CN101534220A - 分组数据传输链路时延测量单元、系统、及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分组数据传输链路时延测量单元、系统、及方法，通过在传输链路上，制造一个测量帧振荡的环回，并对测量帧的流量测量计算出传输链路的平均环路时延。由于本发明通过把对时延量的测量，转换为对流量的测量。而流量的测量只需要具有一个长期较稳定的时钟，这大大降低了测量对时钟的要求。为了提高测量的精度，只要简单地提高测试流量的间隔时间，即可大大减少测量的误差。

Description

分组数据传输链路时延测量单元、系统、及方法

技术领域

本发明涉及通信技术，更具体的说，是一种用于计算基于数据帧传输链路传输环路时延的装置及其处理方法。

背景技术

时延是通信网络的固有属性之一，也是评价网络性能的基本指标。时延测量在性能监测、行为分析、应用设计等领域有着广泛的应用，同时，也是测量其他性能指标的基础。网络分为环路时延和单向时延。

目前的环路时延测量方法，要求一个准确的时钟，通过定时器和时间戳的方法测量链路的时延。传统的方法是，在源端发送测试数据，并启动计时器，并在目的端设置测试数据的环回路径，当测试数据到达目的节点并返回，在源端接收到测试数据后，测试数据接收到的使计时器停止工作并计算往返时延。或者是在源端发送的测试数据包含时间戳，在目的端环回并被源端接收到后，通过时间戳和计时器的比较计算环路往返时延。上述两种环路时延测试方法虽然测量方法比较简单，但是测量精度比较差。由于传输链路中，通常时延的值都很小，要求测量精度为Δt时，则测量时钟的最小刻度必须为Δt/2。当要求测量间隔越短，受到的干扰就越大，因此可能误差也越大。如一个精度为10ms的定时器，只能测量20ms以上的时延。而电信运营商提供的本地链路，通常延时都是几个毫秒甚至是微妙级的，这就要求更精细的测量间距，并且时钟的抖动对于测量结果的影响也很大。

发明内容

为了解决现有技术中测量精度低，容易受时钟抖动影响等问题，提出了一种分组数据传输链路时延测量单元、系统、及方法。

本发明提出的分组数据传输链路时延测量单元，包括：

帧注入单元，与发送侧数据发送链路相连，用于在测量启动时向数据发送链路注入测量帧；

帧环回器，与发送侧数据接收链路相连，用于识别在数据接收链路上被环回的测量帧，并将测量帧环回到数据发送链路；

帧计数器，与发送侧数据接收链路相连，用于对在数据接收链路上被环回的测量帧进行计数统计，并通过不同时刻的测量帧计数值计算出传输链路的时延。

优选的，所述的帧注入单元具体为：在每次测量启动时向数据发送链路注入一帧测量帧。

本发明还提出了一种分组数据传输链路时延测量系统，包括：

数据发送端，通过传输链路连接到数据接收端，用于通过传输链路向数据接收端发送分组数据；

数据接收端，用于接收经由传输链路发来的分组数据，并在时延测量时将接收到的数据经由传输链路进行环回处理；

所述测量单元，连接在数据发送端和传输链路之间，用于在测量时通过数据发送链路注入测量帧，并对数据接收端环回的测量帧进行计数统计和环回处理；还用于通过不同时刻的测量帧计数值计算出传输链路的时延。

本发明提出的分组数据传输链路时延测量方法，包括以下处理过程：

1)建立测试环路，设置帧环回器和数据接收端处于环回工作模式，将帧计数器清零；

2)启动帧注入单元，并向数据发送链路注入数量为N的测量帧，之后停止帧注入；

3)帧计数器对测量帧进行计数统计，获取在T1和T2两个时刻的帧计数器的计数值C1和C2；

4)计算时延值t， $t=\frac{(T2-T1)}{(C2-C1)\×N}.$

优选的，所述步骤1)之前还包括计算或者获得测量系统本身时延的处理步骤，将所述步骤4)中计算出的时延值减去测量系统的时延值作为传输链路的实际时延值。

优选的，所述测量系统时延值的计算过程为测量系统不接入传输链路时按照所述步骤1)至4)计算得到时延值。

优选的，所述步骤2)中帧注入单元向数据发送链路注入一个或多个测量帧。

优选的，当在测量过程中数据发送端不向传输链路发送分组数据时，所述步骤3)中具体为：帧计数器对所有数据接收链路上被环回的数据帧进行计数统计。

本发明通过把对时延量的测量，转换为对流量的测量。由于流量的测量只需要具有一个长期较稳定的时钟，这大大降低了测量对时钟的要求。为了提高测量的精度，只要简单地提高测试流量的间隔时间，即可大大减少测量的误差。

附图说明

图1是本发明分组数据传输链路时延测量系统结构示意图；

图2是本发明分组数据传输链路时延测量方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明提出的分组数据传输链路时延测量系统如附图1所示，包括：数据发送端101、数据接收端103、测量单元104，测量的对象为传输链路102的环路时延。

其中数据发送端101通过传输链路102连接到数据接收端103，测量单元104连接在数据发送端101和传输链路102之间。数据接收端103可以接收经由传输链路102发来的分组数据，在进行测量时，数据接收端103接收到的分组数据包括：测量单元104通过数据发送链路注入的测量帧以及数据发送端101发出的分组数据，在时延测量时数据接收端103将接收到的数据经由传输链路102进行环回处理。数据接收端103环回的分组数据经过传输链路发送到测量单元104，测量单元104环回的测量帧进行计数统计和环回到数据发送链路，对环回的其他分组数据传送到数据发送端101。之后通过对不同时刻测量单元104中的测量帧计数值计算出传输链路的环路时延。

其中的测量单元由以下三个基本单元组成：帧注入单元105、帧计数器106、帧环回器107。帧注入单元105与发送侧数据发送链路相连，用于在测量启动时向数据发送链路注入测量帧；帧环回器107，与发送侧数据接收链路相连，用于识别在数据接收链路上被环回的测量帧，并将测量帧环回到数据发送链路；帧计数器106，与发送侧数据接收链路相连，用于对在数据接收链路上被环回的测量帧进行计数统计，并通过不同时刻的测量帧计数值计算出传输链路102的环路时延。

图1所示数据发送端101发出的分组数据的传输路径为：a->c->e->f->g->h。测量帧通过传输路经b注入数据发送链路，注入后测量帧在c->e->f->g->c……的环路上振荡。

如图2所示的传输链路时延测量流程，主要包括以下处理步骤：

步骤201，在发起链路测量之前，先建立测量环路，帧环回器107处于帧环回的工作状态；数据接收端103也设置为环回模式。此时，形成了一个测量帧的数据振荡回路。并将帧计数器106清零，由于此时无测量帧流过环路，因此计数器保持为0。

步骤202，启动帧注入单元105，向传输链路102注入N帧测量帧，之后停止注入。N的取值一般设置为1。

步骤203，由于数据振荡回路的建立，测量帧在如图1所示的c->e->f->g->c……的环路上不断来回振荡，并形成了一个稳定的测量帧流量。通过帧计数器106对该环回链路中的测量帧流量进行测量，选取取T1和T2两个时刻，在帧计数器106中，分别读出这两个时刻的计数值C1和C2。

步骤204，计算环路时延值 $t=\frac{(T2-T1)}{(C2-C1)\×N}.$

本发明的测量工作原理为：

当步骤202中注入N帧测量帧后，在帧计数器106测量环路测量帧的流量，流量 $F=\frac{\mathrm{\ΔC}}{\mathrm{\ΔT}}.$ 由于在整个链路c->e->f->g->c中，帧的总数是确定的，其流量的大小取决于链路的延时，如果延时越大，则测量的流量越小；反之，延时越小，流量越大，流量F和时延t的关系为 $F=\frac{N}{t}.$

此外由于本发明测量系统的引入，会增加测量的延时。为了进一步提高测量的准确性，可在测量传输链路时延前，把传输链路102断开，先测量出测量系统的时延，然后接入待测量的传输链路102测量，把测量结果减去未经传输链路的时延值即为传输链路自身的时延值。

在应用中，还可以采用将数据发送端101在测量期间发出的分组数据流量设置为0，在传输链路清空后，可以单纯通过统计链路的总流量，即：帧计数器106可以不要求识别测量帧。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分组数据传输链路时延测量单元，其特征在于，所述测量单元包括：

帧注入单元，与发送侧数据发送链路相连，用于在测量启动时向数据发送链路注入测量帧；

帧环回器，与发送侧数据接收链路相连，用于识别在数据接收链路上被环回的测量帧，并将测量帧环回到数据发送链路；

帧计数器，与发送侧数据接收链路相连，用于对在数据接收链路上被环回的测量帧进行计数统计，并通过不同时刻的测量帧计数值计算出传输链路的时延。

2.根据权利要求1所述的分组数据传输链路时延测量单元，其特征在于，所述的帧注入单元具体为：在每次测量启动时向数据发送链路注入一帧测量帧。

3.一种包括权利要求1或2所述测量单元的分组数据传输链路时延测量系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据发送端，通过传输链路连接到数据接收端，用于通过传输链路向数据接收端发送分组数据；

数据接收端，用于接收经由传输链路发来的分组数据，并在时延测量时将接收到的数据经由传输链路进行环回处理；

所述测量单元，连接在数据发送端和传输链路之间，用于在测量时通过数据发送链路注入测量帧，并对数据接收端环回的测量帧进行计数统计和环回处理；还用于通过不同时刻的测量帧计数值计算出传输链路的时延。

4.一种分组数据传输链路时延测量方法，其特征在于，所述方法包括以下处理过程：

1)建立测试环路，设置帧环回器和数据接收端处于环回工作模式，将帧计数器清零；

2)启动帧注入单元，并向数据发送链路注入数量为N的测量帧，之后停止帧注入；

3)帧计数器对测量帧进行计数统计，获取在T1和T2两个时刻的帧计数器的计数值C1和C2；

4)计算时延值t， $t=\frac{(T2-T1)}{(C2-C1)\×N}.$

5.根据权利要求4所述的分组数据传输链路时延测量方法，其特征在于，所述步骤1)之前还包括计算或者获得测量系统本身时延的处理步骤，将所述步骤4)中计算出的时延值减去测量系统的时延值作为传输链路的实际时延值。

6.根据权利要求5所述的分组数据传输链路时延测量方法，其特征在于，所述测量系统时延值的计算过程为测量系统不接入传输链路时按照所述步骤1)至4)计算得到时延值。

7.根据权利要求4—6任一项所述的分组数据传输链路时延测量方法，其特征在于，所述步骤2)中帧注入单元向数据发送链路注入一个或多个测量帧。

8.根据权利要求4—6任一项所述的分组数据传输链路时延测量方法，其特征在于，当在测量过程中数据发送端不向传输链路发送分组数据时，所述步骤3)中具体为：帧计数器对所有数据接收链路上被环回的数据帧进行计数统计。

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