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Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität unter 35. U.S.C. § 119(e)
aus der gemeinsam zugewiesenen U.S.-Provisional-Patentanmeldung 60/896,767
(Anwaltsaktenzeichen 10070191-1), eingereicht am 23. März
2007 mit dem Titel „DATA COLLECTION SYSTEM AND METHOD FOR
IP NETWORKS". Die gesamte Offenbarung dieser Bezug genommenen Provisional-Patentanmeldung
ist hierin spezifisch durch Bezugnahme aufgenommen.
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Hintergrund
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Da
digitale Netzwerke aufgerufen sind, mehr Verkehr und neuere Arten
von Verkehr zu tragen, sind Netzwerkoperatoren und Dienstanbieter
aufgerufen, diese Netzwerke zu diagnostizieren und zu validieren.
Diagnose und Validierung basieren auf Messungen.
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Netzwerkvorrichtungen,
wie z. B. Schalter und Router, die bereits auf dem Gebiet eingesetzt werden,
können eine eingebaute Messfähigkeit aufweisen.
Aber während möglicherweise einige Messungen verfügbar
sind, besteht wenig Flexibilität bei dieser Fähigkeit.
Da neue Dienste über Netzwerke hinweg eingesetzt werden,
müssen neue Messungen ausgeführt werden, die häufig
Aspekten einer Netzwerkoperation untersuchen, die bislang nicht
von Bedeutung waren. Als Beispiele umfassen neue Typen von Messungen
VoIP-, IMS- und PTT-Messungen, Video-QoS-Messungen und IP-Fluss-basierte
Messungen. Häufig werden diese Messungen am besten am Rand
des Netzwerks ausgeführt, im geringsten Abstand zu den
Kunden.
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Um
diese Messungen auszuführen, muss eine neue Messausrüstung,
häufig in der Form von Sonden, durch das Netzwerk hindurch
eingesetzt werden oder die alte Ausrüstung muss aktualisiert werden.
Falls es überhaupt möglich ist, ist das Aktualisieren
teuer. Der Einsatz neuer Sonden ist ebenfalls teuer, nicht nur im
Hinblick auf Arbeit und Ausrüstung, sondern auch im Hinblick
auf das Finden von Raum und Leistung bei üblicherweise
beengten Netzwerkumgebungen, um die neuen Sonden anzuordnen. Die
meisten Systeme weisen viele Sonden auf, die viele Messungen verteilt über
verschiedene Schalter ausführen. Diese Messdaten werden üblicherweise
zu zentralen Systemen zur Aggregation und Analyse übertragen.
Mehrere Sonden, die mehrere Messungen ausführen, führen üblicherweise
dazu, dass mehrere Systeme jeweils eine spezifische Analyseaufgabe
ausführen. Aufgrund der hohen Kosten, die solche System
mit sich bringen, ist es wirtschaftlich nicht durchführbar,
Messungen universell durchzuführen, oder am Rand des Netzwerks,
wo große Sondenzahlen erforderlich wären.
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s
besteht daher ein Bedarf nach einem Verfahren und einem System,
die zumindest die Nachteile bekannter Techniken und Systeme überwinden, die
oben beschrieben sind.
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Definierte Terminologie
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die hierin verwendete Terminologie
ausschließlich zu Zwecken der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele ist
und nicht einschränkend sein soll.
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Wie
sie in der Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen
verwendet werden, umfassen die Ausdrücke „ein/einer/eines"
und „der/die/das" sowohl Singular- als auch Plural-Referenzen,
außer der Kontext gibt eindeutig anderes vor. Zum Beispiel
umfasst somit „eine Vorrichtung" somit eine Vorrichtung und
mehrere Vorrichtungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegenden Lehren sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
am besten verständlich, wenn sie mit den beiliegenden Zeichnungsfiguren
gelesen wird. Die Merkmale sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
gezeichnet. Wo immer es durchführbar war, beziehen sich
gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale.
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1 zeigt
eine Übersicht einer Überwachungsplattform gemäß einem
darstellenden Ausführungsbeispiel.
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2 ist
eine begriffliche Darstellung einer optischen Sonde 200 gemäß einem
darstellenden Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt
begriffliche Darstellungen von Datenpaketen gemäß einem
darstellenden Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt
einen vereinfachten Block eines Netzwerkmesssystems gemäß einem
darstellenden Ausführungsbeispiel.
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5 zeigt
eine hierarchische Ansicht eines Netzwerkmesssystems gemäß einem
darstellenden Ausführungsbeispiel.
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6 zeigt
ein Beispielnetzwerk gemäß einem darstellenden
Ausführungsbeispiel.
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7 zeigt
ein zweites Beispielnetzwerk gemäß einem darstellenden
Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung
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In
der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung sind zu Zwecken der
Erklärung und nicht der Einschränkung darstellende
Ausführungsbeispiele, die spezifische Details offenbaren,
ausgeführt, um ein tief greifendes Verständnis
der vorliegenden Lehren zu geben. Beschreibungen von bekannten Systemen,
Software, Hardware, Firmware und Operationsverfahren können
weg gelassen werden, um ein Verunklaren der Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu
vermeiden. Trotzdem können Systeme, Software, Hardware,
Firmware und Operationsverfahren, die innerhalb des Gebiets eines
Durchschnittsfachmanns auf dem Gebiet liegen, gemäß den
repräsentativen Ausführungsbeispielen verwendet
werden.
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Im
Allgemeinen beziehen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Lehren auf ein System und ein Verfahren zur Datensammlung und Sondenverwaltung
auf IP-Netzwerken. Existierende Netzwerkinfrastrukturvorrichtungen,
wie z. B. Schalter und Router, verwenden steckbare Komponenten,
die als Schnittstellenwandler bekannt sind, die Signale aus der
optischen oder elektrischen Form auf elektrische Signalisierungspegel
umwandeln, die intern in der Netzwerkinfrastrukturvorrichtung verwendet
werden. Diese Schnittstellenwandler sind standardisiert und sind
in Formfaktoren erhältlich, die Folgende umfassen, aber
nicht auf dieselben beschränkt sind XPAK, XENPAK, GBIC,
XFP und SFP.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Lehren werden existierende Schnittstellenwandler
in einem Netzwerk durch intelligente Schnittstellenmodule ersetzt
(hierin auch bezeichnet als Sonden), die eine Sondenfunktionalität
liefern, ohne die Ausrüstungsgrundfläche zu erhöhen.
Zusätzliche Ausführungsbeispiele können
die Sondenfunktionalität direkt auf die Schalter- oder
Router-Leitungskarte platzieren, anstatt auf einen modularen Schnittstellenwandler.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass bei solchen Ausführungsbeispielen
die Schalter- oder Routerleitungskarte im Wesentlichen eine Sonde
wird. Sonden können konfiguriert werden, entweder vor der
Installation oder aus der Ferne, um Daten während des Betriebs
aus Paketverkehr zu sammeln.
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Verschiedene
Softwarekomponenten unterstützen die Operation von Sonden.
Analysierer sammeln Messdaten aus Sondensätzen und liefern
eine Speicherung, Datentransformation und Analyse. Sondenverwalter
verwalten Sondensätze, verfolgen den Sondenzustand, aktualisieren
Sondenkonfigurationen und sammeln Konfigurationsbefehlsantworten und
Topologieinformationen von Sonden. Der Systemmaster kann Topologie-
und Sondenressourceninformationen von den Sondenverwaltern sammeln und
als Vermittler zwischen Anwendungen und Sondenverwaltern wirken.
Zum Beispiel können Konfigurationsdaten durch einen Sondenverwalter
gesendet werden, der mit dem Netzwerk verbunden ist.
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Der
Systemmaster kann auch dabei helfen, Sondenressourcen zu Anwendungen
zuzuweisen und zwischen mehreren Anwendungen und mehreren Analysierern
zu vermitteln. Ferner kann der Systemmaster eine Mehrzahl von intelligenten
Schnittstellenmodulen (Sonden) steuern. Anwendungsserver bringen
Anwendungen unter, die gesammelte Daten verwenden. Anwendungen und
Anwendungsserver kommunizieren mit Analysatoren und dem Systemmaster über
eine offene API.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass nicht alle Softwarekomponenten in
einem System vorhanden sein müssen; während Komponenten
geographisch divers sein können, können sie auch
auf derselben Hardware vorliegen.
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Ein
Ausführungsbeispiel von Kommunikationen zu und von intelligenten
Schnittstellenwandlern ist detailliert beschrieben in dem
U.S.-Patent 7,336,673 mit
dem Titel „A Method of Creating a Low-Bandwidth Channel
within a Packet Stream", wobei die vollständige Offenbarung
hier durch durch Bezugnahme vollständig aufgenommen ist.
Aspekte von intelligenten Schnittstellenwandlern sind z. B. beschrieben
in „Assisted Port Monitoring with Distributed Filtering",
Anmeldenummer 10/407,719, eingereicht am 4. April 2003, „Passive
Measurement Platform", Anmeldenummer 10/407,517, eingereicht am 4.
April 2003, und „Automatic Link Commissioning", Anmeldenummer
11/479,196, eingereicht am 29. Juni 2006. Die gesamten Offenbarungen
von jeder dieser Patentanmeldungen sind ebenfalls spezifisch hierin
durch Bezugnahme aufgenommen.
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Ein
bekannter Formfaktor eines Schnittstellenwandlers, der als GBIC
bekannt ist, wandelt Signale von der optischen in die elektrische
Form um; optische Signale, die auf Faseroptikkabeln getragen werden,
die zum Kommunizieren über das Netzwerk verwendet werden,
und elektrische Signale, die innerhalb des Vorrichtungsgehäuses
des GBIC verwendet werden. Andere GBIC-Formen wandeln Signale von
verdrillten Kupferleitern, die bei Hochgeschwindigkeitsnetzwerken
verwendet werden, in elektrische Signale um, die für das
Vorrichtungsgehäuse des GBIC geeignet sind. Während
die vorliegenden Lehren im Hinblick auf den GBIC-Formfaktor beschrieben
sind, sind sie gleichermaßen an andere Formfaktoren anwendbar,
die Folgende umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind:
XPAK, XENPAK, XFP, SFP oder Chipsätze auf einer Router/Schalter-Leitungskarte.
Zusätzlich zu den Hochgeschwindigkeitsschnittstellen können
Schnittstellenwandler einen Niedriggeschwindigkeitsdatenport enthalten, der
zur Konfiguration, zum Testen und Erfassen eines Vorrichtungsstatus
verwendet werden kann, gemäß Standards wie z.
B. dem SFF-8742.
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Intelligente
Schnittstellenwandler, die als Sonden eingesetzt werden, umfassen
eine zusätzliche Logik innerhalb des Schnittstellenwandlerpakets. Diese
zusätzliche Logik kann die Fähigkeit umfassen,
den Status des Schnittstellenwandlers abzufragen, interne Tests
auszuführen und/oder eine Daten-Erfassung und -Analyse
auszuführen.
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Der
intelligente Schnittstellenwandler fügt ferner die Fähigkeit
hinzu, Datenpakete in den Hochgeschwindigkeitsdatenstrom einzuführen.
In Verbindung mit einer solchen Kommunikationsfähigkeit
enthält der intelligente Schnittstellenwandler einen eindeutigen
Identifizierer, wie z. B. eine Seriennummer oder eine MAC-Adresse.
Wie sie gemäß den vorliegenden Lehren eingesetzt
werden, werden intelligente Schnittstellenwandler als Sonden verwendet.
Diese Sonden können entfernt konfiguriert werden, um Daten
basierend auf Netzwerkverkehr zu sammeln, und diese gesammelten
Daten zu mehreren Orten zur Verarbeitung zu senden. Die niedrigen
Kosten der Sonden und die Fernkonfigurierbarkeit ermöglicht,
dass dieselben am Rand von Netzwerken platziert werden.
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1 ist
eine vereinfachte Übersicht eines Überwachungssystems 100 gemäß einem
darstellenden Ausführungsbeispiel. Das System 100 weist drei „Schichten"
auf, die in Hardware und Software realisiert sind. Die Schichten
umfassen eine Sondenschicht 101, eine Analyseschicht 102 und
eine Anwendungsschicht 103.
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Bei
einem darstellenden Ausführungsbeispiel weist die Sondenschicht 101 eine
Mehrzahl von Sonden 104 auf, als darstellendes Beispiel
in GBIC-Formfaktor-steckbaren Sende-Empfangs-Geräten. Wie
oben erwähnt wurde, können die Sonden 104 auch
als intelligente Schnittstellenmodule bezeichnet werden. Die Sonden 104 werden
anstelle der steckbaren Module verwendet, die häufig bei
bekannten Router- und Schalterleitungskarten verwendet werden. Genauer
gesagt sind die Sonden dynamisch konfigurierbar. Bei darstellenden
Ausführungsbeispielen sind die Sonden indirekt durch Anwendungen
konfiguriert.
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Die
Analyseschicht 102 liefert eine Flussverwaltung und Zeitsynchronisierung,
unter anderen Funktionen, und umfasst einen Analysator, einen Sondenverwalter
und einen Haupttakt. Die Sonden 104 der Sondenschicht 101 sind in
Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe durch einen Sondenverwalter
verwaltet wird. Der Sondenverwalter arbeitet mit dem Systemmaster
in einer Anwendungsschicht 103, um Messanforderungen von
verschiedenen Anwendungen zu orchestrieren. Die Analyseschicht 102 ist angepasst,
um einen Zeitsynchronisationsmaster zu liefern, wie z. B. einen
IEEE 1588 Synchronisationsmaster. Jeder Master behält
die Synchronisation von ganzen Gruppen von Sonden bei, wobei jede
Sonde als ein IEEE-1588-Slawe funktioniert. Die Analyseschicht 102 sammelt
auch Daten von den Sonden der Sondenschicht und formatiert diese
Daten und leitet sie zu der entsprechenden Folge der Anwendungsschicht 103 weiter.
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Unter
anderen Funktionen handhabt die Analyseschicht 102 auch
mehrere allgemeine Anforderungen von der Anwendungsschicht 103.
Wenn z. B. sowohl Video- als auch Audio-Anwendungen dieselben Daten
erfordern, sammelt die Analyseschicht 102 diese Daten von
der Sondenschicht 101 und kopiert die Daten (in diesem
Fall zweimal) und liefert die Daten zu den anfordernden Anwendungen.
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Die
Anwendungsschicht 103 umfasst den Systemmaster, der als
ein Schiedsrichter zwischen Anwendungen wirkt, die Messungen anfordern,
und sicherstellt, dass Messungsanforderungen innerhalb der spezifizierten
Parameter ausgeführt werden. Unter vielen anderen Funktionen
kann der Systemmaster der Anwendungsschicht 103 angepasst
sein, um als Lizenzgebungsverwalter zu funktionieren. Zum Beispiel
benötigen die Sonden der Sondenschicht 101 vielleicht
eine Lizenz, um in dem System zu funktionieren. Der Systemmaster
kann aufgefordert sein, die Lizenz vor der Authentifizierung einer
Sonde zu verifizieren. Die Anwendungsschicht des repräsentativen
Ausführungsbeispiels zeigt drei repräsentative Anwendungen:
Video QoS; Gigascope und Netflow. Diese sind ausschließlich
darstellend und es wird darauf hingewiesen, dass mehr oder weniger
Anwendungen umfasst sein können. Solche Anwendungen liegen
innerhalb des Kenntnisbereichs eines Durchschnittsfachmanns auf
dem Gebiet.
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2 ist
eine Entwurfsansicht einer optischen Sonde 200 gemäß einem
darstellenden Ausführungsbeispiel. Die optische Sonde 200 kann
eine einer Mehrzahl von Sonden sein, die sich in der Sondenschicht 101 des
oben beschriebenen Systems 100 befinden. Detaillierte Beschreibungen
der Sonde 200 sind in der Patentanmeldung, auf die oben
Bezug genommen wurde, mit der Anmeldenummer 10/407,719 mit dem Titel „Assisted
Port Monitoring with Distributed Filtering" enthalten. Die Sonde 200 weist
eine elektrische Schnittstelle 201 auf der Leitungskartenseite
der Sonde und eine optische oder elektrische Schnittstelle auf der
Netzwerkseite der Sonde auf.
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Das
Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt
ist, ist für eine Sonde mit einer optischen Schnittstelle
auf der Netzwerkseite. Andere Ausführungsbeispiele sind
denkbar. Die Sonde 200 weist einen Optisch-zu-Elektrisch-Wandler 204 auf,
der das optische Signal in ein elektrisches Signal umwandelt und
das elektrische Signal zu einem Chip 203 liefert. Der Chip 203 kann
eine anwendungsspezifische, integrierte Schaltung (ASIC) oder eine
programmierbare Logikvorrichtung sein, wie z. B. ein feldprogrammierbares
Gatearray (FPGA; field programmable gate array) oder eine andere ähnliche
Technik, die dieselbe Funktionalität liefert. Der Chip 203 ist
mit einem Verteiler 205 konfiguriert, der eine Ausgabe
zu einer Reihe aus Überwachungslogik 210, Datenreduktion 211 und
Paketanordnung 212 liefert; und zu einem Kombinator 206.
Die Ausgabe der Paketanordnung wird zu dem Kombinator 206 geliefert.
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Elektrische
Daten an der elektrischen Schnittstelle 201 werden an den
Chip 203 an einem anderen Verteiler 207 empfangen,
der eine Ausgabe zu einer Reihe aus Überwachungslogik 213,
Datenreduktion 214 und Paketanordnung 215 liefert;
und zu einem Kombinator 208. Der Kombinator liefert dann
das Signal zu einem Optisch-zu-Elektrisch- Wandler 209,
der die Daten zu der optischen Schnittstelle 202 liefert.
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Der
normale Verkehr fließt in den Chip
203 über
die optische Schnittstelle
202, wenn er in den Chip eintritt.
Der normale Verkehr verläuft durch den Verteiler
205,
wobei es ihm ein Weg erlaubt, weiter hindurch zu dem Kombinator
206 zu
fließen, wo er aus der elektrischen Schnittstelle
201 heraus
weitergeleitet wird. Parallel dazu, auf dem anderen Weg von dem
Verteiler
205, wird eine Kopie jedes Rahmens durch die Überwachungs-(oder
Sonden-)Logik
210 gesendet, wo sie mit benutzerdefinierten
Filtern verglichen wird. Wenn eine Übereinstimmung vorliegt,
dann kann eine oder mehrere der nachfolgenden Aktionen stattfinden:
ein Zähler kann inkrementiert werden; eine Kopie des Rahmens
kann gemacht werden; oder ein Teil des Rahmens kann extrahiert werden.
An einem Punkt werden Ergebnisdaten aus den obigen Aktionen erzeugt,
die ausgesendet werden müssen, die Sonde fügt
die Ergebnisrahmen, die zu einem Analysator adressiert sind, in
den normalen Verkehrsfluss, unter Verwendung eines Unterkanals ein,
wie in dem
U.S.-Patent 7,336,673 beschrieben ist.
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Eine
Niedriggeschwindigkeitsschnittstelle, wie z. B. die I2C, kann z.
B. verwendet werden, um einen Parameterspeicher während
der Herstellung und vor dem Einsatz der Vorrichtung zu konfigurieren.
Eine Vorrichtungsseriennummer kann in dem Parameterspeicher gespeichert
sein. Der Parameterspeicher kann ferner die Zielortadresse für
gesammelte Daten voreinstellen, die die Testinformationen umfassen.
Diese Adresse kann beispielsweise eine IPV4- oder IPV6-Adresse sein.
Zusätzlich dazu kann eine Konfiguration von vielen dieser
Parameter über das Netzwerk ausgeführt werden.
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Wie
sie gemäß den vorliegenden Lehren verwendet werden,
werden Filterkonfigurationen in dem Parameterspeicher gespeichert,
entweder vor dem Einsatz der Vorrichtung oder während sie
auf dem Gebiet eingesetzt wird. Diese Filterkonfigurationen definieren
die Rahmen und Daten innerhalb dieser Rahmen, die erfasst werden
sollen. Erfasste Daten können zeitgestempelt und/oder akkumuliert
sein. Vollständige Rahmen können erfasst werden,
oder nur ein Teil eines Rahmens, z. B. die ersten 64 Bytes, oder
nur die Quell- und Ziel-IP-Adresse. Erfasste Daten werden in einem
Extrapaketspeicher gespeichert. Unter Verwendung der Fähigkeit,
dann die Daten, die in dem Extrapaketspeicher gespeichert sind,
in den Hochgeschwindigkeitsdatenstrom zu injizieren, können
diese Daten zu einer Zielortadresse zur Analyse gesendet werden.
Mehrere Filter können gleichzeitig aktiv sein, und jedes
Filter kann seine eigene Zielortadresse haben. Befehle und neue
Filterkonfigurationen können individuell zu Sonden gesendet
werden, z. B. unter Verwendung der Seriennummer, die in jeder Sonde
gespeichert ist, oder in Gruppen. Befehle und neue Filterkonfigurationen
können durch Sonden authentifiziert werden, beispielsweise
durch Verifizieren von Meldungsprüfsummen oder durch Verifizieren
von Authentifizierungscodes, die zu den Sonden geleitet werden.
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Wenn
nur Teile eines Rahmens benötigt werden, können
erfasste Daten in der Sonde angehäuft werden. Angehäufte
Daten sind in dem Extrapaketspeicher gespeichert. Sonden und Erfassungspaketformate,
die zur Verwendung gemäß den vorliegenden Lehren
geeignet sind, sind in 3 gezeigt. Ein Beispiel einer
erfassten Paketdatenaufzeichnung ist als 310 gezeigt. Mehrere
Aufzeichnungen können in dem Sondenpaket 300 angehäuft
werden. Die Anzahl solcher Aufzeichnungen hängt von der
Größe eines Extrapaketspeichers (nicht gezeigt)
ab, und von der gewünschten Ethernet-Rahmengröße.
Unter Verwendung des Ausführungsbeispiels aus 3 als ein
Beispiel könnte ein typischer Ethernet-Rahmen 66 Aufzeichnungen
enthalten. Das Sondenpaket 300 enthält den üblichen
Ethernet-Anfangsblock plus einen Zeitstempel in Sekunden. Wenn diese
Sondenpakete zumindest einmal pro Sekunde übertragen werden,
müssen die erfassten Paketdatenaufzeichnungen 310 nur
den Bruchsekundenzeitabschnitt tragen; eine Nanosekundenauflösung
ist möglich. Die erfasste Paketdatenaufzeichnung 310 enthält
Informationen, die für eine weitere Analyse benötigt
werden, wie z. B. den Zeitstempel, I2-Quell- und Zielort-Adresse,
Quell- und Zielort-Ports, Flags und die Größe
des Originalpakets, aus dem diese Daten entnommen wurden. Die Informationen,
die in der erfassten Paketdatenaufzeichnung gespeichert sind, variieren
gemäß der erforderlichen Analyse. Das gegebene
Beispiel ist für eine einfache IP-Flussanalyse.
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Sonden 104 können
ferner angepasst sein, um Zeitgebungsrahmen abzufangen und darauf
zu antworten, gemäß dem IEEE-1588-Standard, wobei sie
als ein IEEE-1588-Slawe wirken. Bei dem Ausführungsbeispiel
aus 1 kann eine Echtzeittaktinformation durch den
Haupttakt behalten werden, der ein IEEE-1588-Haupttakt in der Analyseschicht 102 sein kann.
Vorteilhafterweise können die Sonden der darstellenden
Ausführungsbeispiele, die angepasst sind, um als IEEE-1588-Slaves
zu funktionieren, unter anderen Funktionen auch eine genaue Zeitstempelung
liefern.
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4 zeigt
ein Netzwerkmesssystem gemäß einem darstellenden
Ausführungsbeispiel. Das System 470 verströmt
Daten durch die Verknüpfungen 420 und das Netzwerk 400 zu
dem System 480. Das Netzwerk 400 enthält
Schaltelemente 410, die durch Verbindungen 420 verbunden
sind. Gemäß den vorliegenden Lehren enden einiger
dieser Verbindungen 420 an Schaltelementen 410,
die intelligente Schnittstellenwandler 430 verwenden, die
als Sonden verwendet werden. Außerhalb des Netzwerks 400 enthalten
diese Schaltelemente 440 Verbindungen 420, wobei
einige derselben unter Verwendung intelligenter Schnittstellenwandler 450 enden,
die als Sonden verwendet werden. Das System 460 innerhalb
des Netzwerks 400 beinhaltet einen IEEE-1588-Haupttakt,
Sondenverwalter, Analysatorserver und andere Softwarekomponenten
für Sonden 430 innerhalb des Netzwerks 400.
Auf ähnliche Weise beinhaltet das System 490 einen IEEE-1588-Haupttakt, Sondenverwalter,
Analysatorserver und andere Softwarekomponenten für Sonden 450 außerhalb
des Netzwerks 400. Für dieses Beispiel beinhaltet
das System 490 ferner den Systemmaster und die Anwendungssoftwarekomponenten.
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Bei
einem Beispiel, das das bekannte Netflow-Protokoll zum Sammeln von
Daten verwendet, um einen Netzwerkverkehr zwischen den Systemen 470 und 480 zu
klassifizieren, fragt die Systemmasterkomponente die Sondenverwalterkomponente
ab (die beide auf dem System 490) laufen, die die entsprechenden
Sonden 450 zuordnet und konfiguriert, die die Systeme 470 und 480 verbinden,
die gewünschten Messungen auszuführen und die
angehäuften Daten zu der Analysatorkomponente zu senden,
die auf dem System 490 läuft. Die Analysatorkomponente,
die auf dem System 490 läuft, verarbeitet Aufzeichnungen,
beispielsweise in der Form, die in 3 gezeigt
ist, und erweitert sie zu Netflow-Aufzeichnungen und leitet sie
zu der Netflow-Anwendung weiter. Ein Sammeln der Daten auf den Sonden und
Ausführen der erforderlichen Verarbeitung, um erfasste
Daten in der Form von 3 in Netflow-Aufzeichnungen
in der Analysatorkomponente umzuwandeln, anstatt die Daten natürlich
auf Schaltelementen 410 und/oder 440 zu sammeln
und zu senden, reduziert den Rechenaufwand bedeutend, der den Schaltelementen 410 und/oder 440 auferlegt
ist.
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5 zeigt
das Netzwerk aus 4 auf hierarchische Weise. Sonden 430 kommunizieren
mit dem Sondenverwalter 510 und der Analysatorkomponente 520.
Der IEEE-1588-Haupttakt 530 kann vorhanden sein, um eine
Zeiterfassung über Systeme und Sonden zu synchronisieren,
wobei die Sonden selbst als IEEE-1588-Slaves funktionieren. Diese
Komponenten können in einem physischen System vorliegen,
wie gezeigt ist, oder sie können verteilt sein. Auf ähnliche
Weise kann eine Anwendungsfolge 570, die die einen Systemmaster 571,
einen Netflow-Verwalter 572 und Anwendungskomponenten 573 aufweist,
koresident auf dem physischen System sein oder kann verteilt sein.
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Auf ähnliche
Weise kommunizieren Sonden 450 in 4 und 5 mit
dem Sondenverwalter 540 aus 5, dem Analysator 550,
und werden mit Zeitgebungsinformationen durch den IEEE-1588-Takt 560 beliefert.
Diese Komponenten kommunizieren mit der Anwendungsfolge 580,
die den Master 581, VoIP-Anwendungskomponenten 582 und
die Netflow-Anwendung 583 umfasst.
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Als
Beispiele einer Netzwerkmessung zeigt 6 ein darstellendes
Ausführungsbeispiel, das für eine Fern-Sammlung
von Qualitätsmessungen für Voice-over-IP (VoIP),
IP-Multimedia (IMS) und Push to Talk (PTT; Drücken-zum-Sprechen)-Signalisierung in
einem VoIP-Netzwerk 600 verwendet werden kann. Dienstanbieter
installieren intelligente Schnittstellenmodule zur Verwendung als
Sonden 610, immer wenn Messungen von VoIP/IMS/PTT erwünscht sind, üblicherweise
zwischen Kunden-Proxy 620 und Rand-Proxy 640.
Sonden 610 werden verwaltet und konfiguriert, um z. B.
mit dem Sammeln von VoIP-Signalisierungsdaten zu beginnen.
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In
den meisten Fällen ersetzen diese Sonden 610 die
existierende Sonde vollständig, wodurch Ausrüstungskosten
reduziert werden und Raum und Leistung eingespart werden. Sie beseitigen
ferner den Bedarf nach einem Spiegel-Port und folglich nach Port-Replikatoren,
was wiederum die Ausrüstungskosten reduziert. Da Sonden 610 in
Speicher- und Rechenleistung eingeschränkt sind, werden
sie für viele Berechnungen nicht verwendet, außer
möglicherweise einige Zähler. Stattdessen werden
Kopien der Signalisierungsdaten aus jedem Signalisierungsrahmen
gemacht und zeitgestempelt. Diese Kopien der Signalisierungsdaten
oder „Ergebnisrahmen" werden dann zur Analyse zu der Signalisierungsanalysefarm 630 gesendet.
Die „Farm" aus Signalisierungsanalyseservern bedient mehrere
Sonden und die Sonden bedienen mehrere Anwendungen.
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Es
gibt zwei Hauptaspekte zum Messen von VoIP: Rufsignalisierung und
Rufqualität. Zur Rufsignalisierung können Dienstanbieter üblicherweise
ein SIP (Session Initiation Protocol = Sitzungsinitiierungsprotokoll)
verwenden. Um eine Rufsignalisierung zu überwachen, muss
annähernd das gesamte Paket erfasst werden und zu der Überwachungsanwendung 630 geliefert
werden. Daher erfassen die Sonden 610 SIP-Signalisierungspakete,
wenn sie z. B. zwischen dem Kunden-Proxy 620 und dem Rand-Proxy 640 kreuzen,
und senden dieselben zur Analyse zu der „Farm" 630.
Eine Stimmqualitätsüberwachung kann das Erfassen
von ausschließlich bestimmten Daten von Paketanfangsblöcken
erfordern. Da das vorwiegende Transportprotokoll, das für
VoIP verwendet wird, RTP/UDP ist, bedeutet dies, dass ein Erfassen
und Zeitstempeln von Informationen aus Protokollanfangsblöcken,
wie z. B. RTP, ausreichend sein kann, um die Stimmqualität
zu bewerten.
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Daten,
die der Adressierung zugeordnet sind, z. B. IP-Adressen und Transportschichtports, sollten
ebenfalls erfasst werden. Es kann eine einzelne Anwendung vorliegen,
die sowohl Stimmqualität als auch Signalisierung überwacht,
oder es kann jeweils eine separate Anwendung vorliegen. In jedem Fall
ermöglicht es eine geschlossene Schleife dem System, nur
die gewünschten Rufe zu überwachen. Wenn ein Anbieter
z. B. Rufe von einem Kunden A überwachen möchte,
kann er ein Filter setzen, um nach SIP-Signalisierungsprotokollmeldungen
zu suchen, die von einem Kunden A kommen. Wenn eine SIP-Signalisierung
von einem Kunden A erfasst wird, könnte die Überwachungsanwendung
dann den Systemmaster benachrichtigen, ein Filter zu konfigurieren,
um den Anwendungsport zu überwachen, der in der SIP-Signalisierungsmeldung
angezeigt ist. Dieses Filter verursacht dann, dass der eigentliche
Ruf repliziert wird und zu der Überwachungsanwendung zur
Analyse gesendet wird. Während die primäre Verwendung
davon zur Qualitätsüberwachung wäre,
ist es ohne Weiteres ersichtlich, wie sie für andere Verwendungen
angepasst werden könnte, wie z. B. Durchsetzung einer Abhöranordnung.
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Als
zusätzliches Beispiel, das in 7 gezeigt
ist, kann ein darstellendes Ausführungsbeispiel für
eine Fern-Sammlung von Video-Dienstqualitäts-(QoS; quality
of service)Messungen für Video over IP verwendet werden,
wie z. B. IPTV- und Video an Demand-(VOD-; Video nach Bedarf)Netzwerke. Informationen,
die so gesammelt werden, können auch zur Fehlersuche und/oder
Diagnose bei diesen Netzwerken verwendet werden.
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Um
mit den anderen Liefermedien zu konkurrieren, muss die Qualität
dieser Video-über-IP-Dienste so gut sein oder besser sein
als die der Alternativen, die Kunden zur Verfügung stehen.
Es ist daher unumgänglich, eine Einrichtung zum Messen
von Videoqualität zu haben. Gegenwärtige Messmodi
lassen sich nicht ökonomisch dahin skalieren, wo sie an den
Rändern des Netzwerks am nächsten zum Kunden eingesetzt
werden können, was es den Dienstanbietern überlässt,
Messungen an nicht ganz idealen Orten auszuführen und an
weniger Orten, als sie gerne würden. Idealerweise können
die Dienstanbieter Messungen so nahe wie möglich am Kunden, jederzeit,
für jeden Kunden, auf jedem Videostrom ausführen.
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7 stellt
ein Beispielnetzwerk 700 dar, das die Technik verwendet,
auf die oben Bezug genommen wurde, bei diesem Beispiel unter Verwendung
von Sonden bei dem SFP-Formfaktor, der üblicherweise in
einer DSLAM-Ausrüstung verwendet wird, wobei der Dienstanmelder
die Module an allen Schnittstellen an dem DSLAM einsetzen würde.
Zusätzlich dazu würde er die Module so nahe wie
möglich an dem Videocodierer einsetzen.
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Die
Module an dem DSLAM (Messpunkt 710 an dem Zugriffsnetzwerk)
sind konfiguriert, um verschiedene Informationen zu sammeln, die
zum Messen von Video-QoS verwendet werden. Bei diesem Beispiel werden
die Transportanfangsblöcke (Paketreferenzen) gesammelt
und für jeden Videostrom zeitgestempelt und zu einer Anwendung
gesendet zur Analyse, wie z. B. dem Produkt Triele Play Analyzer
(TPA) von Agilent. Gleichzeitig sammeln Sonden nahe dem Videocodierer
oder Server, die Videoströme als Gruppenruf senden, wie
z. B. der Server 760, sammeln einen reicheren Informationssatz
(Messpunkt 720 oder 730). Dies kann eine zeitgestempelte Kopie
des gesamten Videostroms zusammen mit den gesamten Signalisierungsdaten
sein. Diese Informationen werden wiederum zu einer Anwendung, wie
z. B. dem TPA von Agilent, zur Analyse gesendet. Wenn ein Problem
in der Nähe des DSLAM erfasst wird, können die
Daten, die an dem DSLAM gesammelt werden, mit den Daten verglichen
werden, die am nächsten zu dem Server gesammelt werden,
z. B. dem D-Server, und der kann sogar beim Wiederherstellen fehlender
Videorahmen helfen (Messpunkt 740), und bestimmen, ob die
Daten bei der Übertragung verfälscht wurden oder
ob die Daten schon direkt aus dem Kopfendeserver verfälscht
waren, wie z. B. dem A-Server 760. Unter Verwendung von
Datenreferenzen aus Messpunkten 710 und Voll-Video-Strömen,
die an Messpunkten 720 oder 730 gesammelt werden,
kann die Anwendung die Video-QoS oder Video-QoE (Quality of Experience
= Qualität der Erfahrung) bestimmen, z. B. durch Betrachtung
welche Typen von Videorahmen verloren gingen. Andere ähnliche
Beispiele können gegeben werden. Eine lange Liste aus Videoqualitätsmessungen
kann geliefert werden. Ferner können verschiedene Messungen
genommen werden, abhängig von dem Typ der verwendeten Videoverteilung.
Bei einem System z. B., das die Microsoft IPTV-Edition verwendet,
sind Messungen im Hinblick auf ein zuverlässiges UDP wichtig.
Durch eine Messaktivität, wie z. B. Reliable UDP, die durch
Set-Top-Boxen (STB) verwendet wird, um fehlende Pakete aus dem D-Server
wiederzugewinnen, könnte das Problem bis zur letzten Meile
verfolgt werden, ohne dass eine Überwachungsausrüstung
beim Kunden vor Ort vorhanden ist.
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Bei
einem Aspekt, bei dem darstellenden Ausführungsbeispiel,
ermöglicht die Sammlung von Daten aus verschiedenen günstigen
Punkten und eine Korrelation die Erfassung von Problemen oder die
Messung der Videoqualität in der Nähe des Kunden.
Von bestimmten Datenerwerbspunkten, wie 710, werden in
der obigen Figur zeitgestempelte Referenzen von Videopaketen gesammelt
und dadurch wird der Messverkehr von diesem Punkt um eine Größenordnung
reduziert. Bei diesem Beispiel, unter Verwendung von SFP-Modulen
im Gegensatz zu einem externen Kasten, sind wird in der Lage, Messungen
näher an dem Rand des Netzwerks auf ökonomisch
skalierbare Weise auszuführen. Zusätzlich dazu,
da die DSLAMS sowieso SFP-Module verwenden müssen, bestehen
null zusätzliche Installationskosten und kein zusätzlicher
Raum oder Leistung ist erforderlich, um diese Messungen auszuführen.
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Während
die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Lehren detailliert
dargestellt wurden, sollte offensichtlich sein, dass Modifikationen
und Abänderungen an diesen Ausführungsbeispielen
für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein können,
ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Lehren abzuweichen,
wie er in den nachfolgenden Ansprüchen ausgeführt
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7336673 [0022, 0034]