CN101312407B - 一种对网络服务质量进行测量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对网络服务质量进行测量的方法和装置，包括：步骤一，监测系统管理服务器创建并启动测量任务；步骤二，监测系统管理服务器将该测量任务的测量消息通过接口发送给测量模块，该测量模块对测量消息进行来源认证和完整性检验；步骤三，所述测量模块向通信终端发送支持会话启动协议的消息，收集通信终端与测量模块之间的测量结果，将该测量结果反馈给监测系统管理服务器。应用这种方法和装置，当通信终端处于NAT或防火墙保护的情形时，不需要对通信终端，防火墙和NAT设备做任何更改，就可以测量通信终端到测量点之间的网络服务质量，提高了网络的安全性。

Description

一种对网络服务质量进行测量的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信终端与网络之间的检测方法，特别是指一种对网络服务质量进行测量的方法和装置。

背景技术

随着电信技术的飞速发展，基于分组网络为承载网的软交换、第三代移动通信网络(3G，3^rdGeneration Networking)等下一代网络(NGN，Next GenerationNetworking)逐步得到广泛的应用。在NGN网络体系中，承载网采用分组网络承载，目前大多采用IP分组网络；IP分组网络是以尽力而为(Best Effort)的方式传送分组数据包，因此无法像传统的网络一样可以保证业务的服务质量。以IP分组网络承载业务时，由于IP分组网络的丢包、时延、抖动等情况，会对业务造成影响，使得业务的质量无法得到保证。

IP分组网络中，通常有一系列的技术来保证和优化承载网络的服务质量(Qos，Qulity of Service)，如：业务流分类、队列、拥塞管理等技术。但上述技术无法真正的保证承载网的Qos，而承载网的Qos对业务的服务质量有很大的影响，而且在NGN网络体系中，业务媒体流等对承载网有较严格的Qos要求，因此需要对网络Qos进行测量。目前虽然也有一些测试方案进行网络Qos测量，但实际应用中，由于通信终端接入网络通常采用NAT或防火墙接入，如果基于已有的模式进行测试，势必需要在NAT或防火墙上做一些配置，这样对网络的安全性必然产生负面影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种对网络服务质量进行测量的方法和装置，在进行网络Qos测试时，消除对网络的安全性的负面影响。

一种对网络服务质量进行测量的方法，包括：

步骤一，监测系统管理服务器创建并启动测量任务；

步骤二，监测系统管理服务器将该测量任务的测量策略发送给测量模块；

步骤三，所述测量模块根据所述测量策略向通信终端发送会话启动协议的选择消息，通过记录所述选择消息的发送和响应时间来获得测量结果，并将该测量结果反馈给监测系统管理服务器。

该方法在所述步骤三中，

如果所述测量策略为通信终端在线状态监测，则所述测量模块以预定的低频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，如果在预定的时间内得不到通信终端的响应，则测量结果为该通信终端不在线；

如果所述测量策略为通信终端网络质量监测，则所述测量模块以预定的高频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，所述测量结果为通信终端的响应时延。

该方法还包括步骤四，监测系统管理服务器对所述测量结果进行排序、统计，并按照测量任务中预先定义的显示方式进行显示。

该方法在所述步骤二中，测量模块收到所述测量策略后，对测量策略的来源进行认证和完整性检验，并检验测量任务的各种参数约束条件，检验通过后创建响应消息反馈给监测系统管理服务器。

该方法中，如果监测系统管理服务器没有收到所述响应消息，则监测系统管理服务器再次执行步骤二。

该方法所述测量任务完成的测量功能包括：实时监测任务、故障定位，或者自定义的测量任务；

测量模块反馈给监测系统管理服务器的测量结果由所述测量策略决定。

一种对网络服务质量进行测量的测量装置，该装置包括：监测系统管理服务器、测量模块；

所述监测系统管理服务器，用于创建并启动测量任务，将该测量任务的测量策略发送给所述测量模块；

所述测量模块，用于根据测量策略向通信终端发送会话启动协议的选择消息，通过记录所述选择消息的发送和响应时间来获得测量结果，并将该测量结果反馈给所述监测系统管理服务器。

该装置所述测量模块还用于：

在所述测量策略为通信终端在线状态监测的条件下，以预定的低频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，如果在预定的时间内得不到通信终端的响应，则测量结果为该通信终端不在线；

在所述测量策略为通信终端网络质量监测的条件下，以预定的高频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，所述测量结果为通信终端的响应时延。

该装置所述测量模块位于测量设备，该测量设备至少包括：软交换业务边缘接入控制器、业务边界控制器。

该装置所述监测系统管理服务器还用于：控制测量任务的分配和执行、监督测量任务的运行状态、收集测量任务的测量结果、完成该测量结果的存储和分析、删除完成的测量任务。

该装置所述监测系统管理服务器与所述测量模块之间的接口分为：

测量命令接口，将监测系统管理服务器的控制消息传送给测量模块，该控制消息包括：测量任务以及该测量任务的启动、停止，测量任务的改变，测量任务的执行状态，测量策略；

测量结果接口，通过该接口，监测系统管理服务器接收测量模块的测量结果。

该装置所述接口是规范化接口，支持用户数据报协议，支持所述控制消息的自定义结构。

该装置所述测量模块进一步用于：执行所述测量任务，获取测量模块到通信终端之间的网络指标，所述网络指标包括丢包率、时延及抖动。

本发明中，利用了会话启动协议(SIP，Session Initiation Protocol)的选择(Option)消息的机制；即，通过在监测系统管理服务器创建测量任务、定制该测量任务中的相关参数和测量策略，将上述测量任务的测量策略通过接口发送给测量模块；测量模块对测量任务进行来源认证和完整性检验，并检查测量任务的约束条件；测量模块根据测量任务周期性的通过网络向通信终端发送SIPOption类型的消息，并收集该测量任务的测量测量结果；将该测量测量结果返回给监测系统管理服务器。通过实现本发明提供的这种对网络服务质量进行测量的方法和装置，当通信终端处于NAT或防火墙保护的情形时，不需要对通信终端，防火墙和NAT设备做任何更改，就可以测量通信终端到测量点之间的网络Qos，提高了网络的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的测量系统网络架构示意图；

图2为本发明实施例测量流程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种对网络服务质量进行测量的方法和装置，可以在基于分组网络为承载网的软交换、3G等NGN中，进行通信终端104到测量点之间网络状况的测量，特别是当通信终端104处于NAT或防火墙保护的情形时，本发明的方法更为适用。

如图1所示，为本发明实施例的测量系统的网络架构示意图，在本发明实施例中，为了实现对通信终端104到测量模块102之间的网络实现监测，系统需要包括：

监测系统管理服务器(MServer)101，该MServer101具体可以是运营网络中的网管设备或其它可以实现服务器功能的实体；负责完成测量任务的管理和测量结果的处理，其具体功能可以分为：创建并分解测量任务、控制测量任务的分配和执行、监督测量任务的运行状态、收集测量任务的测量结果、完成该测量结果的存储和分析、删除已经完成的测量任务等后续处理工作。

即操作人员在MServer101上建立，启动，删除测量任务，包括指定执行测量任务的BAC/SBC以及通信终端104等测量设备在当前测量任务中的测量参数；

其中MServer101与上述测量设备有两类接口：一类是测量命令接口，用于传送控制消息，该控制消息包括：测量任务以及该测量任务的启动，停止，测量任务的改变，测量任务的执行状态等；另一类是测量结果接口，用于接收测量模块102(位于BAC/SBC中)的测量结果，该测量结果具体是指未经过处理的原始数据。上述接口均是规范化接口，支持用户数据报协议(UDP，UserDatagram Protocol)方式通信，自定义控制消息的结构，便于上述测量设备之间的互相通信。

测量模块102，该模块在接收到MServer101的命令后，进行相应得测量，该测量模块102可以完成：对通过BAC/SBC接入网络的通信终端104到BAC/SBC之间的网络情况进行测量；对已注册通信终端104的在线状态进行监测；并且可以通过执行测量任务来获取测量模块102到通信终端104之间的网络指标，所述网络指标具体包括丢包率、时延及抖动等；并将测得的测量结果反馈给MServer101。

在本发明实施例中，测量模块102一般集成在软交换业务边缘接入控制器(BAC)中，但不限于此种方式，例如测量模块102还可以集成在业务边界控制器(SBC)中。

网络接入设备103，这里的网络接入设备103具体是指网络地址转换器(NAT，Network Address Translation)和防火墙(FireWall)等设备，通信终端104通常是通过网络接入设备103接入NGN的，以此实现地址重用或者增强网络安全；但是通信终端104也可以不通过网络接入设备103直接接入NGN。

通信终端104，通信终端104支持标准的SIP协议栈，因此可以迅速的对从网络发送来的Option消息进行响应。

如图1所示，其中包括MServer101，测量设备BAC/SBC中含有测量模块102，网络接入设备(NAT/FW)103，通信终端104；图中的虚线是MServer101与BAC/SBC之间的对测量任务管理和测量结果处理的消息流105，BAC/SBC与通信终端104之间的测量消息流106。

本测量系统中，至少一个MServer101；一个或多个BAC/SBC；一个或多个NAT/FW103一个或多个支持SIP协议的通信终端104。

其中监测系统管理服务器101和BAC/SBC的测量模块之间有两类通讯接口：测量命令接口和测量结果接口，分别负责完成测量命令传递和测量结果的采集。

如图2所示，描述了上述测量系统的一般的测量流程，具体流程如下所述：

步骤201，操作维护人员根据网络测量的任务要求，在MServer101上定义并建立相应的测量任务，该测量任务可以是实时监测任务、故障定位，或者其它自定义的测量任务；

同时定制该测量任务中的相关参数，以及测量流模拟的业务类型，测量任务时间相关的策略等。该测量任务创建完成后，会显示在MServer101上的任务列表中。

步骤202，在MServer101上启动上述测量任务后，MServer101通过命令接口向BAC/SBC设备上的测量模块102发送该测量任务已经启动的测量消息，MServer101发送该测量消息前，需要对该测量消息的来源和该测量消息的完整性进行保护。

步骤203，测量模块102收到该测量消息后，对测量消息的来源进行认证和完整性检验，并检验测量任务的各种参数等约束条件，创建响应消息；如果上述检验通过，则可以由测量模块102创建相应的测量任务。

步骤204，测量模块102发送检验上述测量消息后产生的响应消息给MServer101，如果响应消息显示不成功或者MServer101没有收到响应消息，MServer101将重新发送请求。

步骤205，BAC/SBC与通信终端104之间的各种信号流构成了测量消息流106。

如果创建的测量任务是“通信终端在线状态监测”，测量模块102利用通信终端104在BAC/SBC上的注册信息，可以控制BAC/SBC周期性的以预定的低频率向通信终端104发送SIP Option类型的消息，如果通信终端104在预定的长时间内不响应该SIP Option类型的消息，则表明通信终端104不在线，反之表明通信终端104在线；此时的测量结果可以是通信终端104不在线；且该SIP Option类型的消息是一种用于查询被叫端(本发明中是指通信终端)的能力的信息。

如果创建的测量任务是“通信终端网络质量测量”的任务，则该任务检测与网络之间的通信质量；测量模块102利用通信终端104在BAC/SBC上的注册信息，可以控制BAC/SBC以预定的较高的频率向指定的通信终端104发送SIP Option类型的消息，并在本地记录发送消息和收到响应消息的时间，收到通信终端104的响应后，BAC/SBC记录发送、接收响应的时间情况，根据测量任务的策略，要么上报通信终端104异常断线的信息，要么上报响应的时延给MServer101。

在测试网络服务质量的不同任务中，有不同的频率要求，因此所述的预定的低频率，或者是预定的较高的频率，虽然在不同测量任务中可能不同，但在某一个确定的测量任务中可以给出业界认可的具体范围。

如果测量任务要监测通信终端104的在线情况，测量过程中的SIP Option消息发送频率低，如果测量某个通信终端104的网络情况，发送测量消息的频率高。

步骤206，BAC/SBC将通信终端104不在线消息，或者测量到的时延等测量结果、各种情况反馈给MServer101。

上述MServer101与BAC/SBC之间的对测量任务进行管理的各种控制信息，以及BAC/SBC将测量结果反馈给MServer101，构成了MServer101与BAC/SBC之间的消息流105。

步骤207，MServer101接收到上述测量结果后，对该测量结果进行排序，统计，按照预先定义的当前测量任务的显示方式进行显示。显示通信终端104异常掉线，或者BAC/SBC设备到某个通信终端104的网络具体状态。

与其它测量技术相比，本发明具有以下特点：

目前检索到其它的发明中，一般需要对防火墙进行繁重的配置和对通信终端104升级，破坏网络的安全性以及对不同类型通信终端104升级工作量也很巨大。本发明利用SIP协议的Option消息完成对通信终端设备到BAC/SBC等设备之间的对Qos测量，特别是通信终端104经过NAT或者FW接入的情形。

本发明中，可以采用两种测量任务，一种测量任务是通信终端104在线状态监测，另一种是通信终端网络质量测量，这两种测量任务可以利用于不同场合，完成对通信终端104所有情况测量。

本发明中的系统可以应用于基于分组网络为承载网的软交换系统，或者3G系统中对通信终端设备的接入网络进行监测，为通信终端设备的接入网络的优化和业务控制提供依据。通过实现本发明实施例提供的这种技术方案，当通信终端处于NAT或防火墙保护的情形时，不需要对通信终端，防火墙和NAT设备做任何更改，就可以测量通信终端到测量点之间的网络服务质量，提高了网络的安全性。

本发明还可有其他多种实施例，在不违背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做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所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种对网络服务质量进行测量的方法，其特征在于，包括：

步骤一，监测系统管理服务器创建并启动测量任务；

步骤二，监测系统管理服务器将该测量任务的测量策略发送给测量模块；

步骤三，所述测量模块根据所述测量策略向通信终端发送会话启动协议的选择消息，通过记录所述选择消息的发送和响应时间来获得测量结果，并将该测量结果反馈给监测系统管理服务器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，

如果所述测量策略为通信终端在线状态监测，则所述测量模块以预定的低频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，如果在预定的时间内得不到通信终端的响应，则测量结果为该通信终端不在线；

如果所述测量策略为通信终端网络质量监测，则所述测量模块以预定的高频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，所述测量结果为通信终端的响应时延。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤四，监测系统管理服务器对所述测量结果进行排序、统计，并按照测量任务中预先定义的显示方式进行显示。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，测量模块收到所述测量策略后，对测量策略的来源进行认证和完整性检验，并检验测量任务的各种参数约束条件，检验通过后创建响应消息反馈给监测系统管理服务器。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，如果监测系统管理服务器没有收到所述响应消息，则监测系统管理服务器再次执行步骤二。

6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量任务完成的测量功能包括：实时监测任务、故障定位，或者自定义的测量任务；

测量模块反馈给监测系统管理服务器的测量结果由所述测量策略决定。

7.一种对网络服务质量进行测量的测量装置，其特征在于，该装置包括：监测系统管理服务器、测量模块； 

所述监测系统管理服务器，用于创建并启动测量任务，将该测量任务的测量策略发送给所述测量模块；

所述测量模块，用于根据测量策略向通信终端发送会话启动协议的选择消息，通过记录所述选择消息的发送和响应时间来获得测量结果，并将该测量结果反馈给所述监测系统管理服务器。

8.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述测量模块还用于：

在所述测量策略为通信终端在线状态监测的条件下，以预定的低频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，如果在预定的时间内得不到通信终端的响应，则测量结果为该通信终端不在线；

在所述测量策略为通信终端网络质量监测的条件下，以预定的高频率周期性的向通信终端发送所述选择消息，所述测量结果为通信终端的响应时延。

9.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述测量模块位于测量设备中；

所述测量设备至少为软交换业务边缘接入控制器，或业务边界控制器。

10.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述监测系统管理服务器还用于：控制测量任务的分配和执行、监督测量任务的运行状态、收集测量任务的测量结果、完成该测量结果的存储和分析、删除完成的测量任务。

11.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述监测系统管理服务器与所述测量模块之间的接口分为：

测量命令接口，将监测系统管理服务器的控制消息传送给测量模块，该控制消息包括：测量任务以及该测量任务的启动、停止，测量任务的改变，测量任务的执行状态，测量策略；

测量结果接口，通过该接口，监测系统管理服务器接收测量模块的测量结果。

12.如权利要求11所述的测量装置，其特征在于，所述测量命令接口和测量结果接口是规范化接口，支持用户数据报协议，支持所述控制消息的自定义结构。

13如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述测量模块进一步用于：执行所述测量任务，获取测量模块到通信终端之间的网络指标，所述网络指标包括丢包率、时延及抖动。 

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