CN101316151B - 一种数据业务时延测试的系统及误差消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据业务时延测试的系统，包括网络接口模块、终端、数据采集模块、数据整理模块、误差消除模块。本发明还公开了一种数据业务时延测试的误差消除方法，该方法记录PS业务的数据流量，测出实际测试时延；根据实际PS业务的数据流量控制终端发送测试数据包仿真该PS业务的数据流量，测出仿真测试时延；将该仿真测试时延减去该时延测试系统发送测试数据包的单向绝对时延，求出系统误差；然后将实际测试时延减去该系统误差，求出该PS业务的实际时延。通过本发明使用户能够精确测量TD-SCDMA系统中关于PS业务的数据时延，从而为实际PS业务应用中出现的QOS问题提供精确的分析和定位依据。

Description

一种数据业务时延测试的系统及误差消除方法 

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种数据业务时延测试的系统及误差消除方法。 

背景技术

随着TD-SCDMA系统的不断成熟和完善，对于业务面数据的流量和端到端的时延测试已经成为业界所关注的重要网络指标。目前，比较常用的测试方法是通过分别在用户设备(UE，User Equipment)高层与Gi口获取业务面数据的日志信息(log)，对比日志信息中时间点上的差异进行时延计算或者直接利用时延测试工具通过模拟业务面数据流量实现对网络的时延测试。 

但是，对于产生时延的关键部分TD-SCDMA系统中的无线接入网(RAN，Radio Access Network)系统，传统的时延测试方法无法实现对该无线接入网系统内部设备间网络接口的时延测试。 

现有的比较常用的时延测试方法和工具，往往只注重端到端的总体时延，而无法详细的统计无线接入各网络设备之间的时延比例，如果需要计算TD-SCDMA系统中间某节点间的时延，就只能通过时延测试工具在两个接口分别获取log通过比对时间点进行计算。如计算Iu口与UE间的时延，只能在Iu口与UE两个接口处分别获取log通过比对时间点进行计算。为了保证时延测量的精确度，对设备间网络接口的时延测试工具在时间一致性方面有着极高的要求，即需要将各个时延测试工具间的测量时间误差范围至少控制在毫秒级以内，但是，由于目前各个时延测试工具之间没有统一的时间同步功能，只能通过人工校对标准时间来保证各设备间网络接口的时延测试工具在时间上的一致性，因此，现有的时延测试方法和工具很难保证时延测试结果的精确度。 

另外，时延测试工具在时延测试过程中必然会引入由其自身所产生的系统误差，该系统误差与时延测试工具在测试过程中的计算复杂度，以及相应硬件设备的性能有很大关系，尤其是当上下行数据流量很大时必然会占用很多的系统资源，使时延测试工具在实时性上大打折扣。例如，对于不同的设备间网络接口，用户可能会采用不同的时延测试工具来采集数据，因此，在进行时延测试的同时，我们需要考虑由时延测试工具本身所引入的系统误差。另外，即使是相同的时延测试工具，由于不同设备间网络接口自身的数据采集能力不同也会带来一定的测量误差。因此，现有的时延测试工具无法消除在实际时延测试过程中所产生的时间误差，而它的存在却严重地影响了时延测试结果的精确度，因此，使得时延测试结果无法为实际业务应用中出现的服务质量(QOS，Quality of Service)问题提供精确的分析和定位依据。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数据业务时延测试的系统及误差消除方法，来精确测量TD-SCDMA系统中关于分组交换(PS，Packet Switching)业务的数据时延，从而为实际PS业务应用中出现的QOS问题提供精确的分析和定位依据。 

本发明提供了一种数据业务时延测试的系统，包括： 

网络接口模块，用于与设备间网络接口建立测试通道； 

终端，用于通过所述测试通道进行实际分组交换业务和仿真分组交换业务； 

数据采集整理模块，用于通过所述测试通道从设备间网络接口处采集实际分组交换业务和仿真分组交换业务的数据信息，并将属于不同设备间网络接口的数据信息进行整理和排序； 

误差消除模块，用于接收数据采集整理模块提供的数据信息，根据该数据信息获得实际测试时延、仿真测试时延和单向绝对时延后，求出系统误差和实际时延； 

其中，所述误差消除模块具体用于记录实际分组交换业务的数据流量，测出与该实际分组交换业务的数据流量对应的实际测试时延；根据实际分组交换业务的数据流量控制终端发送进行仿真分组交换业务的测试数据包，测出与该仿真分组交换业务的数据流量对应的仿真测试时延；计算发送内部控制信息协议测试数据包的绝对时延，该绝对时延是一个双向时延，该绝对时延对应的单向绝对时延为该绝对时延值的1/2倍，将该仿真测试时延减去该时延测试系统发送内部控制信息协议测试数据包的单向绝对时延，求出系统误差；将实际测试时延减去该系统误差，求出该分组交换业务的实际时延。 

该系统所述误差消除模块根据实际分组交换业务的数据流量，控制终端发送测试数据包仿真该实际分组交换业务的数据流量。 

该系统所述误差消除模块进一步用于建立分组交换业务数据流量与系统误差的模型库，从模型库中选择相应的系统误差。 

该系统所述误差消除模块进一步用于在预定时间范围内对所述系统误差进行统计，将统计所得的平均值作为该时间范围内的系统误差值。 

该系统所述数据采集整理模块包括数据采集模块和数据整理模块，其中， 

数据采集模块，用于通过所述测试通道从设备间网络接口处获取数据信息，并将该数据信息保存，按照预定时间间隔对该数据信息进行采集，将采集的数据信息发送给数据整理模块； 

数据整理模块，用于对来自数据采集模块的数据信息进行汇总，按时间顺序将属于不同设备间网络接口的数据信息进行整理和排序。 

该系统进一步包括时延分析模块，用于根据误差消除模块求出的实际时延分析设备间网络接口的时延抖动，记录数据流量变化。 

该系统所述设备间网络接口包括Uu 口、Iub 口、Iu 口、Gn 口和Gi 口。 

该系统中，所述数据信息为日志文件信息。 

本发明还提供了一种数据业务时延测试的误差消除方法，包括： 

A.记录实际分组交换业务的数据流量，测出与该实际分组交换业务的数据流量对应的实际测试时延； 

B.根据实际分组交换业务的数据流量控制终端发送进行仿真分组交换业务的测试数据包，测出与该仿真分组交换业务的数据流量对应的仿真测试时延； 

C.计算发送内部控制信息协议测试数据包的绝对时延，该绝对时延是一个双向时延，该绝对时延对应的单向绝对时延为该绝对时延值的1/2倍，将该仿真测试时延减去该时延测试系统发送内部控制信息协议测试数据包的单向绝对时延，求出系统误差； 

D.将实际测试时延减去该系统误差，求出该分组交换业务的实际时延。 

该方法所述步骤C后进一步包括： 

在预定时间范围内对所述系统误差进行统计，将统计所得的系统误差平均值作为该时间范围内的系统误差值。 

该方法所述步骤D前进一步包括： 

建立分组交换业务数据流量与系统误差的模型库，从该模型库中选择相应的系统误差。 

该方法所述测试数据包为内部控制信息协议数据包。 

本发明所述的数据业务时延测试的系统及误差消除方法，通过将所有设备间网络接口的数据采集放在同一测试系统中，克服了传统测试方法中无法精确统一时间基准点的缺点；通过将终端包括在该测试系统中，使测试系统本身作为数据发射源，从而避免了因终端和测试系统的分离而产生的时间误差；通过该测试系统的自适应系统误差消除功能，克服了传统测试方法中由于采用不同数据采集工具以及相同数据采集工具对于大小不同的数据包的处理能力的差异而造成时间误差的缺点；通过该测试系统的长时间周期性对网络时延进行统计，克服了传统测试方法中依靠人工统计大量数据的缺点；通过模拟实际的业务数据流量环境，使测试时延与实际业务的时延保持一致。另外，本发明克服了传统测试方法中仅仅局限于端到端的时延统计的缺点，并且通过统计不同设备间网络接口之间的时延，分析出TD-SCDMA系统内部时延的变化趋势，并根据该变化趋势确定出存在问题的网络设备。 

附图说明

图1为本发明中数据业务时延测试系统的结构示意图； 

图2为本发明中数据业务时延测试的误差消除方法的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。 

图1为本发明数据业务时延测试系统的结构示意图，图中包括TD-SCDMA系统网络设备1和时延测试系统2。 

其中，TD-SCDMA系统网络设备1之间的接口包括Iub口、Iu口、Gn口和Gi口。如，节点B(NB，Node B)与无线网络控制器(RNC，Radio NetworkController)之间的接口为Iub口，RNC与服务型通用分组无线业务支持节点(SGSN，Serving GPRS Support Node)之间的接口为Iu口，SGSN与通用分组无线业务网关支持节点(GGSN，GPRS Gateway Support Node)之间的接口为Gn口，终端与节点B之间的接口为Uu口。。 

时延测试系统2包括网络接口模块201、终端202、数据采集模块203、数据整理模块204、误差消除模块205和时延分析模块206。 

网络接口模块201用于与TD-SCDMA系统网络设备1之间的各种接口建 立测试通道，时延测试系统2通过该测试通道获取TD-SCDMA系统网络设备1的用于时延测试的日志信息。 

网络接口模块201包含的接口类型根据连接介质的不同分为STM-1接口、10/100M网接口和E1接口等。 

终端202用于进行各种分组交换业务和仿真各种分组交换业务。 

终端202通过模拟实际分组交换业务的数据流量发送相应的测试数据包，来仿真实际分组交换业务进行时延测试。其中，数据流量包含的参数为：数据包的大小和发送数据包的频率。 

数据采集模块203通过网络接口模块201从TD-SCDMA系统网络设备1之间的各种接口获取日志信息，并保存该日志信息，从保存的日志信息中按照预定时间间隔进行数据采集，将采集的数据发送给数据整理模块204。 

上述按照预定时间间隔进行数据采集的方式，不但使数据采集模块203有针对性的采集所需要的数据，而且能够避免其一直处于繁忙状态，从而提高了其工作的稳定性。 

数据整理模块204用于接收来自数据采集模块203的数据，对接收的数据进行汇总，按照序列标志位对不同设备间网络接口的数据包进行整理和排序后，发送给误差消除模块205。 

对于前述按照序列标志位对不同设备间网络接口的数据包进行整理和排序，举例如下： 

数据整理模块204根据序列号或标识符，将属于Iu口和Gi口的数据进行整理归纳，使Iu口和Gi口的数据包按照时间顺序一一对应。 

作为本发明的核心部分误差消除模块205，根据实际分组交换业务的数据流量控制终端202发送内部控制信息协议(ICMP，Inernal Control MessageProtocol)数据包来仿真实际分组交换业务的数据流量，通过比对ICMP数据包的绝对时延以及测试时延计算出不同时延测试工具的系统误差，并根据该系统误差求出该分组交换业务下的实际时延，然后发送给时延分析模块206。下面分别介绍系统误差的计算方法和自适应误差消除方法： 

一、系统误差的计算方法： 

由于测试系统中的数据采集模块203针对不同的分组交换业务需要使用 不同的时延测试工具，而不同的时延测试工具在获取日志信息过程中产生的时延可能不同，并且该时延将会被带入到最后各设备间网络接口时延的计算结果中，因此，本发明对每个时延测试工具均定义一个与该时延测试工具相对应的系统误差，该系统误差计算过程如下： 

计算该时延测试工具对仿真一种分组交换业务测试所产生的仿真测试时延； 

计算发送ICMP测试数据包的绝对时延，该绝对时延是一个双向时延，该绝对时延对应的单向绝对时延为该绝对时延值的1/2倍； 

将仿真测试时延减去该单向绝对时延，所得差的绝对值即为系统误差。 

二、自适应误差消除方法，参见图2所示： 

步骤301，误差消除模块记录实际分组交换业务的数据流量，测出与该业务数据流量对应的实际测试时延； 

步骤302，根据实际分组交换业务的数据流量控制终端发送ICMP测试数据包仿真该实际分组交换业务的数据流量，测出与该仿真分组交换业务数据流量对应的仿真测试时延； 

步骤303，将该仿真测试时延减去该时延测试系统发送ICMP测试数据包的单向绝对时延，求出系统误差； 

步骤304，将实际测试时延减去该系统误差，从而求出该分组交换业务的实际时延。 

下面以UE到Iu口下行的384K业务为例，通过公式来描述本发明中自适应系统误差消除的具体实现过程： 

δ＝T(ICMP)-△T/2                  (1) 

T(real)＝T(test)-δ                (2) 

由公式(1)和(2)可得： 

T(real)＝T(test)-[T(ICMP)-△T/2]  (3) 

通过公式(1)、(2)和(3)，即可求出384K业务的实际时延T(real)。 

上述公式中，T(real)为384K业务的实际时延，T(test)为时延测试工具对384K业务的实际测试时延，T(ICMP)为时延测试工具对384K业务的仿真测试时延，△T为发送ICMP数据包的双向绝对时延，δ为系统误差。

由于TD-SCDMA系统网络设备1存在多种接口，因此，为了计算一种分组交换业务下多种设备间网络接口之间的实际绝对时延，如UE与Iub口之间的绝对时延，Iub口与Iu口之间的绝对时延，Iu口与Gi口之间的绝对时延，误差消除模块205就需要控制终端202向TD-SCDMA系统网络设备1发送ICMP测试数据包来获取各设备间网络接口之间的绝对时延，然后根据获取的绝对时延进行计算并归纳出一个该分组交换业务下不同设备间网络接口的系统误差与流量的模型库。 

另外，由于受时间和网络环境的影响，系统误差并不是一个恒定值，为了降低系统误差变化带来的干扰，误差消除模块205就需要通过设定一个时间周期T，在每个时间周期T内对系统误差进行统计，求出该周期T内的系统误差平均值，计算统计平均值的方法可以采用多种数学方法来实现，从而使系统误差至少在一个时间周期T内为一恒定值。待系统误差与流量的模型库建立完毕后，误差消除模块就可以根据实际情况从该模型库中选择合适的系统误差来计算各种分组交换业务的实际时延。 

时延分析模块206用于根据误差消除模块205求出的实际时延分析设备间网络接口的时延抖动，记录数据流量变化。例如，建立数据流量和时间的变化趋势图分析不同时刻数据流量的变化趋势。 

在本发明具体实施例中，时延测试系统内部的各个模块的工作时钟为同一工作时钟。 

本发明所述的数据业务时延测试的系统及误差消除方法可以应用到所有的分组交换业务中。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种数据业务时延测试的系统，其特征在于，包括：

网络接口模块，用于与设备间网络接口建立测试通道；

终端，用于通过所述测试通道进行实际分组交换业务和仿真分组交换业务；

数据采集整理模块，用于通过所述测试通道从设备间网络接口处采集实际分组交换业务和仿真分组交换业务的数据信息，并将属于不同设备间网络接口的数据信息进行整理和排序；

误差消除模块，用于接收数据采集整理模块提供的数据信息，根据该数据信息获得实际测试时延、仿真测试时延和单向绝对时延后，求出系统误差和实际时延；

其中，所述误差消除模块具体用于记录实际分组交换业务的数据流量，测出与该实际分组交换业务的数据流量对应的实际测试时延；根据实际分组交换业务的数据流量控制终端发送进行仿真分组交换业务的测试数据包，测出与该仿真分组交换业务的数据流量对应的仿真测试时延；计算发送内部控制信息协议测试数据包的绝对时延，该绝对时延是一个双向时延，该绝对时延对应的单向绝对时延为该绝对时延值的1/2倍，将该仿真测试时延减去该时延测试系统发送内部控制信息协议测试数据包的单向绝对时延，求出系统误差；将实际测试时延减去该系统误差，求出该分组交换业务的实际时延。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述误差消除模块根据实际分组交换业务的数据流量，控制终端发送测试数据包仿真该实际分组交换业务的数据流量。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述误差消除模块进一步用于建立分组交换业务数据流量与系统误差的模型库，从模型库中选择相应的系统误差。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述误差消除模块进一步用于在预定时间范围内对所述系统误差进行统计，将统计所得的平均值作为该时间范围内的系统误差值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集整理模块包括数据采集模块和数据整理模块，其中，

数据采集模块，用于通过所述测试通道从设备间网络接口处获取数据信息，并将该数据信息保存，按照预定时间间隔对该数据信息进行采集，将采集的数据信息发送给数据整理模块；

数据整理模块，用于对来自数据采集模块的数据信息进行汇总，按时间顺序将属于不同设备间网络接口的数据信息进行整理和排序。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括时延分析模块，用于根据误差消除模块求出的实际时延分析设备间网络接口的时延抖动，记录数据流量变化。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，所述设备间网络接口包括Uu 口、Iub 口、Iu 口、Gn 口和Gi 口。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，所述数据信息为日志文件信息。

9.一种数据业务时延测试的误差消除方法，其特征在于，包括：

A.记录实际分组交换业务的数据流量，测出与该实际分组交换业务的数据流量对应的实际测试时延；

B.根据实际分组交换业务的数据流量控制终端发送进行仿真分组交换业务的测试数据包，测出与该仿真分组交换业务的数据流量对应的仿真测试时延；

C.计算发送内部控制信息协议测试数据包的绝对时延，该绝对时延是一个双向时延，该绝对时延对应的单向绝对时延为该绝对时延值的1/2倍，将该仿真测试时延减去该时延测试系统发送内部控制信息协议测试数据包的单向绝对时延，求出系统误差；

D.将实际测试时延减去该系统误差，求出该分组交换业务的实际时延。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C后进一步包括：

在预定时间范围内对所述系统误差进行统计，将统计所得的系统误差平均值作为该时间范围内的系统误差值。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述步骤D前进一步包括：

建立分组交换业务数据流量与系统误差的模型库，从该模型库中选择相应的系统误差。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法所述测试数据包为内部控制信息协议数据包。

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