CN101552703B - 服务质量参数测量方法和设备及服务质量判定方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种服务质量参数测量方法和设备及服务质量判定方法和设备。该方法包括接收双向转发检测分组，记录接收时间，所述双向转发检测分组中携带发送序号和发送时间；在所述双向转发检测分组中获取发送序号和发送时间；根据所述接收时间、发送序号和发送时间得到服务质量参数。通过本发明实施例可以节省成本提高效率，并且进一步地可以定位劣化位置。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术，特别涉及一种服务质量参数测量方法和设备及服务质量判定方法和设备。
背景技术
在网络通信中可以通过测量服务质量(Quality of Service，简称QoS)参数，根据测量得到的QoS参数判断网络的QoS，从而采取相应措施保证网络的QoS，其中，QoS参数主要包括时延、抖动、丢包率等。
现有测量QoS参数的方法如下：
现有技术一：通过专用QoS测量设备进行测量。图1为现有技术中QoS参数测量方法第一实施例的结构示意图。参见图1，网络中包括第一路由器11、第二路由器12、第三路由器13和第四路由器14。需要测量第一路由器11和第二路由器12之间的QoS参数及第三路由器13和第四路由器14之间的QoS参数时，需要在第一路由器11上挂接第一测量设备15、在第二路由器12上挂接第二测量设备16、在第三路由器13上挂接第三测量设备17、在第四路由器14上挂接第四测量设备18。测量时，一端的测量设备向另一端的测量设备发送测量分组，从而计算出网络的QoS参数。
发明人在实现本发明的过程中发现现有技术一至少存在如下问题：被测通路的两端必须同时部署测量设备，否则无法进行测量，例如，网络中存在第五路由器19，若第五路由器19上未挂接测量设备，则不能测量以第五路由器19为起点或终点的通路的QoS参数。同时，在网络规模非常大时，需要较多的测量设备，造成投资成本多高，且测量设备还需要管理和维护，增加运营和维护成本。
现有技术二：通过发送Ping分组进行测量。图2为现有技术中QoS参数测量方法第二实施例的结构示意图。参见图2，网络中包括第一路由器11、第二路由器12、第三路由器13和第四路由器14，第一路由器11直接连接第一网管终端21、第三路由器13直接连接第二网管终端22，与第二路由器12连接的用户的IP地址为xxx.xxx.xxx.xxx，与第四路由器14连接的用户的IP地址为yyy.yyy.yyy.yyy。在测量第一路由器11和第二路由器12之间的QoS参数时，通过第一网管终端21下发Ping xxx.xxx.xxx.xxx命令，在测量第三路由器13和第四路由器14之间的QoS参数时，通过第二网管终端22下发Ping yyy.yyy.yyy.yyy命令，第二路由器12和第四路由器14接收到对应的Ping命令后，分别返回分组，从而得到第一路由器11-第二路由器12-第一路由器11以及第三路由器13-第四路由器14-第三路由器13之间的时延和丢包率，进一步可以得到抖动。
发明人在实现本发明的过程中发现现有技术二至少存在如下问题：其一，仅能测试往返时延，无法测试单向时延；其二，出于安全考虑，若相应设备关闭Ping功能，则无法进行相应的测量，例如，若网络中的第五路由器19关闭了Ping功能，则无法测量以第五路由器19为终端的通路进行往返测量；其三，出于安全考虑，网络中的安全设备可能将Ping分组过滤造成测量失败；其四，由于Ping分组通常采用手工输入命令行的方式，该方式效率较低。
发明内容
本发明是提供一种服务质量参数测量方法和设备及服务质量判定方法和设备，解决现有测量QoS参数时，需要专用测量设备造成的成本增加问题，以及采用Ping分组方式造成的测量可能失败及效率较低的问题。
本发明提供了一种服务质量判定方法，包括：
在通路中分别建立对应于每个链路的在第一入端口和第二入端口之间的第一会话及在第一出端口和第二入端口之间的第二会话，所述第一入 端口为一节点的入口端，所述第二入端口为该一节点的下一跳节点的入端口，所述第一出端口为该一节点的出端口；
采用如下方式测量第一会话和第二会话对应的服务质量参数：接收双向转发检测分组，记录接收时间，所述双向转发检测分组中携带发送序号和发送时间；在所述双向转发检测分组中获取发送序号和发送时间；根据所述接收时间、发送序号和发送时间得到服务质量参数；
根据第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量。
本发明提供了一种服务质量判定设备，包括：
建立模块，用于在通路中分别建立对应于每个链路的在第一入端口和第二入端口之间的第一会话及在第一出端口和第二入端口之间的第二会话，所述第一入端口为一节点的入口端，所述第二入端口为该一节点的下一跳节点的入端口，所述第一出端口为该一节点的出端口；
测量模块，用于测量第一会话和第二会话对应的服务质量参数，采用的测量方法为：接收双向转发检测分组，记录接收时间，所述双向转发检测分组中携带发送序号和发送时间；在所述双向转发检测分组中获取发送序号和发送时间；根据所述接收时间、发送序号和发送时间得到服务质量参数；
确定模块，用于根据第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量。
由上述技术方案可知，本发明一方面通过在双向转发检测(BidirectionalForwarding Detection，BFD)分组中增加发送时间和发送序号，并记录接收时间，可以在现有BFD分组基础上实现QoS参数的测量，节省成本，提高效率。本发明另一方面通过建立分段的会话，测量出每个会话的QoS参数，实现了分段测量，有利于定位劣化位置。
附图说明
图1为现有技术中QoS参数测量方法第一实施例的结构示意图；
图2为现有技术中QoS参数测量方法第二实施例的结构示意图；
图3为本发明服务质量参数测量方法实施例的流程示意图；
图4为本发明服务质量参数测量方法中发送端处理方法第一实施例的流程示意图；
图5为本发明服务质量参数测量方法中BFD会话初始化过程的流程示意图；
图6为本发明服务质量参数测量方法中类型或参数变化协商过程的流程示意图；
图7为本发明服务质量参数测量方法中接收端处理方法第一实施例的流程示意图；
图8本发明服务质量参数测量方法中发送端处理方法第二实施例的流程示意图；
图9为本发明服务质量参数测量方法中接收端处理方法第二实施例的流程示意图；
图10为本发明服务质量判定方法分段单向测量实施例的结构示意图；
图11为本发明服务质量判定方法中入端口处理方法实施例的流程示意图；
图12为本发明服务质量判定方法中出端口处理方法实施例的流程示意 图；
图13为本发明服务质量判定方法分段往返测量实施例的结构示意图；
图14为本发明服务质量参数测量设备实施例的结构示意图；
图15为本发明服务质量判定设备实施例的结构示意图。
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。以下各字段的含义及数值只是示例，本发明包括但不限于这些字段。以下实施例中端到端通路(简称通路)，是指从源设备(即发送设备)到目的设备(接收设备)之间的整个通路，中间包含多个节点(例如，路由器)，每个节点称为1跳，相邻的上、下游节点之间的链路称为相邻链路(简称链路)。
图3为本发明服务质量参数测量方法实施例的流程示意图，包括：
步骤31：接收双向转发检测(Bidirectional Forwarding Detection，简称BFD)分组，记录接收时间，所述BFD分组中携带发送序号和发送时间。
BFD是一种快速检测的国际协议，提供一种轻负荷、时间短的检测。BFD能够在系统之间的任何类型通道上进行故障检测，这些通道包括直接的物理链路、虚电路、隧道、多跳路由通道以及非直接的通道。BFD在两台网络设备上建立会话，传输BFD分组，用来检测网络设备间的双向路径。
为了在现有的BFD基础上实现QoS参数的测量，需要在现有的BFD分组中增加一些字段，本发明涉及的新的BFD分组包括第一类型BFD分组、第二类型BFD分组、第三类型BFD分组。其中，第一类型BFD分组在现有BFD分组的基础上增加的字段包括“类型”、“发送(TX)端所需类型”、“接收(RX)端所需类型”；第一类型BFD分组能够实现现有BFD分组的链路检测功能，其中增加的3个字段用于实现现有BFD分组向第二类型BFD分组或第三类型BFD分组的平滑过渡。第二类型BFD分组在第一类型BFD分组的基础上增加的字段包括“本地同步系统时间戳”、“本地序号”、“填 充”；字段“本地同步系统时间戳”中携带一BFD分组发送时的发送时间，字段“本地序号”中携带一BFD分组发送时的发送序号，字段“填充”用于改变BFD分组的长度，满足针对不同报文包长度测量QoS参数的需要；第二类型BFD分组可以在链路检测功能的基础上，进一步实现单向或往返的QoS参数的测量。第三类型BFD分组在第二类型BFD分组的基础上增加的字段包括“发送端地址”、“接收端地址”“开/关”；增加的这三个字段构成能够触发分段QoS参数测量的控制分组，第三类型BFD分组可以进一步实现分段QoS参数测量，从而定位QoS参数劣化点的位置。
步骤32：在所述BFD分组中获取发送序号和发送时间。
步骤33：根据所述接收时间、发送序号和发送时间得到QoS参数。具体的计算QoS参数的方法可参见下述的实施例。
其中，在单向检测时是接收设备执行上述步骤31-33，在往返检测时是发送设备执行上述步骤31-33。
本实施例通过在现有的BFD协议中添加测量用字段实现QoS参数的测量。本实施例不需要专用的测量设备，因此可以避免采用专用的测量设备造成的成本较高问题；本实施例不需发送Ping分组，可以避免发送Ping分组造成的效率低问题。
图4为本发明服务质量参数测量方法中发送端处理方法第一实施例的流程示意图，包括：
步骤401：在进行连续测量之前，会话双方建立采用第二类型BFD分组的连接，并且协商进入异步(Asynchronous)模式。具体的，将BFD中的字段设置为：STA＝3，D＝0。并且根据QoS参数的测量精度要求设置BFD中的字段：发送时间间隔(Desired Min TX Interval)、接收时间间隔(Required MinRX Interval)，发送间隔越小，测试点越密集越接近真实情况，但是对业务影响也越大。
BFD报文是用户数据报协议(User Datagram Protocol，简称UDP)报文， 包括控制报文和回声(Echo)报文，控制报文中的字段包括强制部分和可选部分，强制部分包括STA、P、F、D、Desired Min TX Interval、Required MinTX Interval、Required Min Echo TX Interval；STA用于表征本地状态，包括DOWN、INIT、UP，例如，分别对应字段值STA＝1、STA＝2、STA＝3；字段P被置位时，表明当参数发生变化或发送设备进行连接时请求对方进行确认和响应，否则不请求对方进行确认和响应；响应字段P被置位的报文时，字段F需要被置位；D被置位表明发送方期望采用查询模式对链路进行检测；字段Desired Min TX Interval为本端支持的最小发送时间间隔；字段RequiredMin TX Interval为本端支持的最小接收时间间隔；字段Required Min Echo TXInterval为本端支持的最小回声报文接收时间间隔(如果本端不支持回声功能，则设置为0)。可选部分包括认证部分，认证部分包括认证类型、认证数据长度、认证数据区，其中认证类型包括Simple Password、keyed Md5等，保证报文的安全性。BFD回声报文是本端发送本端接收，远端不对报文进行处理，而只是将此报文在反向通道上返回。具体包含的字段目前还没有定义。
BFD检测模式包括异步(Asynchronous)模式和查询(Demand)模式，在异步模式下，会话两端周期性地发送BFD检测报文，根据是否能收到对端的BFD检测制报文来检测会话状态，若一网络设备在检测时间内没有收到对端发送的BFD检测报文，就宣布会话为DOWN。在查询模式下，一旦一个BFD会话建立起来后，网络设备停止发送BFD检测报文，只在需要显式验证连接性的情况下，才发送BFD检测报文，若在检测时间内没有收到返回的BFD检测报文，就宣布会话为DOMN。
其中，上述的会话双方的会话初始化过程可参见图5，图5为本发明服务质量参数测量方法中BFD会话初始化过程的流程示意图，本实施例中的BFD会话初始化过程与现有BFD会话的初始化过程相同，以发送方为主动模式，接收方为被动模式为例，包括：
步骤51：发送端在接收到上层应用的通知后，发送状态为DOWN(如 STA＝1)的BFD控制报文。
步骤52：接收端接收到状态为DOWN的控制报文后，本地会话状态由DOWN迁移到INIT(如STA＝2)，并发送表明状态为INIT(如在控制报文中将STA添为2)的BFD控制报文给发送端。
步骤53：发送方接收到状态为INIT的控制报文后，本地会话状态由INIT迁移到UP(STA)，并发送表明状态为UP(如在控制报文中将STA添为3)的BFD控制报文给接收端。之后，会话双方的状态均为UP，会话成功建立。
步骤402：发起测量时，关闭附加随机抖动功能。通常在现有用BFD分组检测链路连接状态时可能需要打开附加随机抖动功能，但是由于本实施例用于测量QoS参数，需要关闭附加随机抖动功能。
步骤403：将序号重置为某个特定值。
步骤404：在第二类型BFD分组中，填充与QoS参数测量无关的其他字段。为了测量不同报文包长度时的QoS参数，可以在现有的BFD分组中增加“填充”字段，该“填充”字段的长度可以根据需要改变，以实现BFD分组的不同长度，满足模拟不同长度报文包的需求。
步骤405：为待发送的第二类型BFD分组生成发送序号，该发送序号携带在上述描述的字段“本地序号”中。
步骤406：计算该待发送的分组的发送时间。计算发送时间的方法可以是：根据上一分组的发送时间加上发送时间间隔(Desired Min TX Interval字段值)，计算得到该待发送分组的发送时间。
步骤407：将计算得到的发送时间添加在字段“本地同步系统时间戳”内。
步骤408：根据所使用的认证、加密算法进行计算，对分组的认证部分进行填充，完成整个分组的组装。该步骤是现有BFD分组也要进行的步骤，具体可参见现有技术。
步骤409：等待系统定时器到达确定的时间间隔(即字段Desired Min TX Interval的字段值)。
步骤410：在上述确定的时间间隔时将该组装好的分组发送。
上述的发送时间是预先计算得到的，可替代的是，可以在上述确定时间即将到达时将本地时间添加在“本地同步系统时间戳”中作为发送时间。即不执行上述的步骤406-407，及用下述的步骤替代上述的步骤410：在步骤409的确定的时间间隔即将到达时，将本地的时间添加到“本地同步系统时间戳”中后，发送组装好的分组。
步骤411：发送完一个分组后，判断测试是否结束，若没有结束，则重复执行步骤404，继续发送下一分组，若测试结束，执行步骤412。
步骤412：测试结束。之后可以通过参数变化分组(字段P＝1)通知对方，改变会话状态。还可以进一步的跳转到其他类型。具体的，会话分组可以在第一类型BFD分组、第二类型BFD分组、第三类型BFD分组中的一组转换到另一种，或者在会话过程中改变参数，协商过程可参见图6。
图6为本发明服务质量参数测量方法中类型或参数变化协商过程的流程示意图，包括：
步骤61：发送端发送第一类型BFD分组，协商会话双方需要采用第二类型BFD分组，并请求接收端进行响应，即发送端发送的分组中的字段分别为：P＝1，类型＝1，TX端所需类型＝类型2，RX端所需类型＝类型2。
步骤62：接收端接收到发送端的第一类型BFD分组后，在本端形成第二类型BFD分组，并立即发送回发送端，即接收端发送的分组中的字段分别为：F＝1，类型＝2，TX端所需类型＝类型2，RX端所需类型＝类型2。
步骤63：发送端接收到接收端发送的分组后，在本端形成第二类型BFD分组。即接收端发送的分组中的字段分别为：P＝1，类型＝2，TX端所需类型＝类型2，RX端所需类型＝类型2。
本实施例是QoS参数测量时，以连续测量(即异步模式)为例发送端的流程。在异步模式下，发送端向接收端周期性发送第二类型BFD分组，之后， 接收端可以记录接收第二类型BFD分组时的接收时间，通过接收时间及“本地同步系统时间戳”中携带的发送时间可以计算出该BFD分组的传送时延，由于BFD分组与被测量业务经历相同的转发通路，因此该时延可以作为业务在网络中的转发时延。通过长时间的测试，可以获得多个这样的时延，这些时延的差值就是抖动。通过在接收端检测BFD分组中“本地序号”字段中携带的发送序号可以发现是否存在分组丢失的情况。当序号不连续时，存在分组丢失，通过缺少的序号数量与序号的总数可以计算出网络传送的丢包率。
连续测量可以用于测量相邻节点间的单跳链路的QoS参数，也可以用于测量端到端多跳通路的QoS参数。
连续测量包括单向连续测量和往返连续测量，单向连续测量是由接收端接收BFD分组并得到接收时间、发送时间及发送序号，进而计算得到时延、抖动、丢包率等QoS参数，下述的图7示出了该种情况，往返连续测量是由接收端在接收到发送端发送的BFD分组后，将该BFD分组转发回发送端，由发送端根据接收时间、发送时间及发送序号计算得到时延、抖动、丢包率等QoS参数，即接收端并不处理BFD分组，由发送端自发自收。
图7为本发明服务质量参数测量方法中接收端处理方法第一实施例的流程示意图，包括：
步骤701：在进行测量之前，接收端准备好接收分组，并在BFD控制分组中将字段最小回声接收间隔Required Min Echo RX Interval字段设置为0，通告对端禁止回声(Echo)功能。
步骤702：进行测量时，接收BFD分组。
步骤703：接收设备记录本地同步系统时刻，即记录接收该BFD分组时的接收时间。
步骤704：接收设备检测分组是否通过认证，若能够通过认证，则执行步骤705，否则执行步骤710。
步骤705：在接收的分组的“发送端同步系统时间戳”字段获取接收的 分组的发送时间，记录下该发送时间。
根据步骤705记录的发送时间、步骤703记录的接收时间得到QoS参数中的时延和抖动。具体的：假设发送端按照固定的时间间隔Δt(Δt＝Desired Min TX Interval字段值)发送一系列的类型2分组，分组中携带的同步系统时间戳的值分别为ts1，ts2，…，tsi(i为一段时间内发送的分组个数)。分组到达时，通过认证的分组对应的记录时刻分别为td1，td2，…，tdi，由此可以计算出每个分组在网络中经历的时延分别为dt1，dt2，…，dti，其中，dtn＝tdn-tsn。根据每个分组经历的时延，可以计算出分组之间的抖动分别为ddt1，ddt2，…，ddti-1，其中，ddtn＝dtn+1-dtn。
步骤706：在接收的分组的获取发送序号，记录下发送序号。
根据步骤706记录的发送序号得到QoS参数中的丢包率。具体的：若接收的最后一个分组的序号为F，接收的第一个分组的序号为L，接收端共接收的分组为M个，则丢包率的计算公式为： 
步骤707：处理分组中的非测量字段。第二类型BFD分组在测量的同时仍然具备链路故障检测功能，本步骤是现有BFD也要实现的步骤，可参见现有技术。
步骤708：判断测试是否终止，若没有终止，重复执行步骤702。否则执行步骤709。
步骤709：测试终止。还可以进一步地跳转到其他类型。
步骤710：将接收的分组和记录的接收时间丢弃。之后，执行步骤702。
本实施例以接收端接收处理BFD分组为例示出了连续测量时接收端的工作流程，图4及图7可以实现连续单向测量，应用上述原理同样可以实现连续往返测量，在连续往返测量时，与上述连续单向测量不同的是：
(1)在步骤401中，发送端在进行测量之前还需要设置字段“RequiredMin Echo RX Interval”的字段值，并且将字段“Required Min RX Interval”的 字段值设定为大于1000。
(2)在步骤701中，将接收端禁止回声功能替换为接收端打开回声功能，即在BFD控制分组中将字段最小回声接收间隔Required Min Echo RXInterval的字段值由0替换为设置为接收端可以支持的最小回声分组时间间隔。
(3)由于现有BFD协议中并没有定义回声报文格式，但本实施例中的回声报文至少包括第二类型BFD分组中增加的QoS参数测量用字段。
(4)步骤702-710由接收端执行替换为由发送端执行，接收端只是打开回声功能，将接收的第二类型BFD分组转发回发送端，由发送端计算得到QoS参数值，实现发送端的自发自收。
在连续往返测量时各QoS参数的测量方法与连续单向测量时的方法相同。在此不再赘述。
上述实施例在现有BFD基础上通过增加携带发送时间及发送序号的字段，实现了QoS参数的连续单向测量(异步模式，接收端禁止回声功能)和连续往返测量(异步模式，接收端打开回声功能)。由于不需要专用的测量设备及不需要发送Ping分组，可以避免现有QoS参数测量采用专用测量设备和Ping分组造成的问题。
图8本发明服务质量参数测量方法中发送端处理方法第二实施例的流程示意图，包括：
步骤801：在进行连续测量之前，会话双方建立采用第二类型BFD分组的连接，并且协商进入查询(Demand)模式。具体的，将BFD中的字段设置为：STA＝3，D＝1。并且将发送时间间隔(Desired Min TX Interval)设置为大于通路中的往返时延。
步骤802-805：与图4的步骤402-405对应相同，在此不再赘述。
步骤806：根据所使用的认证、加密算法进行计算，对分组的认证部分进行填充，完成整个分组的组装。该步骤是现有BFD分组也要进行的步骤， 具体可参见现有技术。步骤807：将发送端的当前时刻作为发送时间添加在字段“本地同步系统时间戳”内。
步骤808：在分组组装完成后立即发送，而无需图4所示的等待到特定的时间间隔。步骤809：发送完一个分组后，判断测试是否结束，若没有结束，则重复执行步骤804，继续发送下一分组，若测试结束，执行步骤810。
步骤810：测试结束。之后可以通过参数变化分组(字段P＝1)通知对方，改变会话状态。还可以进一步的跳转到其他类型。
本实施例是QoS参数测量时，以非周期性测量(即查询模式)为例发送端的流程。在查询模式下，发送端根据系统负载动态调整发送速率非周期性地向接收端发送第二类型BFD分组，之后，接收端可以记录接收第二类型BFD分组时的接收时间，通过接收时间及“本地同步系统时间戳”中携带的发送时间可以计算出该BFD分组的传送时延，由于BFD分组与被测量业务经历相同的转发通路，因此该时延可以作为业务在网络中的转发时延。通过长时间的测试，可以获得多个这样的时延，这些时延的差值就是抖动。通过在接收端检测BFD分组中“本地序号”字段中携带的发送序号可以发现是否存在分组丢失的情况。当序号不连续时，存在分组丢失，通过缺少的序号数量与序号的总数可以计算出网络传送的丢包率。
非周期性测量可以应用在对测量实时性要求不高的情况，例如长期不间断的QoS参数测量。非周期性测量可以用于测量相邻节点间的单跳链路的QoS参数，也可以用于测量端到端多跳通路的QoS参数。
非周期性测量包括单向非周期性测量和往返非周期性测量，单向非周期性测量是由接收端接收BFD分组并得到接收时间、发送时间及发送序号，进而计算得到时延、抖动、丢包率等QoS参数，下述的图9示出了该种情况。往返非周期性测量是由接收端在接收到发送端发送的BFD分组后，将该BFD分组转发回发送端，由发送端根据接收时间、发送时间及发送序号计算得到时延、抖动、丢包率等QoS参数，即接收端并不处理BFD分组，由发送端 自发自收。
图9为本发明服务质量参数测量方法中接收端处理方法第二实施例的流程示意图，包括：
步骤901-910：与图7的步骤701-710对应相同，在此不再赘述。
本实施例与图7不同的是接收端接收到发送端发送的一BFD报文后，需要向发送端回应相应的报文，以确定发送端与接收端之间的会话处于UP状态，即包括：
步骤911：接收端向发送端发送第二类型BFD分组。
本实施例以接收端接收处理BFD分组为例示出了非周期性测量时接收端的工作流程，图8及图9可以实现非周期性单向测量，应用上述原理同样可以实现非周期性往返测量，在非周期性往返测量时，与上述非周期性单向测量不同的是：
(1)在步骤801中，发送端在进行测量之前还需要设置字段“RequiredMin Echo RX Interval”的字段值，并且将字段“Required Min RX Interval”的字段值设定为大于1000。
(2)在步骤901中，将接收端禁止回声功能替换为接收端打开回声功能，即在BFD控制分组中将字段最小回声接收间隔Required Min Echo RXInterval的字段值由0替换为设置为接收端可以支持的最小回声分组时间间隔。
(3)步骤902-910由接收端执行替换为由发送端执行，接收端只是打开回声功能，将接收的第二类型BFD分组转发回发送端，由发送端计算得到QoS参数值，实现发送端的自发自收。
在非周期性往返测量时各QoS参数的测量方法与非周期性单向测量时的方法相同。在此不再赘述。
上述实施例在现有BFD基础上通过增加携带发送时间及发送序号的字段，实现了QoS参数的非周期性单向测量(查询模式，接收端禁止回声功能) 和非周期性往返测量(查询模式，接收端打开回声功能)。由于不需要专用的测量设备及不需要发送Ping分组，可以避免现有QoS参数测量采用专用测量设备和Ping分组造成的问题。
上述实现了连续单向测量、连续往返测量，非周期性单向测量、非周期性往返测量。为了实现定位劣化位置，可以采用分段测量。
图10为本发明服务质量判定方法分段单向测量实施例的结构示意图。参见图10，本实施例以链路中包括3个路由器为例，具体为第一路由器、第二路由器和第三路由器，第一路由器的入端口为A、出端口为B，第二路由器的入端口为C、出端口为D，第三路由器的入端口为E、出端口为F。
基于本实施例的结构示意图，分段测量的流程包括下述步骤：
步骤a1：发起测量：在相邻的两台路由器之间，同时发起两个第三类型BFD分组的会话测量。具体的，两个会话为本路由器的入端口与下一跳路由器的入端口之间的第一会话和本路由器的出端口与下一跳路由器的入端口之间的第二会话。参见图10，第一会话包括A-C之间的会话、C-E之间的会话，第二会话包括B-C之间的会话、D-E之间的会话。其中，每个路由器的入端口起到控制作用，例如当开始测量时，本路由器的入端口发起到下一跳路由器的入端口的第三类型BFD分组的测量会话，并将第三类型BFD分组转发给本路由器的出端口，本路由器的出端口再发起到下一跳路由器的入端口的第三类型BFD分组的测量会话。下一跳路由器的入端口接收两个会话后，像本路由器一样向后发起测量会话。
整条通路中每两台相邻路由器均按照上述过程自动建立会话，参见图10。具体的发起逐段测量的过程包括：
(1)从端口A产生一个第三类型BFD分组，其中携带的“发送端地址”(即第二地址)为某特定值(例如，0)，“接收端地址”(即第一地址)为端口F地址，“开关”为“开”(建立指示信息)。
(2)根据第三类型BFD分组中的“接收端地址”在第一路由器的路由 表中获得下一跳端口B，并且获得端口B和直连链路对端端口C的地址。
(3)端口A通过转发平面将产生的第三类型BFD分组转发给端口B。然后判断端口B的地址是否等于“接收端地址”，如果不相等端口A将承载第三类型BFD分组的转发平面目的地址设定为端口C的地址，并采用产生的第三类型BFD分组发起与端口C的单向测量会话(即第一会话)。
(4)端口B收到第三类型BFD分组后，首先判断“接收端地址”是否与自身地址相等。如果相等且“发送端地址”为特定值，则F端口可以得知单向测试已经开始，并将该分组丢弃。如果不相等，则判断是否已经与直连链路端口C建立了第三类型BFD分组会话，如果没有建立，则采用该第三类型BFD分组发起会话(即第二会话)，否则将该分组丢弃。
(5)端口C接收到第三类型BFD分组后，发出回应。然后判断它是不是直接连接的端口B发出的。如果不是B发出的，则复制一个内容完全相同的分组，并重复步骤(2)中的操作。
(6)重复步骤(2)-(5)，直到E端口发现分组中所带的“接收端地址”是本路由器下一跳出端口F的地址，第三类型BFD分组仅发送给端口F，不再建立新的测量会话。
步骤b1：对各会话分别进行QoS参数进行测量，测量方式可采用上述连续单向测量方法或者非周期性单向测量方法。即对已经建立会话的A-C、B-C、C-E、D-E之间都进行单向测量，测量模式可以使用前述第二类型BFD分组所使用的“连续”或“非周期”模式。测量结果都存放在路由器入端口位置。
步骤c1：结束测量：本路由器的入端口先发起到下一跳路由器的入端口的状态变化协商(结束会话或者转向其他类型分组构成的会话)，在协商结果中携带了本路由器与前一路由器之间两个会话的测量结果。待两个入端口之间测量结束之后，下一跳路由器的入端口再结束与本路由器的出端口之间的测量，从而结束相邻节点之间的两个会话。下一跳路由器像本路由器一样向后发起状态变化协商，并把前面所有的测量结果传送给后续路由器的入端 口。整条通路中每两台相邻路由器均按照上述过程结束测量。具体的关闭逐段测量的方法包括：
(1)从A端口产生一个第三类型BFD分组，其中携带的“发送端地址”为某特定值(例如，0)，“接收端地址”为F端口地址，“开关”为“关”(关闭指示信息)。
(2)根据第三类型BFD分组中的“接收端地址”在第一路由器的路由表中获得下一跳端口B，并且获得端口B和直连链路对端端口C的地址。
(3)端口A通过转发平面将产生的第三类型BFD分组转发给端口B。然后判断端口B的地址是否等于“接收端地址”，如果不相等端口A将承载第三类型BFD分组的转发平面目的地址设定为端口C的地址，并通告端口C参数发生变化(“P＝1”)。
(4)端口B收到第三类型BFD分组后，首先判断“接收端地址”是否与自身地址相等。如果不相等，则通告端口C参数发生变化，准备结束测量(“P＝1”)。
(5)端口C接收到第三类型BFD分组后，首先判断它是不是直接连接的端口B发出的，如果是则回复状态保持信号(“F＝1”，其他参数不变)。如果不是B发出的，则回应该状态变化(“F＝1”)，实现先关闭A-C之间的会话，再关闭B-C之间的会话。若建立会话时存在其他的会话，例如，另一路由器的A1入端口与C端口也存在会话，则C需要接下来判断此时是否还存在其他第三类型BFD分组会话，如果存在则对端口B发送不允许参数变更信号(“F＝1”，其他参数不变)。如果第三类型BFD分组会话已经全部结束，则对端口B发送允许参数变更信号(“F＝1”，“类型”或“Sta”发生改变)，结束B-C之间的第三类型BFD分组会话，即关闭一入端口所有的第一会话后再关闭相应入端口的第二会话。然后将B-C和A-C两个测量端测试的结果加入第三类型BFD分组尾部，并重复步骤(2)中的操作。
(6)重复步骤(1)-(5)，直到端口E发现分组中所带的“接收端地 址”是本路由器下一跳出端口F的地址，端口E将最后一个第三类型BFD分组发送给F端口。
上述的结束测量，可以采用定时的方法进行关闭，如可以使用BFD分组中的字段“Desired Min TX Interval”和字段“Detect Mult”得到测量周期，在测量周期到达时，端口A发起关闭测量流程。
步骤d1：测量结果分析，定位劣化点：最后一跳路由器的入端口将整条通路的分段测量结果都发送给接收端设备。在接收端根据收集的测量结果，进行分析和定位。测量结果的收集可以采用多种协议和多种层面。具体的，在接收端F汇集了所有分段测量的结果，根据测量结果进行劣化点的判定，具体判定方法如下：
(1)端到端通路的时延端到端通路的时延Taf可以分解为多个测量段的时延：Tac、Tce、Tef，如果测量得到Tac、Tce都较小，而Tef较大，可以判定是最后一跳的E端口到F端口之间转发时延过大。如果Tac较大，则可根据Tbc的时延测试结果进一步分析：如果Tbc较小，说明第一路由器的入端口A与出端口B之间转发时延较大；如果Tbc较大，则说明第一路由器的出端口B与第二路由器的出端口C之间的转发时延过大。
(2)端到端通路的抖动与分段链路中的抖动指标没有直接对应关系，但是通过分段测量可以直接获得各个路由器端口对抖动的影响。例如在Tac段抖动值较大，Tbc段端抖动值较小，则在第一路由器的入端口A至出端口B之间的分组调度不稳定。
(3)端到端通路的丢包率是分段链路积累造成的。通过对每段链路丢包率的观察，也可以发现丢包较严重的位置。例如A-C段丢包率较高，B-C段丢包率较高，由此可以判定在第一路由器的入端口A至出端口B转发时存在丢包。
进一步的详细分析以及其他分析方法不在本发明的讨论范围之内，但是从分段测量结果可以判定QoS参数劣化的具体位置。
具体的入端口的处理流程可参见图11、具体的出端口的处理流程可参见图12。
本实施例描述了单向分段测量流程，实现在测量QoS参数的基础上进一步的可以定位劣化位置，便于后续的网络优化。
图11为本发明服务质量判定方法中入端口处理方法实施例的流程示意图，包括：
步骤1101：入端口(如C端口)接收第三类型BFD分组。
步骤1102：端口C读取其中的字段“开/关”。
步骤1103：端口C判断该字段“开/关”是否设置为“开”，若是，则执行步骤1104，否则，执行步骤1112。在发起测量时，端口A发送的分组中携带的为“开”，在结束测量时端口A发送的分组中携带的为“关”
步骤1104：C端口接收到第三类型BFD分组后，发出回应，并与端口A进行会话初始化。
步骤1105：端口C判断其接收的分组是不是与其直接连接的端口B发出的，若是，执行步骤1101，否则，执行步骤1106。
步骤1106：端口C复制一个内容完全相同的第三类型BFD分组。
步骤1107：端口C根据第三类型BFD分组中的“接收端地址”在第二路由器的路由表中获得下一跳端口D，并且获得端口D和直连链路对端端口E的地址。
步骤1108：端口C将该第三类型BFD分组转发给端口D。
步骤1107-1108是端口C重复执行端口A的操作，之后的路由器的入端口都执行重复执行该查找转发操作。
步骤1109：入端口判断出端口地址是否为“接收端地址”，若是，执行步骤1111，否则，执行步骤1110。
步骤1110：入端口发起与下一跳入端口之间的会话，如端口C发起与端口E的会话。
步骤1111：入端口发现出端口地址是“接收端地址”后，例如，端口E发现其出端口地址是“接收端地址”后，通知接收端开始测量。
上述步骤1101-1111描述了发起测量时入端口的流程。
步骤1112：入端口(如端口C)判断是否为直接连接的端口B发出的，若是，执行步骤1113，否则执行步骤1114。
步骤1113：端口C向端口B回应，保持状态不变。
步骤1114：端口C向A端口回应，表明状态变化，停止与端口A的第三类型BFD分组会话。
步骤1115：端口C判断是否还存在其他的第三类型BFD分组，若是，执行步骤1116，否则执行步骤1117。
步骤1116：端口C向端口B回应状态保持响应。
步骤1117：端口C等待端口B发出的状态改变通知。
步骤1118：端口C回应状态变化，结束与端口B之间的会话。
上述步骤1101-1103及1112-1118描述了关闭测量时入端口的流程。
本实施例描述了入端口发起测量及关闭测量的流程，为后续的分段测量打下基础。
图12为本发明服务质量判定方法中出端口处理方法实施例的流程示意图，包括：
步骤1201：出端口(如端口B)读取“开/关”字段。
步骤1202：出端口判断是否为“开”，若是，执行步骤1203，否则，执行步骤1208。
步骤1203：出端口判断本端口地址是否为“接收端地址”，若是，执行步骤1206，否则，执行步骤1204。
步骤1204：出端口判断出本端地址不是“接收端地址”，例如，端口B，判断是否与直接连接的端口(端口C)建立了第三类型BFD分组会话，若是，执行步骤1207，否则，执行步骤1205。
步骤1205：端口B发起与端口C的第三类型BFD分组会话。
步骤1206：出端口判断出本端地址是“接收端地址”，例如，端口F，则端口F获知测量已经开始，将第三类型BFD分组丢弃。
步骤1207：端口B丢弃第三类型BFD分组。
上述步骤1201-1207描述了发起测量时出端口的流程。
步骤1208：出端口向下一跳入端口发送状态变化协商分组，如，端口B向端口C发送P＝1。
上述步骤1201-1202及1208描述了结束测量时出端口的流程。
本实施例描述了出端口发起测量及关闭测量的流程，为后续的分段测量打下基础。
图10对分段单向测量进行了描述，图11、12又进一步详细地描述了入端口和出端口的实现流程，依据上述原理，分段测量同样适用于分段往返测量。
图13为本发明服务质量判定方法分段往返测量实施例的结构示意图。参见图13，本实施例以链路中单向包括5个路由器为例，具体为从第一路由器向第五路由器方向上的第一路由器、第二路由器、第三路由器、第四路由器和第五路由器，各路由器的入端口分别为A、C、E、G、I，出端口分别为B、D、F、H、J；从第六路由器向第十路由器方向上的第六路由器、第七路由器、第八路由器、第九路由器和第十路由器，各路由器的入端口分别为L、N、P、R、T，出端口分别为M、O、Q、S、U，整个往返通路上还包括第五路由器上的到第六路由器的出端口K，第一路由器上的由第十路由器返回的入端口V。建立的第一会话包括A-C、C-E、E-G、G-I、J-L、L-N、N-P、P-R、R-T、T-V之间的会话，建立的第二会话包括B-C、D-E、F-G、H-I、K-L、M-N、O-P、Q-R、S-T、U-V之间的会话。
基于本实施例的结构示意图，分段测量的流程包括下述步骤：
步骤a2：与步骤a1中不同的是如下相应步骤，其余步骤相同：
(1)从端口A产生一个第三类型BFD分组，其中携带的“发送端地址”为端口A的地址，而不是特定值(如0)。
(4)端口J发现自身地址为“接收端地址”，且“发送端地址”不等于特定值(等于端口A的地址)，则将“发送端地址”和“接收端地址”均设置为端口A的地址，之后执行步骤a1中的(2)。
步骤b2：与步骤b1相同。
步骤c2：与步骤c1中不同的是如下相应步骤，其余步骤相同：
(6)端口J接收到各段链路的测量结果时，发现“发送端地址”不为特定值，则将“发送端地址”和“接收端地址”均设为端口A的地址，之后执行步骤c1中的(2)。
端口A接收到分组时若发现“发送端地址”和“接收端地址”均为本端地址，则停止转发该分组。
上述的结束测量，可以采用定时的方法进行关闭，如可以使用BFD分组中的字段“Desired Min TX Interval”和字段“Detect Mult”得到测量周期，在测量周期到达时，端口A发起关闭测量流程。
步骤d2：与步骤d1的测量分析方法相同，不同的是，步骤d1进行测量分析的是接收端端口(端口F)，步骤d2进行测量分组的发送端端口(端口A)。
具体的入端口的处理流程同样可参见图11、具体的出端口的处理流程同样可参见图12。
本实施例描述了往返分段测量流程，实现在测量QoS参数的基础上进一步的可以定位劣化位置，便于后续的网络优化。
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。
图14为本发明服务质量参数测量设备实施例的结构示意图。该实施例包 括接收模块141、获取模块142和参数模块143。接收模块141接收携带发送序号及发送时间的BFD分组，记录接收该BFD分组时的接收时间；获取模块在接收模块141接收的BFD分组中获取发送时间及发送序号；参数模块143在接收模块141中获取接收时间，并根据获取模块142获取的发送时间及发送序号得到QoS参数，例如，时延、抖动、丢包率。并且，在异步模式下，该设备设置在接收端，在查询模式下，该设备设置在发送端。
本实施例通过在现有的BFD协议中添加测量用字段实现QoS参数的测量。可以避免采用专用的测量设备造成的成本较高问题及避免发送Ping分组造成的效率低问题。
图15为本发明服务质量判定设备实施例的结构示意图。该实施例包括建立模块151、测量模块152和确定模块153。建立模块151在通路中自动分别建立对应于每个链路的第一入端口和第二入端口之间的第一会话及第一出端口和第二入端口之间的第二会话，所述第一入端口为一节点的入口端，所述第二入端口为该一节点的下一跳节点的入端口，所述第一出端口为该一节点的出端口；测量模块152测量建立模块151建立的第一会话和第二会话对应的服务质量参数，其中具体的测量方法可以是上述方法实施例所示；确定模块153根据测量模块得到的第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量。并且，在异步模式下，该设备设置在接收端，在查询模式下，该设备设置在发送端。
本实施例通过分段建立会话，可以在完成QoS参数测量的基础上，进一步定位出现故障的地方。
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。
Claims (8)
1.一种服务质量判定方法，其特征在于，包括：
在通路中分别建立对应于每个链路的在第一入端口和第二入端口之间的第一会话及在第一出端口和第二入端口之间的第二会话，所述第一入端口为一节点的入口端，所述第二入端口为该一节点的下一跳节点的入端口，所述第一出端口为该一节点的出端口；
采用如下方式测量第一会话和第二会话对应的服务质量参数：接收双向转发检测分组，记录接收时间，所述双向转发检测分组中携带发送序号和发送时间；在所述双向转发检测分组中获取发送序号和发送时间；根据所述接收时间、发送序号和发送时间得到服务质量参数；
根据第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在通路中分别建立对应于每个链路的在第一入端口和第二入端口之间的第一会话及在第一出端口和第二入端口之间的第二会话包括：
在所述第一入端口接收携带建立指示信息和第一地址的双向转发检测分组，所述第一地址为端到端通路的出端口地址，所述建立指示信息用于指示建立第一会话和第二会话；
在所述第一入端口确定所述第一出端口的地址及所述第二入端口的地址；
在所述第一入端口判断所述第一出端口的地址是否为所述第一地址，若否，则建立所述第一入端口与第二入端口的第一会话；
在所述第一入端口将所述双向转发检测分组发送给所述第一出端口；
所述第一出端口判断所述第一出端口的地址是否为所述第一地址，若否，则建立所述第一出端口与第二入端口的第二会话。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，还包括：当所述第一出端口判断出所述第一出端口的地址为所述第一地址，则进一步判断所述双向转发检测分组中是否携带发送设备的入端口地址，若是，则将所述双向转发检测分组中的第一地址修改为发送端地址，并将所述第一出端口作为第一入端口。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量包括：
第二入端口将第一会话和第二会话的服务质量参数携带在双向转发检测分组中，并发送给第二入端口的下一跳节点，直至所有端到端通路中每一段链路对应的第一会话和第二会话的服务质量参数发送到端到端通路的目的设备；
端到端通路的目的设备接收各端到端通路中每一段链路对应的第一会话和第二会话对应的服务质量参数；
端到端通路的目的设备根据各端到端通路中每一段链路对应的第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量包括：
第二入端口将第一会话和第二会话的服务质量参数携带在双向转发检测分组中，并发送给第二入端口的下一跳节点，直至所有环回通路中每一段链路对应的第一会话和第二会话的服务质量参数通过端到端通路的目的设备环回给端到端通路的源设备；
端到端通路的源设备接收各第一会话和第二会话对应的服务质量参数；
端到端通路的源设备根据各第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：关闭分别建立的第一会话及第二会话。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述关闭分别建立的第一会话和第二会话包括：
所述第一入端口接收携带关闭指示信息的双向转发检测分组，所述关闭指示信息用于指示关闭第一会话和第二会话；
所述第一入端口判断所述双向转发检测分组是否来自该第一入端口的上一跳节点的出端口，若否，则停止与该第一入端口的上一跳节点的入端口之间的第一会话；当第一会话停止后，停止与该第一入端口的上一跳节点的出端口之间的会话。
8.一种服务质量判定设备，其特征在于，包括：
建立模块，用于在通路中分别建立对应于每个链路的在第一入端口和第二入端口之间的第一会话及在第一出端口和第二入端口之间的第二会话，所述第一入端口为一节点的入口端，所述第二入端口为该一节点的下一跳节点的入端口，所述第一出端口为该一节点的出端口；
测量模块，用于测量第一会话和第二会话对应的服务质量参数，采用的测量方法为：接收双向转发检测分组，记录接收时间，所述双向转发检测分组中携带发送序号和发送时间；在所述双向转发检测分组中获取发送序号和发送时间；根据所述接收时间、发送序号和发送时间得到服务质量参数；
确定模块，用于根据第一会话和第二会话对应的服务质量参数确定服务质量。
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