17为本发明实施例中采用IPv4头部ID标识的方式保证数据报文有序的方法流程示意图；
图18为本发明实施例中采用IPsec序列号的方式保证数据报文有序的方法流程示意图；
图19为本发明第二实施例的方法流程示意图；
图20为本发明实施例中采用定性方式进行速率控制的方法流程示意图；
图21为本发明实施例中采用定量方式进行速率控制的方法流程示意图；
图22本发明实施例中进行流控制的方法流程示意图；
图23为本发明实施例中采用连通性测量结果进行主备链路切换的方法流程示意图；
图24为本发明实施例中采用时延测量结果进行主备链路切换的方法流程示意图；
图25为本发明第三实施例的测量装置的结构示意图；
图26为本发明第四实施例的控制装置的结构示意图；
图27为本发明第五实施例的系统的结构示意图；
图28为本发明第六实施例的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
为了方便对本发明实施例的理解，下面先简要介绍本发明实施例涉及的一些术语：
IP网络性能管理(IP Performance Management，IPPM)：指对IP网络性能进行实时监控和测量，并根据测量结果对IP数据分组的发送或接收进行相应的控制。
端到端：一个网元(如基站NodeB)称为一个端点；两个网元间的连接定义了一个“端到端”的上下文。此“连接”是基于IP层(以IP地址区分)的连接，还可以进一步基于传输层(以端口区分)的连接。可以理解的是，满足上述端到端定义的网元之间，都可以使用本发明实施例提供的技术方案。
端到端连通性：端到端连接中，发送端发送的分组数据是否可以到达接收端的度量。本发明实施例中定义的端到端连通性可以是指单向连通性，即A→B的连通性和B→A的连通性可以是分别定义的。
单向时延：端到端连接中，从发送端发出一个分组数据的最后一个比特，到接收端收到此分组数据的最后一个比特的时延度量。此时延值是非负数。
环回时延：端到端连接中，发送端发出一个分组数据，接收端收到后反馈一个对应分组数据。发送端发出此分组数据的最后一个比特，到收到接收端(对端)发回的相应反馈分组数据的最后一个比特的时间。此时延值是非负数。
单向时延抖动：指在一段测量时间内(可设置)单向时延的变化的度量。有几种计算方式，比如：1)单向延时极大值和极小值之差；2)单向时延的方差。
环回时延抖动：指在一段测量时间内(可设置)环回时延的变化的度量。有几种计算方式，比如：1)环回时延极大值和极小值之差；2)环回时延的方差。
丢包(率)：端到端连接中，发送端发送的分组数，与接收端接收的分组数的差值，也可以以丢包率(百分比)的形式表示。此丢包(率)是非负数。
接收字节数：端到端连接中，在一定时段内，接收端接收到的字节数。发送端可以依据此字节数和时段长度估计网络可用带宽。
DSCP值：DiffServ CodePoint value，差分服务代码点值。应用差分服务(DiffServ)进行QoS管理时，在IP头部填充的6比特数值，具体定义参考RFC2474。
IPPM测量协商报文：IPPM测量开始前，端到端进行参数协商所使用的报文。简称“协商报文”。
IPPM测量控制报文：对IPPM测量进行控制的报文，例如包含开启、关闭等命令的报文。简称“控制报文”。
IPPM测量相关报文：IPPM测量时使用的随路或带外报文(即业务分组或者专用于测量的报文)，携带单次测量的询问(测量报文)，回应(回复报文)，测量结果(测量结果报文)等信息的报文。
图1为本发明第一实施例的测量方法的流程示意图，所述方法应用于IP网络性能测量发起端和IP网络性能测量对端之间，所述方法包括：
步骤11：测量发起端将IP分组数据进行分类形成IP数据流，并在分类后的IP数据流中添加分类标识，该分类标识表明IP数据流所属的类别；
步骤12：测量发起端选择至少一种IP数据流作为被测数据流，并确定测量内容和测量方式；
步骤13：测量发起端将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给IP网络性能测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量。
本实施例通过将将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给IP网络性能测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量，中间节点不会对报文进行解读等处理，也不关心中间节点的类型，实现了端到端的测量；通过确定分类依据，实现可以根据多种分类依据对分组数据进行分类，满足测量灵活性的要求。
下面分别描述各个步骤：
关于步骤11：首先对本发明实施例中的端到端进行描述，之后，对分类依据、分类标识进行描述。
图2为本发明实施例基于的无线传输承载网的网络结构示意图。本实施例的移动终端以移动用户(Mobile Subscribers，MS)为例，当然，其它网络系统的移动终端，例如用户设备(User Equipment，UE)也在本发明的覆盖范围之内。本实施例以MS的数据业务为例，当然，其它业务，例如语音业务也在本发明的覆盖范围之内。参见图2，本实施例包括MS21和与MS21通信的另一接入网中的通信设备22，该通信设备22可以为MS或者电脑等。MS21通过移动接入网和核心网连接另一侧的因特网(Internet)，通信过程中涉及网元设备A、网元设备B、网元设备C和网元设备D。MS31接入移动接入网后，其发送的数据被打包处理，使用用户数据协议(User Data Protocol，UDP)/IP或通用路由封装(Generic Routing Encapsulation，GRE)隧道作为载体，在移动接入网和核心网中进行传输。在核心网出口，进行解包处理，直接将用户IP数据分组发送到因特网。
在图2所示的网络框架中，如何控制IP承载网的QoS，使其满足电信级业务需求，是必须解决的问题。与传统的IP传输相比，无线传输承载网有如下特点：
1.点到点的传输占主要流量，每个节点相连的节点不多，流量集中
2.传输隧道或UDP数据分组占主要流量，无保证传输占主要流量
3.节点突发可能性大
4.接入方式多样，接入网络的QoS保证机制不同。
基于上述特点，本发明实施例描述了一种端到端的IP-QoS管理的架构，方式以及实现的考虑。本文中的“端到端”在图2中表现为AB，BC，CD间的UDP/IP传输。其中的一段，如AB段，以A和B为两个端点，定义为“端到端”连接。
图2对无线承载网中的多个端点的端到端关系进行了描述，由于测量时是以两个端点的端到端为单位测量的，因此下面的图3将具体到两个端点的端到端关系。
图3为本发明实施例中的端到端网络结构示意图，包括第一端点31、第二端点32。端到端网络模型不考虑中间传输网络的形态，协议，架构，也不限定IP分组的传输路径。端到端的路径可以是变化的。本发明实施例以网络QoS基于DiffServ模型为例，但不限于DiffServ模型。端到端的连接可能跨越多个DiffServ域。例如，图3中以跨越了两个DiffServ域(DS域)为例。本发明实施例是在端点实现的方案，对承载网网元并没有特殊要求。所述及的测量，是在端点间进行的，对承载网网元透明。所述的QoS控制，仅在两个端点实施，承载网网元不参与本文所述的控制。本发明实施例中，每个端点分别对应一套测量装置和控制装置，测量装置用于测量各种IP网络性能，控制装置根据测量结果进行相应的控制。一般情况下，端点的QoS控制依据本地得到的测量结果进行控制，而对端得到的测量结果，一般不作为本端QoS控制的输入。一个例外是：当使用被动测量进行连通性测量(具体可参见下文描述)时，接收端根据发送端的测量结果执行相应的控制。
图3对两个端点的宏观上的端到端关系进行了描述，由于每个端点可以分为不同的层，下面的图4将具体到每个端点的分层之间的关系。
图4为本发明实施例中的分层的端到端网络结构示意图。参见图4，每个端点包括传输层/GRE、IP层和数据链路层(层2)，其中的IP层又可以分为IP组包层、IP安全服务(IP security，IPsec)层和IP分片层。对应各层分为端到端测控点1、端到端测控点2、端到端测控点3和端到端测控点4。当然，图4仅为示例，具体实施中可能有些层没有使用，如IPsec层可能不启用，IP分片层不启用。IP层的上层协议可能是传输层协议，例如UDP或传输控制协议(Transport Control Protocol，TCP)，也可能是GRE隧道。
本发明实施例中测量和控制可以在端到端的对等层/处理模块间进行。例如，第一端点的端到端测控点1与第二端点的端到端测控点1之间进行测量和控制。具体实施中，测控点(即具体在哪个分层)可以通过预先配置，也可以通过两个端点互相协商确定。上述的对等测控适用于各层的测控点。需要注意的是，IPsec可能采用传输模式或隧道模式(即使在同一个节点，也可能使用隧道模式)，本发明实施例并不限定IPsec的实现。
选择合适的测控点对QoS实施非常重要。例如，在实施端到端IPsec的场景下，如果在端到端测控点2测量，就可以避免把外部不安全的攻击包计入测量统计。如果在端到端测控点3进行测量，可以感知到不安全包的存在。进行端到端测控点3和端到端测控点2点测量结合的方式，可以有效地分析真正业务的丢包率，并在一定程度上分析丢包的原因。
因此，本发明实施例中的测量端点可以具体到每个网元设备的分层上。并且，上述的测量的点和控制点可以是不同的，例如测量可以在端点端到端测控点4做，但其根据此测量结果的控制点可能在端到端测控点1～4中任意单点或多点实现。
上述的图2-4对本发明实施例技术方案的“端到端”的定义及内容进行了描述。下面对分类依据进行描述，分类依据用于对IP分组数据进行分类。具体实施时，可以根据需要设定不同的分类依据。
分类依据(或者称为测量粒度)可以包括源IP地址和目的IP地址，以及以下因素的任一或其组合：IP数据包大小，DSCP值，GRE Key，UDP端口号，协议号，IPsec SA，IP流标识。
分类依据具体可以如表1所示：
表1
另外，由于端点IP层分片(fragment)存在的可能性，上列分类依据中1，2项可以再分为：分片前和分片后(其余几项中包含的特征通常只存在于分片前)。
在一个端点可以同时定义不同的数据流，如同时测量IP层的性能和端口性能。上述的分组大小可以定义为一个范围，如60～1500字节；也可以定义为一个特定的值，如576字节。因为一个分组大小不可能为0，所以用“0”值表示“不关心”。举例说明，见表2：
表2
根据表1，本发明实施例可以包括9中分类依据。实施时，可以在两个端点预先配置各自支持的分类依据，之后，两个端点协商确定在测量时采用的分类依据。例如，如果两个端点协商采用表1中的第2种分类依据对数据流进行分类，假设源IP地址为N1，目的IP地址为R1，数据流到达目的端时的DSCP值包括101000、011000、001000、000000四种，则分类结果可以如表3所示：
表3
因此，根据第一实施例中的步骤11可以将分组数据分为不同的类别形成数据流，如上述表3将分组数据分为了6种数据流。
对分组数据分类形成数据流后，需要确定哪些数据流需要作为被测数据流进行测量，因此可以对数据流进行标识以区分不同的类别。
其中，标识数据流的方式有如下几种：
方式一：使用IPv4头部ID域携带分类标识。
基本原理是使用其中几位携带分类标识，其余的位用作在此分类中不同分组间的标识。参见表4为一例，其中低M+1位(BITM～BIT0)被分配做ID标识字段；高15-M位用作分类标识(数据流标识)字段。为保证同一类别下ID的唯一性，要尽把可能少的位分配给类别字段，但同时要确保有足够的位来做足够的测量。二者的折衷要通过业务量模型和QoS规划来进行。需要指出的是，不限于表4的实现方式，其他类似的方式，如把ID域的低位或中间一段用于分类字段，或者干脆将其中某些不连续的位用作分类字段。
表4
由于DiffServ在IP网络中QoS控制广泛应用，经常使用DSCP值作为QoS测控的直接数据流分类。直接将DSCP值作为标识的分类字段是一种实现方式，参见表5。另外一种是使用DSCP分类字段的高位，即仅仅将业务分为“几类”。在IP网络应用中，经常以DSCP值高3位作为业务类别标志。直接使用DSCP值的高3位作为标识的方法，参见表6。
表5
表6
上述用DSCP值作为分类字段的优点在于，仅需要配置或协商使用DSCP的几位用作分类，不需要协商或配置分类字段的使用或映射方式。
或者，为了提高灵活性，可以配置或协商一个分类字段使用表，分类字段非定长，可变；分类字段的分配可以使用DSCP值(或DSCP值的某几位)，或者增加其他信息(如协议号)。例如，在一个网络中BE(BestEffort)业务占了大部分比例，则使用最高位为“0”来标志分类为“BE”；对于其他类别的分组，以最高位为“1”，并在次高的几位再次进行分子类。这样的灵活方式对ID域的使用效率更高，并且，这样的分类并不限于使用DSCP值作为分类依据，可以考虑其他的字段，如端口号，协议号码，分组大小等作为分类基准。举例说明，表7是ID字段的一个分类表。此例仅为说明实施，并不限定实际的映射规则与表7一致。
表7
在表7中，以“x”表示不定的比特，用来做此类中不同分组的区分标识。以“x”标识的比特的生成和使用在本节不做规定。
对于端到端测量，ID与分类的映射表是单向的，即完全由分组发送端(A→B中的A)确定并通过协商或配置通知接收端。在环回测量中(如环回时延测量)，双方还要协商回复分组使用的ID映射表。一个环回的一对报文，可以使用不同的ID分类方式，分别由每个报文的发送方决定其分类映射。
方式二：使用IPv6的流标签(FlowLabel)域携带分类标识。
与使用IPv4头中的ID域类似，可以在F1owLabel域中携带业务分类(数据流标识)信息。其实施细节类似于IPv4的ID号。对应于IPv4的ID号的表4-7，本方式下为表8-11：
表8
表9
表10
表11
对于端到端测量，FlowLabel与分类的映射表是单向的，即完全由分组发送端(A→B中的A)确定并通过协商或配置通知接收端。在环回测量中(如环回时延测量)，双方还要协商回复分组使用的FlowLabel映射表。一个环回的一对报文，可以使用不同的FlowLabel分类方式，分别由每个报文的发送方决定其分类映射。
方式三：使用IPsec SA域携带分类标识
在实施“端到端IPsec”安全机制的场景中，可以配合使用不同的安全联合号(Security Association，SA)对不同的业务进行分类。IPsec头部中使用安全参数索引(Security Parameters Index，SPI)进行SA的区分。SPI是IPsec头部(AH，EPS)中一个32比特的域。本方式与方式一、二类似，区别只是将分类定义在SA的SPI标识上。即对应方式一、二的四个表，本方式下为表12-15。
表12
表13
表14
表15
对于端到端测量，SPI与分类的映射表是单向的，即完全由分组接收端(A→B中的B)确定并通过协商或配置通知发送端。在环回测量中(如环回时延测量)，双方还要协商回复分组使用的SPI映射表。一个环回的一对报文，可以使用不同的SPI分类方式，分别由每个报文的发送方决定其分类映射。
方式四：使用通用路由封装(Generic Routing Encapsulation，GRE)Key域携带分类标识
无线传输承载中常用到GRE隧道，而且GRE隧道是“端到端”的。如果使用Key做隧道标识，则类似方式1-3的分类方法亦可使用，只要将其中的分类字段改换为GRE Key即可。类似的域命名和分类见如下表16-19：
表16
表17
表18
表19
对于端到端测量，GRE KEY与分类的映射表是单向的，即完全由分组接收端(A→B中的B)确定并通过协商或配置通知接收端。在环回测量中(如环回时延测量)，双方还要协商回复分组使用的GRE KEY映射表。一个环回的一对报文，可以使用不同的GRE KEY分类方式，分别由每个报文的发送方决定其分类映射。
方式五：使用UDP端口号域携带分类标识
在无线传输承载网中，UDP分组占了绝大多数的业务量。本方式即在发送数据分组时，将不同的分类分组使用不同的端口标识。可以有三种方式：
1.使用源端口号
2.使用目的端口号
3.同时使用源端口号和目的端口号。
使用源端口号的优势在于，端口号是本端分配的，不需要和对端协商就可以保证其唯一性，但需要在接收端的IP层解析源地址。解析端口号的同时，可以完成对分组进行分类测量。
实施方法类似于方式一。类似的映射表如下表20-23。
表20
表121
表22
表23
这里使用次高位置1的方式，以规避已定义的常用端口。
对于端到端测量，UDP端口号与分类的映射表是单向的，可以由分组发送端确定，也可以由接收端确定，然后通知对方。在环回测量中(如环回时延测量)，双方还要协商回复分组使用的UDP端口号映射表。一个环回的一对报文，可以使用不同的UDP端口号分类方式，分别由每个报文的发送方决定其分类映射。
关于步骤12：
上述对数据流进行了描述，在测量时还需要确定测量内容及测量方式。即一次测量(对应一个测量对象)包括测量内容，被测数据流，测量方式，一个测量对象被赋予一个ID。此ID的有效域是一个有方向的IP地址对，即在一个(源IP地址，目的IP地址)对的上下文内，ID是唯一的。不同方向的两个IP地址对构成两个作用域，同一个ID可以用在不同的两个方向上。(源IP地址，目的IP地址，测量对象ID)唯一确定了一个测量。一次测量可能由(测量对象ID，单次测量标识)的组合定义。其中单次测量标识可能是时间戳，序列号等，也可以不带标识，以一个测量消息的发起到结束作为一次测量。一个测量对象可以包含多个测量内容，但这些测量内容必须有相同的被测数据流。这意味着，一次测量可以获取多个测量内容测量结果。
关于测量内容：
表24为测量内容的定义：
表24
这些具体的测量内容的定义可以参考前文专用术语。端到端连通性的测量单位“T/F”，表示True/False，即连通性仅有成功失败两个取值。特别指出的是测量项中的第8项。根据图3的网络模型，从第一端点发出的数据包，经过网络时，可能其中的DSCP值在经过不同的DS域时会被修改。而基于Diffserve的IP性能测量和QoS控制往往基于DSCP值进行。所以对数据包流经的路径进行跟踪，需要了解端到端的DSCP映射情况。
DiffServ是普遍用于IP网络QoS控制的机制。其主要思想是，在网络接入点和网络接合点根据区分服务编码点(DiffServ Code Point，DSCP)域进行QoS控制(丢包，成型，选路等)。
图5为本发明实施例基于的DiffServ模型的网络结构示意图。参见图5，本实施例包括三个DS域(DS域A、DS域B、DS域C)，各DS域直接通过接合点53连接。发送端51通过接入点52将被测数据流接入第一个DS域，之后，被测数据流途经各DS域后，通过接入点52到达接收54。DiffServ机制的简要流程如下：发送端根据不同业务种类对网络QoS的不同要求，将各种业务的业务流标记上不同的DSCP值。在网络接入点和网络内部根据DSCP值进行QoS控制。如果收发两端处于不同的DS域(如通过多个网络运营商，或不同的网络介质)，则在DS域接合点，可能进行DSCP值的映射，即可能根据两个DS域的DSCP值对应关系更改DSCP值，以便在不同的DS域中实施不同的QoS控制策略。因此，业务流在途经不同的DS域时DSCP值很可能会改变。
由于DSCP的可变性，当分类依据中包括DSCP值时，首先需要建立DSCP映射表。建立DSCP映射表的流程主要依据一个基本原理：发送端组成一个DSCP值映射的测量报文，在此报文的IP头部的DSCP域(端到端易变的)和此报文内容中(端到端不变)，填充相同的DSCP值。接收端收到此测量报文后，比较IP头部的DSCP值，和报文内容中的DSCP值，从而获得二者的映射关系。
图6为本发明实施例中建立端到端单向DSCP映射表的方法流程示意图。本实施例为一个建立端到端单向DSCP映射表的过程。参见图6，包括：
步骤61：端点A向端点B发送映射建立请求，其中IP头部和报文内容中包括相同的DSCP值。
例如，DSCP＝0x01，DSCP＝0x11，DSCP＝0x3A。
由端点A根据自身业务与DSCP值间的映射，发起映射建立请求。此请求中，IP头部填充的DSCP域值与报文内容中包含的DSCP值相同。
步骤62：端点B接收报文，记录接收报文的IP头部中的DSCP值和报文内容中的DSCP值，建立临时的DSCP值映射关系。
例如，接收报文的IP头部的DSCP＝0x02，DSCP＝0x13，DSCP＝0x30。
步骤63：端点B向端点A返回映射回复报文；
其中该回复报文的IP头部的DSCP域可以填充任意的DSCP值，该回复报文的报文内容部分携带端点A发送报文的DSCP值及端点B接收的报文时的DSCP值，例如：端点A发送的DSCP值＝0x01，B接收的DSCP＝＝0x02；A发送的DSCP＝0x11，B接收的DSCP＝0x13；A发送的DSCP＝0x3A，B接收的DSCP＝0x30。
步骤64：端点A接收到最后一条回复后，建立映射表。
步骤65：端点A将建立的映射表发送给端点B。
步骤66：端点B检查A发送的映射表和自身建立的临时映射表是否一致，若一致，执行步骤207，否则，执行步骤209。
步骤67：保存建立的映射表，并向端点A返回建立成功的消息。
步骤68：端点A保存成功建立的映射表，并可以进一步上报映射表。
步骤69：向端点A返回要求重新建立的消息；
可以重新建立整个表项，也可以指示只重新建立其中某一个或几个映射项。
最终，依照上述DSCP映射表的建立流程，建立的DSCP映射表可以如表25、表26所示：
表25
表26
当然，上述建立的DSCP映射表只是示例，具体实现时包括的项目及数值可以与上述示例不同。
关于被测数据流：
需要对数据流进行标识，以保证正确测量不同类别的业务的IP网络性能。这样，就可以分辨出哪些IP数据流是需要测量的。
另外，在表24所列的测量内容中，有些测量可能通过专用的测量报文实现，如测量时延时，可以在抽样点发送具有某种特征的报文，对端仅测量此报文的延时；有些测量则需要测量业务分组，如测量丢包率，使用被动测量方式测量单向时延。这时，就需要显式地区分不同的业务分组，以适应不同粒度的测量。
关于测量方式：
测量方式包括环回测量方式、单向测量方式、被动测量方式，还可以进一步包括测量周期、测量方向等。
环回测量方式中，第一端点发起测量，发送测量报文。对端(第二端点)把本地的统计信息发回，由第一端点对信息进行汇总，计算测量结果。这种测量方式适用于“环回”参数的测量，或者在无同步的情况下，进行单向测量。
单向测量方式中，第一端点发起测量，发送测量报文。对端(第二端点)直接执行测量，将测量结果发送回第一端点。这种测量方式适用于单向参数测量(如丢包率)，或者两个单向测量可以提供环回参数的测量。
被动测量一般用于连通性测量。第一端点定期发送报文，第二端点测量测量报文。如果一定时间内第二端点没有收到第一端点发送的测量报文，则认为第一端点与第二端点的端到端连通性失败。并且，本发明实施例中的连通性指单向连通性，即A→B的连通性和B→A的连通性是不同的。
上述描述了三种测量方式，其中的测量包括随路测量和带外测量。随路测量即为没有特殊的测量报文，测量报文是附加于一般的业务分组或直接在业务分组上作测量；带外测量为单独生成测量报文进行测量。随路测量和带外测量是一端的行为，并不是端到端的行为，即一端可以是随路的，另一端是带外的。上述的测量方式(环回、单向或被动)及报文传输方式(随路或带外)可以通过预先配置或者两端协商确定，并且可以任意组合。
上述描述了测量时涉及的基本网络结构、基本概念、测量方式等。在上述内容的基础上，针对具体的测量内容，相应的测量流程可以包括：
测量内容一：端到端连通性。可以采用环回测量方式或者被动测量方式实现端到端连通性的测量。
端到端连通性测量仅测量连通性是否成功(F/T)。连通性测量基于一个基本原理：如果在一定时间段内，没有收到有特定特征的报文，则认为在此测量对象上，对端到本端的连通性失败(注意是单向连通性)。具体时间段由分类依据决定，与QoS保证质量有关。具体报文的特征由测量对象决定。如测量IP层的通断，可以以一定时间段内没有收到(源地址，目的地址)的IP分组作为判断依据。具体“特征”定义，参考表1。
特定特征的报文可以是直接测量业务分组本身，或由对端定期发送有此特征的分组报文(一般称为“心跳报文”)。为了避免无业务时连通性测量出错，一般会由发送端定期生成心跳报文，供对端测量；或者在此特定特征端到端连接上无业务时，启动心跳报文的定期发送。
连通性测量有两种常用方式：环回测量(参见图7、8)和被动测量(参见图9)。下面以心跳报文(具体可以为询问报文)为例，可以理解的是，当存在特定特征的业务分组时，可以直接在业务分组上测量，而无需产生心跳报文。
环回方式指一方发起连通性测量的测量，对端收到后，回应此报文。发起端在收到回复后确认此连接(双向：对端本端)连通性成功(True)。本实施例不限定两端同时开启环回测量，或者仅一端开启环回测量。而根据判断方式，环回方式又可以分为“定时判断”和“定次判断”的方式。分述如下：
图7为本发明实施例中采用定时判断的环回测量方式实现端到端连通性测量的方法流程示意图。本实施例应用于定时判断的系统中，并且发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用环回测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端连通性的测量。参见图7，包括：
步骤71：端点A向端点B发送询问报文，该询问报文需要携带需要测量的被测数据流的特定特征，同时，端点A启动定时器T1及定时器T2(定时器T1、T2可以预先配置在端点A侧)。
定时器T1是周期性定时器，指示下一次发送询问报文的时间；定时器T2是连通性测量定时器，用来给定接收回复的时间窗。
步骤72：端点A判断在定时器T2设定的时间内是否收到第二端点返回的回复报文，若是，执行步骤73，否则，执行步骤75。
步骤73：端点A得到测量结果为“连通性成功”。
步骤74：端点A等待直到定时器T1设定的时间达到，之后，重复执行步骤71。
步骤75：端点A得到测量结果为“连通性失败”。
图8为本发明实施例中采用定次判断的环回测量方式实现端到端连通性测量的方法流程示意图。本实施例应用于定次判断的系统中，并且发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用环回测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端连通性的测量。参见图8，包括：
步骤81：端点A将计数器的数值清零。
步骤82：端点A向端点B发送询问报文，该询问报文需要携带需要测量的被测数据流的特定特征。
步骤83：端点A将计数器的数值增加1，启动定时器T1(可以预先配置在端点A侧)。定时器T1是周期性定时器，指示下一次发送询问报文的时间。
步骤84：端点A判断计数器的数值是否达到预设的门限值，若是，执行步骤88，否则，执行步骤85。
步骤85：端点A判断在定时器T1设定的时间内是否收到第二端点返回的回复报文，若是，执行步骤87，否则，执行步骤86。
步骤86：端点A等待直到定时器T1设定的时间达到，之后，重复执行步骤82。
步骤87：端点A得到测量结果为“连通性成功”。之后，重复执行步骤81。
步骤88：端点A得到测量结果为“连通性失败”。
上面两个实施例对环回测量方式实现端到端连通性测量进行了描述。以下对被动测量方式实现端到端连通性测量进行描述。可以理解的是，被动测量方式的连通性测量中，一方仅做发送端，一方仅做接收端。
图9为本发明实施例中采用被动测量方式实现端到端连通性测量的方法流程示意图。本实施例发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用被动测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端连通性的测量。参见图9，包括：
步骤91：端点B启动定时器T2(可以预先配置在端点B侧)；
定时器T2是周期性定时器，指示下一次发送询问报文的时间。
步骤92：端点A启动定时器T1(可以预先配置在端点A侧)；
一般T1≥nT2，其中n是一个正整数。
通常，步骤91和步骤92可以同步完成。
步骤93：在定时器T2设定的时间达到时，端点B向端点A发送询问报文，该询问报文需要携带需要测量的被测数据流的特定特征。
步骤94：端点A判断在定时器T1设定的时间内是否收到端点B发送的询问报文，若是，执行步骤95，否则，执行步骤96。
步骤95：端点A得到测量结果为“连通性成功”。
之后，重复执行步骤92。即先将上一次设定的T1关闭，再重新开启新的T1。
步骤96：端点A得到测量结果为“连通性失败”。
测量内容二：端到端单向时延。可以采用单向测量方式、被动测量方式或者环回测量方式实现端到端单向时延的测量。
端到端单向时延测量分两种情形：
1.两端点间绝对时间同步。
2.两端点间绝对时间不同步。
图10为本发明实施例中采用单向测量方式实现端到端单向时延测量的方法流程示意图。本实施例发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用单向测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端单向时延的测量。参见图10，包括：
步骤101：发起端A在T0时间点发出一个单向时延测量报文，其中携带了报文离开本端时间的戳记T0。
步骤102：接收端B在收到报文时，记录此报文的到达时间，并计算单向时延为：T单向时延＝T1-T0。
步骤103：接收端将此测量结果(T单向时延＝T1-T0)携带在测量结果报文中发送回发起端。
此次测量的标识T0也可以标记在测量结果报文中。当然，也可以以其他方式来标识此次测量，如使用随机数或序列号。在这种情况下，测量报文和测量结果报文都携带此标识。
步骤104：端点A上报测量结果。
单向测量方式适用于时间同步场景。若绝对时间不同步，但两端的绝对时间差已知，且时钟频率一致，则可以通过类似的方法，在第一端点或第二端点进行时间修正，之后采用上述的方案。
端到端单向时延适用于表1所列的所有分类依据。在进行某一特定粒度的测量时，生成的测量报文，要与此测量的粒度定义匹配。如，想测量具有(576，源IP地址＝A，目的IP地址＝B，DSCP＝0x3A)特征的环回时延，要生成一个大小为576byte的报文(可以生成一个测量报文，用padding方式使报文大小刚好576byte)，打上DSCP＝0x3A，从本端的IP地址＝A端口发出，目的地址为IP地址＝B。测量结果报文可以以不同的大小，不同的DSCP发送回去。如，可以以最高级别的DSCP进行标记，以使测量结果具有更即时的效果。或者，测量结果报文的DSCP优先级比被测数据流的DSCP优先级高也可以实现该效果。或者，在回程路径良好时，所述回复报文中携带的DSCP值与被测数据流中的DSCP的优先级相同。
图11为本发明实施例中采用被动测量方式实现端到端单向时延测量的方法流程示意图。被动测量方式也适用于时间同步场景，前提是业务的IP层首部或扩展部分携带了绝对时间信息。本实施例发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用被动测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端单向时延的测量，参见图11，具体包括：
步骤111：端点A向端点B发送单向时延测量报文，其中携带时间戳；
例如，发起端A在Td时间点发出一个单向时延测量报文，其中携带了报文离开本端时间的戳记Td，在T0时间点发出一个单向时延测量报文，其中携带了报文离开本端时间的戳记T0，在TN时间点发出一个单向时延测量报文，其中携带了报文离开本端时间的戳记TN。
步骤112：端点B在收到报文时，记录此报文的到达时间，并计算单向时延。
例如，T单向时延＝T1-T0，T单向时延＝T2-TN。
步骤113：端点B将单向时延测量结果携带在测量结果报文中发送回发起端，且此次测量的标识(T0或TN)也可以标记在测量结果报文中
步骤114：端点A上报测量结果。
图12为本发明实施例中采用环回测量方式实现端到端单向时延测量的方法流程示意图。环回测量方式可以适用于两端点时间不同步时的测量。本实施例发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用环回测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端单向时延的测量，参见图12，具体包括：
步骤121：端点A在时间点T10发送单向时延测量报文，并在测量报文的IP头部的DSCP域填充与被测数据流相同的DSCP值。
步骤122：端点B记录收到此测量报文的时间T21，并在T22回发送回复报文。
回复报文中包含了该测量报文离开A端的时间T10、B端收到测量报文的时间T21和回复报文离开B端的时间T22。此回复报文的DSCP域值以最高优先级的DSCP标记。或者，回复报文的DSCP优先级比被测数据流的DSCP优先级高也可以实现该效果。或者，在回程路径良好时，所述回复报文中携带的DSCP值与被测数据流中的DSCP的优先级相同。
步骤123：端点A收到回复报文后，记录接收回复报文的时间T11，计算出“相对单向延时”。
计算公式可以为：其中，T13为端点A接收到回复报文的时间。
步骤124：端点A上报测量结果。
测量内容三：端到端环回时延。
图13为本发明实施例中实现端到端环回时延测量的方法流程示意图。本实施例发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端环回时延的测量，参见图13，包括：
步骤131：第一端点在T10时间点向第二端点发送环回测量报文，其中携带了报文离开本端时间的戳记T10。
步骤132：第二端点接收该环回测量报文，并记录接收时间T21。
步骤133：第二端点向第一端点发送回复报文，该回复报文中携带环回测量报文离开第一端点的时间T10、第二端点接收环回测量报文的接收时间T21，及该回复报文的发送时间T22。
步骤134：第一端点接收该回复报文，并记录接收时间T13。
步骤135：第一端点计算得到环回时延。
其计算公式可以为：T环回时延＝(T13-T10)-(T22-T11)。
在描述此测量时，用T1x和T2x分别代表第一端点和第二端点的时间，因为第一端点和第二端点的时间可能不同步。环回时延测量并不要求两端绝对时间同步，但要求计时的频率同步达到一定精度。
端到端环回时延适用于表1所列的所有分类依据。在进行某一特定粒度的测量时，生成的测量报文，要与此测量的粒度定义匹配。如，想测量具有(576，源IP地址＝A，目的IP地址＝B，DSCP＝0x3A)特征的环回时延，要生成一个大小为576byte的报文(可以生成一个测量报文，用padding方式使报文大小刚好576byte)，打上DSCP＝0x3A，从本端的IP地址＝A端口发出，目的地址为IP地址＝B。同样，端点B也以相同的大小，相同的DSCP回复。
端到端环回时延也可以通过把两个方向的“端到端单向时延”(具体可参见上述的单向时延测量内容)相加的方式获得。需要注意的是，为保证测量结果的实时性，这种单向延时相加的方法要求相加的两个测量的时间间隔不能太大。
图10-13以及相应的实施例实现了时延的测量，基于时延的测量可以得到时延抖动。
测量内容四：端到端单向时延抖动
端到端单向时延抖动是对单向时延的一个统计量。定义一段时间(T0，T1)，在这段时间进行N次单向时延测量，获取的端到端单向时延的测量结果序列为ti＝(t1，t2，......，tN)。定义两种单向时延抖动的度量：
1.峰值抖动Tp：Tp＝max({ti})-min({ti})
2.加权方差抖动Tv：
其中是端到端单向时延的均值。wi为加权值，可以根据实际情况设定。
峰值抖动代表了定义的时间段内单向时延的极值情况，加权方差抖动则是一个统计方式的量度。加权一般用于对大时间段统计时，调节历史数据计入统计的权重。如果时间段(T0，T1)比较短，则可以设置全1的加权值。如果时间段(T0，T1)比较长，则为了体现实时的抖动性，可以对历史较久的时延的加权设置小于最近的加权。
测量内容五：端到端环回时延抖动
端到端环回时延抖动定义与端到端单向时延抖动类似。即定义一段时间(T0，T1)，在这段时间进行N次环回时延测量，获取的端到端环回时延的测量结果序列为ti＝(t1，t2，......，tN)。可以定义两种环回时延抖动的度量：
1.峰值抖动Tp：Tp＝max({ti})-min({ti})
2.加权方差抖动Tv：
其中是端到端环回时延的均值。wi为加权值，可以根据实际情况设定。
峰值抖动代表了定义的时间段内环回时延的极值情况，加权方差抖动则是一个统计方式的量度。加权一般用于对大时间段统计时，调节历史数据计入统计的权重。如果时间段(T0，T1)比较短，则可以设置全1的加权值。如果时间段(T0，T1)比较长，则为了体现实时的抖动性，可以对历史较久的时延的加权设置小于最近的加权。
测量内容六：端到端丢包率
对于有确认的传输层协议(如TCP，SCTP)，可以在传输层计算丢包率。对于一般的报文，在不同的粒度下进行丢包率统计，则一般需要使用特定的测量包完成。
丢包率的测量，可以通过环回测量方式，单向测量方式，被动测量方式完成。
图14为本发明实施例中采用被动测量方式实现端到端丢包率测量的方法流程示意图。本实施例发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用被动测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端丢包率的测量，参见图14，具体包括：
步骤141：端点B向端点A发送丢包率测量报文，其中携带某一时间段(如T1～T2)内端点B收到的包数(如M1)，该时间段的时间端点处(如T1、T2)的单向时延，及该时间段内的单向时延抖动(如v1)。
步骤142：端点A根据自身的发包数及该丢包率测量报文中携带的收包数、单向时延值计算得到相应时间段内的丢包率。
另外，丢包率测量可以根据时延和时延抖动决定测量结果的有效性，如果时延抖动超过门限(可配，如配置为测量时段时长的30％)，则认为此次测量无效。具体的，可以先获取单向时延抖动，用单向时延抖动估计端到端丢包率的有效性。
上述的方案是以“时间段”作为丢包率的计算单元，可以理解的是，还可以以序号进行区分或间隔，这种方式下，端点B向端点A发送的测量结果为：序列号S1～S2内，收到的包数M、分组S1和S2的单向时延和S1～S2间隔内，单向时延的抖动。同样，单向时延抖动也可能由A点从本端的测量结果获取。
图15为本发明实施例中采用单向测量方式实现端到端丢包率测量的方法流程示意图。本实施例发生在如下步骤之后：端点A作为发起端，向端点B发送启动测量的控制报文，该控制报文中携带表明需要采用单向测量方式对具有特定特征的被测数据流(某一分类的数据流)进行端到端丢包率的测量，参见图15，可以具体包括：
步骤151：端点A在时间点T10发送启动报文，该启动报文中携带发送时间T10。
其中，端点A的测量时段为T10～T11，端点B的测量时段为T20～T21。这些测量时段可以预先配置在各自的端点处。
步骤152：端点A向端点B发送被测IP数据流的业务分组。
可以理解的是，当没有业务分组时，端点A可以产生具有被测数据流特定特征的专用于测量的报文。
步骤153：端点A在时间点T11向端点B发送结束报文，其中携带端点A在时间段T10～T11内的发包数N，及时间点T11。
步骤154：端点B统计时间段T20～T21内的收包数，计算丢包率
步骤155：端点B向端点A返回测量结果报文，其中携带丢包率及单向时延抖动v。
步骤156：端点A可以根据时延抖动值估计丢包率的有效性，并上报测量结果。
本发明实施例提供的技术方案是基于标志包(即测量启动报文和结束报文之间的业务分组的丢包率)，可以将丢包率测量时的启动报文和结束报文配置成与被测业务流相同的“流”，即，可以在图15测量方式中，构造与业务分组有相同特征的启动报文和结束报文。举例说明如下：测量(576，源IP地址＝A，目的IP地址＝B，DSCP＝0x3A)的丢包率，使用的启动报文和结束报文，应该满足(576，源IP地址＝A，目的IP地址＝B，DSCP＝0x3A)。可以理解的是，粒度越小，丢包率的测量精度越高。为了获取大粒度的丢包量，可以采用小粒度的测量，然后计算其总和。同时可以看到，采用什么样的测量方法，与网络状况、QoS保证策略等相关，实际实施中可以根据具体情况进行配置。
图14和图15都基于在IP层并不保证“有序送达”服务的基本事实，假设IP数据包内并没有包含序列先后顺序的信息。如果在IP层的数据报文包含先后顺序的信息，则可以利用这些信息提高丢包率测量的准确度和精确度。
在IP层可能利用的时间或序列信息有以下几种：
1.IP层时间戳(timestamp)选项
2.IPv4中分组标识符ID(Identification)
3.IPsec序列号
4.TCP报文序列号
5.SCTP报文TSN(Transmission Sequence Number)
另外，如果在“分片后-组包前”进行测量(例如，图4中的端到端测控点4)，还需要包含分片偏移(Fragmentation Offset)。
本发明实施例以采用上述的1～3种方式为例进行描述。
图16为本发明实施例中采用时间戳的方式保证数据报文有序的方法流程示意图。IPv4头部的时间戳选项(TimeStamp Option)用来记录分组在路由器中转发的时间信息。具体方式是发送端在每个数据包都使用IP头部的Timestamp选项，标记此分组离开本端的时间。使用格式如表27所示：
表27
其中，“Type＝68”占用字节0(Byte0)，“Length＝8”占用字节1(Byte1)，“Pointer＝9”占用字节2(Byte2)，“oflw＝1”和“Flag＝0”占用字节3(Byte3)。
其中TimeStamp域填充此分组离开本端时的本地时间。其余域的设置使得途径路由器对此选项不做进一步处理(除了将oflw域递增1外)。
使用时间戳选项进行分组标记时，每个业务分组都进行标记。进行测量时，仅测量时间戳标志为某一时间段内的分组的到达率，具体如图16所示。
参见图16，测量端点A发往端点B，在时间段(T10，T11)内的丢包率。端点A在测量时段内，每个业务分组都标记时间戳。端点B在预估的端到端单向延时基础上，设置一个收包的时间窗(T20，T21)。为了在包无序到达的情况下提高测量精度，一般设置收包耐间窗(T20，T21)要大于发包时间段(T10，T11)大小。只有时间戳标记在(T10，T11)内的分组(实线所示)被计入收包数。可以看出，在T10前和T11后发送的分组(虚线所示)，不会被计入收包数。同时，延时太大的分组，即使是在被测时间段内发送的，也可能没有被计入收到包数(点线所示)。
图17为本发明实施例中采用IPv4头部ID标识的方式保证数据报文有序的方法流程示意图。
IPv4头部的ID标识域用来在一定时段内唯一标识一个IP分组，此域主要用于分片/重组时将属于不同分组的分片正确分开。ID域的长度为16bit，最多标识65536个分组。如果用一种合适的方式生成每个分组的ID，在接收端就可以使用ID作为测量窗来进行测量。最简单的方式是设置一个累加器，发送端每发出一个分组将此累加器加1。此累加器的即时值直接作为分组ID。实际上在这种设置下，分组标识ID等同于分组序列号。ID标识符的大小直接标识了数据包发送前后顺序(当然，要注意溢出时情形)。接收端直接以分组ID作为接收测量窗口的标记，在一次测量中仅测量ID位于某一段的分组。两端点A，B可以协商测量时间窗开始和结束分组ID号，也可以简单地以收到标记某ID1的分组作为测量开始，收到稍后另一个标记ID2的分组作为测量结束。
同图16类似，这种方式下，收发双方协商开始和结束的ID号；接收端的收包测量窗大于测量的发送窗(以ID作为窗口起止标识)。此方法可结合用IPv4的头部ID标识被测数据流的方法实施，以实现多粒度测量。
图17中，只有ID标记在(ID10，ID11)内的分组(实线所示)被计入收包数。可以看出，在ID10前和ID11后发送的分组(虚线所示)，不会被计入收包数。同时，延时太大的分组，即使是在被测时间段内发送的，也可能没有被计入收到包数(点线所示)。
图18为本发明实施例中采用IPsec序列号的方式保证数据报文有序的方法流程示意图。与图17不同的是用IPsec序列号替换图17中的ID标识。
在使用IPsec作为传输安全机制时，提供了防重放攻击的机制。防重放攻击在每个SA(Security Association)实施“序列号”标记。序列号有32位，每发送分组，序列号递增1。使用IPsec序列号可以实现类似IP头部标识ID相同的测量窗。IPsec的序列号是每个SA独立生成的，且长度为32位，所以重复冲突的机会非常小。此方法可结合用IPsec序列号标识被测数据流的方法实施，以实现多粒度测量。
测量内容七：端到端接收字节数
端到端接收字节数与丢包率测量类似。区别在于端点B回复的报文中包含的不是丢包率或接收到的分组数，而是在某时段接收到的字节数，同时携带此测量时段。依据这些信息，端点B可以进一步计算“丢字节率”，或者估计网络带宽。
端到端接收字节数可采用类似于图14和图15的测量方式，只需把其中报告的内容更改为包含如下域：计数起始时间、计数终止时间、测量时段内收到的字节数、测量时段内的单向时延抖动。另外，类似于丢包率测量，接收字节数测量也可以根据时延和时延抖动决定测量结果的有效性，如果时延抖动超过门限(可配，如配置为测量时段时长的30％)，则认为此次测量无效。具体的，可以先获取单向时延抖动，用单向时延抖动估计端到端接收字节数的有效性。
下面举例描述第一实施例的流程，并且，由于第一实施例需要采用一些预先设置的信息，因此，下面的第二实施例在第一实施例的基础上包括了预先设置配置信息的步骤，具体如下：
图19为本发明第二实施例的方法流程示意图。本实施例以宽带码分多址接入(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)系统为例，两个端点分别为基站(NodeB)和无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)，NodeB→RNC方向为上行，RNC→NodeB方向为下行。其中，NodeB可以配置两个IP地址，分别是N1和N2；RNC可以配置两个IP地址R1和R2。二者配置成两个IP地址对{N1，R1}和{N2，R2}。在本发明实施例中，测控的IP地址对是有方向性的。所以，测控的IP端到端连接为(N1，R1)，(R1，N1)，(N2，R2)，(R2，N2)。每端配置两个IP地址是为了分流或者主备切换，可以理解的是，每端也可以配置一个或多个IP地址。
参见图19，本实施例包括：
步骤1901：NodeB和RNC预先配置测量参数；
NodeB和RNC启动前，可以分别在本端配置如下测量参数：1、本端支持的测量内容；2、各种测量内容在本端支持的测量方式；3、本端支持的分类依据(或者称为测量粒度)；4、本端支持的测量周期(可选)；5、本端支持的门限表(可选)。其中，对于上述测量参数1至4，通常可以配置两套：一套用于本端发起的测量，一套用于响应对端所支持的测量。
步骤1902：NodeB和RNC协商确定测量参数；
NodeB和RNC启动后，需要对测量参数进行协商。具体的，比如，1、测量内容。本实施例协商确定的测量内容为连通性，单向时延，丢包率。2、各种测量内容在本端支持的测量方式。本实施例协商确定的测量方式包括环回测量方式、单向测量方式和被动测量方式。3、分类依据。本实施例协商确定的分类依据为：包大小，源IP地址，目的IP地，以及DSCP值。另外，还可以对测量周期进行协商。
另外，NodeB和RNC还可以就DSCP映射表进行协商，比如，DSCP映射表为4个，分别为N1→R1，R1→N1，N2→R2，R2→N2。
本实施例中，由于分类依据中使用了DSCP值，在这种情况下，首先需要构建DSCP映射表。可以理解的是，当分类依据中不需要DSCP值时，则可以不需要创建DSCP映射表；当分类依据中还需要其他信息时，还需要协商确定其他信息。
而在具体的协商过程中，以发起端为主。发起端将测量参数携带在协商报文中发送给接收端，如果接收端支持，则接收端直接同意。如果接收端不支持，则回复不支持，并推荐其支持的参数，然后由发起端发起下一次协商。
步骤1903：NodeB和RNC构建DSCP映射表。
NodeB和RNC可以分别构建4个端到端单向映射表，分别对应于(N1，R1)，(R1，N1)，(N2，R2)，(R2，N2)。具体的建立DSCP映射表的方法可以参见上文(图20)所述，此处不再赘述。
假定建立的DSCP映射表如表28-31所示(此处只是示例，实际实现时具体项目数及数值可以不同)：
表28
表29
表30
表31
上述步骤1901-1903，可以理解为在一次具体的测量之前，端到端测量的两个端点之间的配置和协商过程。
以下以N1→R1(NodeB至RNC)方向的测量为例，对一次具体的测量进行描述。
步骤1904：NodeB根据预先协商确定的分类依据对IP分组数据进行分类形成IP数据流。
本实施例中，发起端可以是NodeB。如前所述，在步骤2102中对分类依据进行了协商，具体的，分类依据可以为：包大小，源IP地址，目的IP地址，以及DSCP值。依据这样的标准，NodeB可以将分组数据分为如表32所示的数据流(类别)：
表32
步骤1905：NodeB在分类后的IP数据流中添加分类标识，该分类标识表明所述IP数据流所属的类别。
本步骤中，发起端NodeB可以在分类后的IP数据流中添加相应的分类标识。比如，实施例以IPv4头部ID作为分类标识，对应上述的6种IP数据流所对应的分类标识可以如表33所示：
表33
从表33可以看出，IPv4头部ID标识的低位(以x表示)可以用于标识各类数据流的序号。
步骤1906：NodeB将分类标识与数据流的对应关系通过协商报文发送给RNC。
步骤1907：NodeB确定测量内容、被测数据流和测量方式。
假设本实施例中NodeB确定的测量内容、被测数据流和测量方式为：
a)端到端连通性，被动测量，周期10ms，仅测量中表5中的类别6。
b)端到端环回时延，环回测量，周期30ms，仅测量表5中的类别1、2、3。
c)端到端丢包率，单向测量，周期为30ms，测量表5中的所有类别。
其中，假设环回测量时，使用的返程NodeB收到的DSCP值假设为如表34所示：
表34
因此，根据上述a)-c)的内容，本实施例中需要的测量对象为10种，具体如表35所示：
表35
从上表可见，测量内容、被测数据流和测量方式的组合，对应一个测量对象编号(测量ID)。
步骤1908：NodeB将测量内容、被测数据流和测量方式的组合与测量ID的对应关系，以测量协商报文的形式发送给RNC。
至此，针对一次测量完成了发起端和接收端(对端)互相协商的过程，发起端和接收端获知了测量ID和具体测量之间的对应关系。
以下内容以一个具体的测量为例，描述启动测量以及测量过程：
步骤1909：NodeB将测量ID携带在测量控制报文中发送给RNC，启动NodeB和RNC的测量。
例如，当测量内容、被测数据流及测量方式为(端到端丢包率，分类1，单向测量，周期测量30ms，方向N1→R1)时，在控制报文中携带0x00000004标识。
步骤1909完成了启动的步骤，之后，可以根据具体的测量内容、被测数据流和测量方式的组合进行IPPM测量。
例如，当上述组合为(端到端丢包率，分类1，单向测量，周期测量30ms，方向N1→R1)时，并参见图15所示的流程，需要执行如下步骤：
步骤1910：NodeB在预先配置的门限参数(门限参数可以在步骤2101的门限表中配置)T10达到时，通过启动报文启动基于标志包的对丢包率的测量，其中携带时间戳T10。
步骤1911：NodeB将添加了标识信息的IP数据流以一条一条的业务分组发送给RNC。
步骤1912：NodeB在预先配置的门限参数T11达到时，统计T10～T11内分类1的业务分组的条数(发包数)N，并将发包数N携带在结束报文中发送给RNC。
步骤1913：RNC统计预先配置的门限参数T20～T21内的接收到的分类1的条数(收包数)M，根据收包数M和发包数N得到丢包率，并将丢包率通过测量结果报文返回给NodeB。
之后，由于本实施例的测量周期为30ms，在发送第一条业务分组之后以30ms为周期重复执行步骤1910-1912。
由于之前已经对具体的测量内容以及测量方式进行了详细描述，此处不再赘述。另外，本实施例描述了N1→R1的测量，而在N2→R2，R1→N1，R2→N2方向上的测量过程与此类似，不再赘述。
本实施例以WCDMA系统为例，还可以应用于长期演进(Long TermEvolution，LTE)系统和微波存取全球互通(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，WiMAX)等系统。WCDMA系统的协议栈可以包括IP、UDP和帧协议(Frame Protocol，FP)，LTE系统的协议栈可以包括IP、UDP和GPRS隧道协议用户面部分(User plane of GPRS Tunneling Protocol，GTPU)，WiMAX系统的协议栈可以包括IP和GRE。在LTE系统中，两个端点可以为eNodeB和信令网关(Signalling Gateway，SGW)。在WiMAX系统中，两个端点可以为基站收发台(Base Transceiver Station，BTS)和接入网关(Access Gateway，AGW)，并且以GRE key作为流标识。当然，在不同的系统中还可以是其他网络节点。
本实施例通过配置信息及创建DSCP映射表，可以适用于DiffServ网络架构的IP网络性能测量。
上述对各种测量内容的实现流程进行了描述，为了实现QoS，需要根据测量结果进行相应的控制。即被测方向上的IP网络性能的测量结果，可以用于发送端对本端的数据发送进行控制，以更有效地使用网络。以下对QoS控制的方法进行描述。
本发明实施例中的QoS控制可以包括速率控制、流发送控制、主备链路切换控制，以下分别进行描述。
关于速率控制：本发明实施例使用丢包率和单向时延抖动，进行发送速率控制。
图20为本发明实施例中采用定性方式进行速率控制的方法流程示意图。参见图20，可以具体包括：
步骤201：收到测量报告，其中包括丢包率和单向时延抖动。
步骤202：判断丢包率是否大于预先设定的丢包率门限值，若是，执行步骤204，否则，执行步骤203。
步骤203：判断单向时延抖动是否大于预先设定的单向时延抖动门限值，若是，执行步骤204，否则，执行步骤205。
步骤204：降低被测数据流的发送速率。之后，执行步骤206。
步骤205：提高被测数据流的发送速率。之后，执行步骤206。
步骤206：完成本次控制。
本实施例的控制方案，具体可以通过测量发起端的控制模块实现对测量报告的接收和处理。
本实施例的丢包率和单向时延抖动的判断无时序限制关系。
上述给出了定性方式的流程，但是具体提高或降低的量的控制可以通过下述的图21实现。
图21为本发明实施例中采用定量方式进行速率控制的方法流程示意图。参见图21，可以具体包括：
步骤211：收到测量报告，其中包括丢包率和单向时延抖动。
步骤212：根据发送速率与丢包率对应关系表，及发送速率与单向时延抖动对应关系表，调整本次的发送速率。
步骤213：完成本次控制。
在这种策略中，发送端根据网络状况，在控制端预先设置一个在各个业务优先级上的发送速率与丢包率的对应关系表，发送速率与单向时延抖动的对应关系表。当网络性能差于指定门限时，则按照此对应关系表，相应地将发送速率调整到匹配的速率上去。这种调整是动态的，但是逐级调整的，调整的步长是动态可配置的。其中，发送速率和丢包率的对应关系表可以如表36所示，发送速率和单向时延抖动的对应关系表可以如表37所示(表36、37只是示例，具体实现时可以与示例不同)：
表36
表37
例如，当丢包率位于5％～10％内、单向时延抖动＜1000μs时，将本次的发送速率调整为上次发送速率的(80％)×(100％)。当然，表36、表37仅为示例，且此表可根据实际网络状况进行配置。如，在高速，独占，低汇聚比的网络中，发送速率可以相对乐观地设置；在低速，共享，高汇聚比的网络中，发送速率需要谨慎配置。
关于流发送控制：本发明实施例采用连通性测量结果控制流发送或者关闭。
图22本发明实施例中进行流控制的方法流程示意图。参见图22可以具体包括：
步骤221：控制模块接收测量报告，其中包括连通性测量结果。
步骤222：确定连通性测量结果。
步骤223：当连通性测量结果为从连通成功变为连通失败时，停止被测数据流的发送。同时还可以指示管理模块关闭其他测量模块。之后，执行步骤226。
步骤224：当连通性测量结果为从连通失败变为连通成功时，开启被测数据流的发送。同时还可以指示管理模块开启其他测量模块。之后，执行步骤226。
步骤225：当连通性测量结果不变时，执行步骤226。
步骤226：完成本次控制。
本实施例可以使用“慢启动”的方式，启动流的时候，将流数据发送速率设置为最低，由上述的速率控制流程对流进行控制，逐步使此流发送速率趋于稳定。
关于主备链路切换控制：在分路传输情况下，连通性和时延可以用于在主用和备用链路之间切换的控制。
图23为本发明实施例中采用连通性测量结果进行主备链路切换的方法流程示意图。参见图23，可以具体包括：
步骤231：收到测量报告，该测量报告中包括连通性测量结果。
步骤232：根据连通性测量结果，判断当前采用的主链路是否连通，若是，执行步骤237，否则，执行步骤233。
步骤233：判断连通性失败的时间是否超过预设的连通性门限值，若是，执行步骤234，否则，重复执行步骤232。
步骤234：判断备用链路的连通性是否成功，若是，执行步骤235，否则，执行步骤236。
步骤235：设置发送速率为最低，将数据流切换到备用链路上发送。之后，执行步骤237。
步骤236：报告网络异常，停止数据流的发送。之后，执行步骤237。
步骤237：完成本次控制。
本实施例利用连通性测量结果在主备链路切换的流程。这种切换适用于端到端有多个不同物理链路连接的场景。当此主用传输网络断连时，则要看备用链路的网络性能。如果备用链路可用，则切换数据传输到此链路。否则，继续在主链路上进行连通性测量。在初始切换时，使用慢启动策略，由丢包率和延时抖动对发送速率进行调整，使发送速率逐步达到最佳值。
图24为本发明实施例中采用时延测量结果进行主备链路切换的方法流程示意图。参见图24，可以具体包括：
步骤241：收到测量报告，该测量报告中包括时延测量结果。
步骤242：根据单向时延测量结果，判断的当前采用的主链路的时延是否超出预设的实时性要求，若是，执行步骤243，否则，执行步骤247。
步骤243：判断超出实时性要求的时间是否达到预设的时延门限值，若是，执行步骤244，否则，重复执行步骤242。
步骤244：判断备用链路的时延是否满足实时性要求，若是，执行步骤245，否则，执行步骤246。
步骤245：设置发送速率为最低，将数据流切换到备用链路上发送。之后，执行步骤247。
步骤246：报告网络异常，停止数据流的发送。之后，执行步骤247。
步骤247：完成本次控制。
单向时延用于对实时性要求强的业务流的控制(如语音业务对应的EF业务)。在分路传输的场景下，用于切换传输路径。对时延要求高的业务，利用流业务时延性能在主备链路切换的流程。这种切换适用于端到端有多个不同物理链路连接的场景。一般来说，使用性能较高的网络进行实时性要求强的业务的传输。当此高性能网络无法满足实时性要求时(测量到的时延非常高)，则要看备用链路的网络性能。如果备用链路能够满足实时性要求，则切换数据传输到此链路。否则，继续使用主链路。同样，在初始切换时，使用慢启动策略，由丢包率和延时抖动对发送速率进行调整，使发送速率逐步达到最佳值。
图25为本发明第三实施例的测量装置的结构示意图，包括分类模块251、确定模块252和启动模块253。
分类模块251用于将IP分组数据进行分类形成IP数据流，并在分类后的IP数据流中添加分类标识，该分类标识表明IP数据流所属的类别；确定模块252用于选择至少一种IP数据流作为被测数据流，并确定测量内容和测量方式；启动模块253用于将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给IP网络性能测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量。
本实施例的装置可以设置在网络端点的分层中，例如，可以设置在图4中的端到端测控点1处、端到端测控点2处、端到端测控点3处，或者端到端测控点4处。
其中，所述分类标识为差分服务代码点值DSCP值；或者，所述分类标识为IP数据流设定的字段值。所述分类标识携带在IP数据流的IPv4头部ID域；或者，所述分类标识携带在IP数据流的IPv6的流标签域；或者，所述分类标识携带在IP数据流的IPsec SA域；或者，所述分类标识携带在IP数据流的GRE Key域；或者，所述分类标识携带在IP数据流的UDP端口号域。所述测量方式和测量内容包括以下任一或组合：采用环回测量方式测量端到端连通性；采用被动方式测量端到端连通性；采用环回测量方式测量端到端单向时延；采用单向测量方式测量端到端单向时延；采用被动测量方式测量端到端单向时延；采用环回测量方式测量端到端环回时延；采用被动测量方式测量端到端丢包率；采用单向测量方式测量端到端丢包率；采用被动测量方式测量端到端接收字节数；采用单向测量方式测量端到端接收字节数。
分类模块可以具体用于根据预设的分类依据，对IP分组数据进行分类形成IP数据流，其中，分类依据包括：源IP地址和目的IP地址，以及以下因素的任一或其组合：IP数据包大小，DSCP值，GRE Key，UDP端口号，协议号，IPsec SA，IP流标识。
进一步地，本实施例还可以包括建立模块，用于建立DSCP映射表。该建立模块可以包括第一单元、第二单元、第三单元，第一单元用于向测量对端发送映射建立请求报文，所述映射建立请求报文的IP报文体内携带与映射建立请求报文的IP报文头相同的DSCP值；第二单元用于接收测量对端的映射回复报文，所述映射回复报文的IP报文体内携带所述映射建立请求报文的报文体中携带的DSCP值及接收所述映射建立请求报文时所述映射建立请求报文的报文头中的DSCP值；第三单元用于根据映射回复报文的IP报文体中携带的两个DSCP值，建立DSCP映射关系表。
本实施例还可以包括测量模块，用于根据所述测量方式对被测数据流的测量内容进行测量。当测量模块用于采用环回测量方式对端到端单向时延进行测量时，测量模块具体用于接收对应所述被测数据流的回复报文，所述回复报文中携带的DSCP值优先级高于被测数据流中的DSCP的优先级。当测量模块用于采用单向测量方式对端到端丢包率或者端到端接收字节数进行测量时，所述测量模块具体用于向IP网络性能测量对端发送启动报文和结束报文，使测量对端或者本端测量启动报文和结束报文之间的被测数据流的端到端丢包率，或者使测量对端测量启动报文和结束报文之间的端到端接收字节数。当测量模块用于采用被动测量方式或者单向测量方式对端到端丢包率进行测量时，所述测量模块具体用于在所述被测数据流的时间戳域内标记离开测量发起端的时间，使测量对端或者本端统计满足预设时间段内的被测数据流的丢包率；或者，在所述被测数据流的IPv4头部ID域标记被测数据流的发送顺序序号，使测量对端或者本端统计满足预设序号段内的被测数据流的丢包率；或者，在所述被测数据流的IPsec SA域标记被测数据流的发送顺序序号，使测量对端或者本端统计满足预设序号段内的被测数据流的丢包率。
本实施例还可以包括估计模块，用于获取单向时延抖动，用单向时延抖动估计端到端丢包率或者端到端接收字节数的有效性。
本实施例还可以包括发送模块，具体用于将所述添加了分类标识的IP数据流发送给所述测量对端。
本实施例还可以包括协商模块，用于与测量对端对测量参数进行预先设置和协商，所述测量参数包括：测量内容，各种测量内容的测量方式，以及对IP分组数据进行分类的分类依据。
本实施例将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给IP网络性能测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量，中间节点不会对报文进行解读等处理，也不关心中间节点的类型，实现了端到端的测量；通过确定分类依据，实现可以根据多种分类依据对分组数据进行分类，满足测量灵活性的要求。
图26为本发明第四实施例的控制装置的结构示意图，包括获取模块261和控制模块262。获取模块261用于获取IP网络性能测量的测量结果，所述测量结果根据上述的方法得到；控制模块262用于根据获取的所述测量结果，进行IP网络服务质量控制。
本实施例的装置可以设置在网络端点的分层中，例如，可以设置在图4中的端到端测控点1处、端到端测控点2处、端到端测控点3处，或者端到端测控点4处。
若获取模块得到的所述测量结果中包括端到端丢包率和/或端到端单向时延，控制模块具体用于根据所述端到端丢包率和/或端到端单向时延与相应门限的比较，调整被测数据流的发送速率，或，根据预先设定的所述端到端丢包率和/或端到端单向时延与发送速率的对应关系表，调整被测数据流的发送速率。
若获取模块得到的所述测量结果中包括连通性，控制模块具体用于确定连通性测量结果；当连通性测量结果为从连通成功变为连通失败时，停止被测数据流的发送；当连通性测量结果为从连通失败变为连通成功时，开启被测数据流的发送；或者，根据连通性测量结果，得到主链路连通性失败的时间超过预设的连通性门限值，且备用链路的连通性成功时，将链路从主链路切换到备用链路上。
若获取模块得到的所述测量结果中包括单向时延或环回时延，控制模块具体用于根据单向时延或环回时延测量结果，得到主链路的时延不满足实时性要求的时间超过预设的时延门限值，且备用链路的的时延满足实时性要求时，将链路从主链路切换到备用链路上。
本实施例根据IP网络性能测量结果进行QoS控制，可以满足用户对QoS的要求。
图27为本发明第五实施例的系统的结构示意图，包括测量装置271和控制装置272。测量装置271如图25所示，控制装置272如图26所示。
本实施例的测量装置可以具体用于执行上述的测量方法，控制装置可以具体用于执行上述的控制方法，具体流程可参见方法实施例，在此不再赘述。
本实施例将所述测量内容、被测数据流和测量方式的组合信息发送给IP网络性能测量对端，启动根据所述测量方式对被测数据流的测量内容的IP网络性能测量，中间节点不会对报文进行解读等处理，也不关心中间节点的类型，实现了端到端的测量；通过确定分类依据，实现可以根据多种分类依据对分组数据进行分类，满足测量灵活性的要求。并且，根据IP网络性能测量结果进行QoS控制，可以满足用户对QoS的要求。
图28为本发明第六实施例的系统的结构示意图，在第五实施例的基础上进一步包括管理装置283和数据库装置284。即本实施例包括测量装置281和控制装置282及管理装置283和数据库装置284。
管理装置283用于向所述测量装置281和控制装置282设置配置信息，及接收所述测量装置281和控制装置282反馈的测量结果和控制结果；数据库装置284与所述管理装置283连接，用于保存所述测量结果和控制结果。
本实施例中的测量模块和控制模块可以为多个，之间互相连接。测量装置281和控制装置282之间可能直接交换信息，也可以通过管理装置283交换信息。其中，为了提高测控的反馈速度，测量装置281和控制装置282可以直接交换测量结果和根据此结果进行的调度信息(例如降低或提高发送速率)。不同的测量装置间也可以进行信息交互，以获取总体的测量结果评估。
另外，不同的控制装置间，不同的测量装置间可能进行主备倒换的测量与控制。管理装置283和数据库装置284还可以进一步分别用于接收、保存远端或近端控制台发送的配置和控制信息。具体交互信息可以参见图28。
本实施例在第五实施例的基础上，还可以进一步实现集中管理，以及对数据的保存。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
机译： IP网络中的服务质量控制单元及其方法，路由和服务质量控制系统
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