CN101582738A - 一种传输链路中误帧率的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输链路中误帧率的测量装置及方法，属于通信技术。本发明装置包括彼此相连的数据发送端处理部分和数据接收端处理部分，其中数据发送端处理部分，持续生成维护帧并将其插入到传输链路中，其中所述维护帧携带数据发送端在插入该维护帧时刻已发送的总帧数信息；数据接收端处理部分，当需要进行误帧率测量时，分别读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的总帧数信息，并统计所述测量周期内数据接收端正确接收的帧个数，计算误帧率。本发明避免了由于测试而造成需要中断业务的损失，并且不会造成统计的偏差，具有高可靠性。

Description

一种传输链路中误帧率的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术，更具体地涉及一种传输链路中误帧率的测量装置及方法。

背景技术

在一个通讯系统中，当数据网络建成后，验收和业务开通需要进行传输链路的差错性能的检测，同时在日常的系统维护中，更需要对传输链路的状况进行检测。其中对应基于分组数据传输方式的传输，检测传输链路状况的一个重要指标就是误帧率。

误帧率是指在一段时间内，传输链路存在数据损伤而导致不能正确接收的帧的总数与在发送端发出的数据帧的总数的比值。通常在理想的传输链路中，发送端发出的数据帧100％都会被接收端正确接收，即误帧率为零。但是，在工程应用中，不可避免地会对传输的数据产生数据损伤，而这些数据损伤的程度，可以通过误帧率的指标来衡量。

目前测量一条传输链路上的误帧率有如下三种方法：

一，如果帧速率是固定的，则接收端可通过记录单位时间内其所接收到的正确帧的个数，与应接收到的正确帧的个数进行差值计算，计算得到的差值与应接收帧总数的比值，即为误帧率。

该方法为了保证测量的准确性，要求收发双方的测量采用的时钟是一致的，否则会由于时钟的误差而导致测量的误差，而通常分组数据传输是不会传输时钟的，因为采用收发双方的时钟同步的方法，会提高测量的成本和复杂性。

二，接收端对每个接收到的数据帧进行校验，如果正确则将无误码帧计数器加1，其值记为Cc；否则将有误码帧计数器加1，值记为Cr；接收的帧的总数C_rx，计算值为C_rx＝Cc+Cr，若假设接收帧数和发送帧数相等，则误帧率通过如下公式计算。

Ct/(Cc+Cr)

该方法存在一个明显的缺陷，即假设接收帧的数量就等同于发送帧的数量，也就是简单地认为有误码和无误码帧的相加就是发送帧数量的总和。而实际的传输链路中，数据损伤存在以下几种可能：

a)多个数据帧由于误码而在接收端被误判为仅有一个误码帧；

b)正确数据帧由于误码而被截断，而接收端检测为不止一个误码帧；

c)链路空闲时，也会由于误码而被检出有误码帧；

d)传输链路中出现帧丢失。

在上述几中情况下，发送端口接收到的总数和接收端检测到的总数并不完全相等，因此造成测量的不准确。另外，如果发送端发送的为测试帧时，接收端对测试帧进行比较的方法测量误帧率，此时由于在整个链路中传输的是测试帧，因此要在中断业务的条件下作这个测试。

三，如果要在不中断业务的条件下进行误帧率测量，有一种方法是在每个帧内增加一个帧序号，在接收端通过帧序号检测，判断链路上是否有帧被丢失。由于该方法需要在每个帧中添加序号，即额外增加了每个帧的长度，因此会增大带宽的占用。假设一个平均20字节帧长的数据，额外加入2个字节的帧序号信息，则额外增加了10％的带宽消耗。同时，加入帧序号信息导致帧长度加大，在相同误码率的情况下，也更容易受到干扰，同时也提高了误帧的概率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种传输链路中误帧率的测量装置及方法，在不中断业务的情况下，准确测量传输链路中的误帧率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种传输链路中误帧率的测量装置，该装置包括彼此相连的数据发送端处理部分和数据接收端处理部分，其中

数据发送端处理部分，持续生成维护帧并将其插入到传输链路中，其中所述维护帧携带数据发送端在插入该维护帧时刻已发送的总帧数信息；

数据接收端处理部分，当需要进行误帧率测量时，分别读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的总帧数信息，并统计所述测量周期内数据接收端正确接收的帧个数，计算误帧率。

进一步地，上述数据发送端进一步包括相互连接的发送帧计数器104和维护帧插入单元105，发送帧计数器104与数据发送端相连，其中

发送帧计数器104，用于统计数据发送端发送的总帧数；

维护帧插入单元105，用于根据预设规则定期生成所述维护帧并将其插入到传输链路中。

所述定期生成所述维护帧是指，所述维护帧插入单元在一定时间间隔或者一定帧间隔内生成所述维护帧。

进一步地，上述数据接收端处理部分进一步包括相互连接的维护帧抽取单元106和接收帧计数器107，以及分别与维护帧抽取单元106和接收帧计数器107相连的误帧率计算单元108，接收帧计数器107与数据接收端相连，其中

维护帧抽取单元106，根据误帧率计算单元108的通知分别读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的总帧数信息C₁、C₂；

接收帧计数器107，根据维护帧抽取单元106的通知统计在一个测量误帧率周期内接收端接收的无误帧的个数C_n；

误帧率计算单元108，定期通知维护帧抽取单元106进行误帧率测量，根据测量误帧率周期内的C₁、C₂、C_n值计算该周期内的误帧率。

所述代表测量周期开始和终止位置的维护帧指，维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起和结束通知后第一次抽取到的维护帧，或者指维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起和结束通知前最后一次抽取到的维护帧。

其中，所述维护帧还包括所述数据发送端插入所述维护帧的时间间隔或者帧间隔、帧类别标识以及校验信息。

本发明还公开了一种传输链路中误帧率的测量方法，数据发送端在传输链路中持续插入携带数据发送端发送的总帧数信息的维护帧；

当数据接收端需要进行误帧率测量时，从所述传输链路中分别读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧所携带的发送端发送总帧数信息，同时统计该测量周期内其所正确接收的帧个数；

误帧率测量结束后，所述数据接收端根据所述代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的发送端发送总帧数信息，以及该测量周期所述数据接收端正确接收的帧个数，计算该测量周期内所述传输链路的误帧率。

进一步地，上述方法中，所述数据发送端通过发送帧计数器统计其发送的总帧数，并通过维护帧插入单元定期生成携带所述发送总帧数信息的维护帧并将该维护帧插入到所述传输链路中。

其中，所述维护帧插入单元在一定时间间隔或者一定帧间隔内生成所述维护帧。

进一步地，上述方法中，所述数据接收端通过误帧率计算单元发起误帧率测量，并从维护帧抽取单元获取代表测量周期开始位置的维护帧中携带的总帧数信息C₁；

所述数据接收端通过接收帧计数器对其正确接收的帧个数C_n进行统计；

测量结束时，所述数据接收端从维护帧抽取单元获取代表测量周期终止位置的维护帧中携带的总帧数信息C₂；

所述数据接收端通知所述接收帧计数器停止统计；

所述误帧率计算单元根据所述测量误帧率周期内的C₁、C₂、C_n值计算该测量周期内所述传输链路的误帧率。

其中，所述代表测量周期开始和终止位置的维护帧指，维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起和结束通知后第一次抽取到的维护帧，或者指维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起和结束通知前最后一次抽取到的维护帧。

所述维护帧包括所述数据发送端插入所述维护帧的时间间隔或者帧间隔、帧类别标识以及校验信息。

与传统的方式相比，本发明有以下的优点：

1、本发明在测量链路误帧率的同时，现有的业务不会中断，避免了由于测试而造成需要中断业务的损失。

2、现有技术仅在接收端统计误帧率，不能获得发送端发送的帧数量的准确信息，故不能真实反应误帧水平，而本发明技术方案则将发送侧发送的帧总数信息，实时地传输到接受侧，因此不会造成统计的偏差。

3、本发明技术方案对传输带宽的占用可以灵活设置，可以做到忽略不计。其中插入维护帧的时间间隔没有限制，完全利用了空闲的带宽。只要带宽利用率不是100％，就能够轻而易举地插入维护帧进行测量。如一个10000帧/秒数量的链路，选择每秒插入一个维护帧，则测量的最小间距设置为1秒，同时带宽的占用率就只有1/10000。

4、现有技术在误帧率大于10^-3时，往往由于误帧太多而无法完整地进行统计测量。而本发明只要误帧率不为100％，能够检出两个维护帧，就能计数出误帧率，具有高可靠性。

5、本发明技术方案可以进行同时进行中长期和短期的误帧测量，减小维护帧发送间隔，可以得到小时间段的误帧水平。同时，只要计数值的总帧数字段采用更多的比特来表示，就能够测量一个足够长时间内误帧。如一个平均帧速率为10000帧/秒的链路，需要连续测试一年误帧，则帧总数为10000×60(秒)×60(分)×24(小时)×365＝315360000000，十六进制表示为496CEBB800，维护帧的帧总数字段只要长度设置为五字节整数，就可以表示。

6、本发明技术方案从数据发送端到数据接收端，插入和提取维护帧的工作都已经完成，在接收端恢复了发送端的数据流，如图1中的a点和c点，业务的数据流没有发生改变，从而实现了透明传输。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2(a)是图1所示装置中发送端发送的原始业务帧数据流示意图；

图2(b)是图1所示装置中维护帧插入105插入维护帧后的数据流示意图；

图2(c)是图1所示装置中接收端经过维护帧抽取后恢复得到的原始业务帧数据流示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明技术方案作进一步详细说明。

一种传输链路中误帧率的测量装置如图1所示，包括通过传输链路102连接的数据发送部分以及数据接收部分，其中数据发送部分包括依次连接的数据发送端101、发送帧计数器104以及维护帧插入单元105；数据接收部分包括依次连接的维护帧抽取单元106、接收帧计数器107、数据接收端103，以及分别与维护帧抽取单元106、接收帧计数器107相连的误帧率计算单元108，其中数据发送部分的维护帧插入单元105通过传输链路102与数据接收部分的维护帧抽取单元106相连。

数据发送端101，用于发送业务帧，与现有的数据发送装置相同；

数据接收端103，用于接收业务帧，与现有的数据接收装置相同；

发送帧计数器104，对数据发送端101发送的业务帧的个数进行计数；

维护帧插入单元105，用于根据预设规则定期生成维护帧并将其插入到传输链路中，其中维护帧插入单元在一定时间间隔或者一定帧间隔内定期生成所述维护帧，维护帧携带数据发送端在插入该维护帧时刻已发送的总帧数、数据发送端插入维护帧的时间间隔或者帧间隔、帧类别标识以及校验信息等；

维护帧抽取单元106，用于从传输链路中抽取出维护帧，并根据误帧率计算单元108发起的误帧率测量，读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的总帧数信息，同时，该单元抽取并读取代表测量周期开始位置的维护帧时通知接收帧计数器107开始工作，在该单元抽取并读取代表测量周期终止位置的维护帧时则通知接收帧计数器107停止工作；

其中，代表测量周期开始位置的维护帧可以是，维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起通知后第一次抽取到的维护帧，也可以是维护帧抽取单元106收到误帧率测量通知前最后一次抽取到的维护帧；而同样的，代表测量周期终止位置的维护帧可以是，维护帧抽取单元106收到误帧率测量结束通知后第一次抽取到的维护帧，也可以是维护帧抽取单元106收到误帧率测量结束通知前最后一次抽取到的维护帧。

接收帧计数器107，根据维护帧抽取单元106的通知，通过对业务帧进行帧校验从而统计数据接收端正确接收的帧个数，当发起新的误帧率测量操作时，该计算数将清空其所计录帧个数；

误帧率计算单元108，用于向维护帧抽取单元106发起误帧率测量控制，在一次测量结束后，根据维护帧抽取单元106读取测量周期内第一次和最后一次抽取的维护帧中携带的总帧数C1、C2，以及接收帧计数器107的统计的数据接收端正确接收的帧个数CN，计算误帧率。

上述装置在实现传输链路中误帧率的测量过程中，图1所示a，b，c三点的数据流如图2所示，其中，图2(a)为发送端101发送的原始业务帧数据流；图2(b)为维护帧插入单元105插入维护帧F₀......F_m......F_n后，得到的数据流；图2(c)为接收端103通过维护帧抽取单元106后，恢复的帧数据流。

上述装置在实现传输链路中误帧率的测量过程中，图1所示的a点处数据只包含了原始业务数据帧，如图2(a)所示；当经过维护帧插入单元105后，线路上插入了维护帧，其中，发送帧计数器104将其计算的发送总帧数信息C₀......C_m......C_n的计数值分别作为维护帧F₀......F_m......F_n中总帧数字段的信息，如图2(b)所示，0时刻，发送维护帧F₀时，发送帧计数器计算值为C₀，依次发出维护帧F₀，F₁......F_m，F_m+1......F_n，在F_m帧中包含的总帧数字段计数值为C_m，在F_n帧中包含的总帧数字段计数值则为C_n。

当图2(b)所示的数据流经过传输链路102到达接收端时，维护帧抽取单元106搜索到维护帧，例如初始获得的维护帧是F_m，则维护帧抽取单元106可知此时总帧数值为C_m，并通知接收帧计数器107开始计数。同时维护帧抽取单元106，还负责将维护帧F_m从传输数据流中删除，仅让业务数据帧通过图1所示的c点，因此，c点处的数据流如图2(c)所示，已经恢复为图1中a点处数据发送端所发出的数据流。

其中，维护帧插入单元105的插入间隔，即维护帧中携带的数据发送端插入维护帧的时间间隔或者帧间隔信息，可根据具体应用的需要调整，而检测和测量误帧率的时间间隔则由误帧率计算单元108控制，可以根据需要动态调整测量的间隔，当然检测和测量误帧率的时间间隔一定大于维护帧插入单元105的插入间隔。例如，链路空闲时，可以增加维护帧的插入密度，充分利用空闲带宽；而当链路带宽忙时，则可以减少维护帧的插入，避免与业务数据挤占带宽。上述维护帧插入的最小间隔没有限制，可以连续插入多个相同的维护帧，例如，在测试开始和测试结束这两个时间点，采用不间断连续插入多个维护帧的方式，便于接收侧捕获。

上述实现误帧率测量的处理过程具体包括以下步骤：

步骤A，零时刻起，维护帧插入单元105生成一个初始的维护帧，即该维护帧的起始标号为0，同时启动发送帧计数器104，即数据发送端101每发送一个数据帧时，发送帧计数器104计数器加1；

步骤B，维护帧插入单元105不断生成维护帧，并将生成的维护帧依次插入到传输链路中；

该步骤中，维护帧至少包含以下的字段：

总帧数字段，携带当前时该发送端所发送的帧的总数信息，从发送帧计数器104获得的计算值；

帧头字段，用于给维护帧抽取单元106识别维护帧；

校验字段，用于给维护帧抽取单元106校验维护帧的正确性和完整性。该字段包含的计算值的表达范围，要能够表示系统所能够分辨的最小误帧率。如32比特的计数值，能够表示最小1/2³²的误帧率即2.3×10^-10；

当然，在其它实施例中，维护帧在包含上述信息的基础上还可以包括数据发送端插入维护帧的时间间隔信息，其中插入维护帧的时间间隔可根据具体应用的进行调整，优选方案是，为维护帧插入单元105增加一定时器，从而可定时生成维护帧并将其插入到传输链路中；维护帧插入单元105也可以。

步骤C，维护帧抽取单元106在传输链路上搜索并提取维护帧；

步骤D，误帧率计算单元108通知维护帧抽取单元106开始误帧率测量；

步骤E：维护帧抽取单元106收到误帧率测量的发起通知后，检测并抽取传输链路中代表测量周期开始位置的维护帧Fm，并记录维护帧F_m中起始发帧总数值C₁，同时，维护帧抽取单元106通知接收帧计数器107开始计数；

本实施例中，代表测量周期开始位置的维护帧指维护帧抽取单元106收到误帧率测量的发起通知后，检测到的第一个维护帧；而在其它实施例中，代表测量周期开始位置的维护帧也可以指维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起通知前，收到的最后一个维护帧。

步骤F，接收帧计数器107收到通知后将保存的计数值清零，并开始记录数据接收端收到的无误码帧数Cc；

在其它实施例中，该接收帧计数器107也可以在收到测量结束后将已保存的计数值清零。

该步骤中，接收帧计数器107每收到一帧就对其进行校验，通过校验的帧即为无误码率帧，则Cc+1。

步骤G：误帧率计算单元108通知维护帧抽取单元106误帧率测量结束；

步骤H，维护帧抽取单元106收到通知后，读取代表测量周期终止位置的维护帧Fn，记录该维护帧中起始发帧总数值C2，同时，维护帧抽取单元106通知接收帧计数器107停止计数；

在本实施例中，代表测量周期终止位置的维护帧指维护帧抽取单元106收到误帧率测量的结束通知后，检测到的第一个维护帧；而在其它实施例中，代表测量周期开始位置的维护帧也可以指维护帧抽取单元106收到误帧率测量结束通知前，收到的最后一个维护帧。

步骤I，误帧率计算单元108读取维护帧抽取单元106中记录的C₁和C₂值，以及收帧计数器107中记录的C_c值，然后按照如下的误帧率公式计算维护帧F_m到F_n发送期间的传输链路中的误帧率，

FER＝((C₂-C₁)-C_c))/(C₂-C₁)。

从上述实施例可以看出，由于本发明技术方案既可以测量固定速率的传输链路，也可以测试速率不固定的链路，同时可以在中断业务的情况下测试，也可以在不中断业务的情况下测试，并且即使在不中断业务条件下，测量值也能够反映真实的误帧率情况。另外，由于本发明技术方案中引入维护帧，且在传输链路的底层添加和抽取该维护帧，因此误帧率的测量和检测不依赖于上层的应用，这样不会对数据发送和数据接收的业务数据帧产生影响，因此可以在不中断业务的情况下，连续地测量和检测误帧率的情况。同时，本发明中的维护帧携带的信息量少，也就是额外添加的帧长度比较短，因此更少受到数据损伤而造成丢失的概率。值得一提的是，由于维护帧是周期性地发送，在严重误帧的情况下，即使维护帧大量丢失，只要本发明装置能接收到其中两个维护帧，就可以测试到误帧率，这是因为维护帧中帧总数都是以0时刻起的绝对值计数，所以只要收到任意两个维护帧，都能够通过相减，得到两个帧间隔时间内的帧总数，从而保证测量过程更安全可靠。由于本发明中维护帧的间隔是可变的，并且是任意的，所以可以较少维护帧的发送频率，这样就可以大大减少传输带宽的占用。最后，当本发明技术方案中帧计数器中表示的位数足够长，例如，32位的计数器可以统计10^-10次方的误帧率，48位的计数器则可以准确测量到10^-15次方的误帧率，因此本发明与现有的误帧率统计方法相比，可以用于检测更长期的误帧率水平。

上述的具体实施方式仅是为理解本发明方便而提供的优选实施例，不能理解为限定本发明，因此由本发明权利要求所覆盖的一切技术方案均在本发明的要求权利之列。

Claims (12)

1、一种传输链路中误帧率的测量装置，其特征在于，

该装置包括彼此相连的数据发送端处理部分和数据接收端处理部分，其中

数据发送端处理部分，持续生成维护帧并将其插入到传输链路中，其中所述维护帧携带数据发送端在插入该维护帧时刻已发送的总帧数信息；

数据接收端处理部分，当需要进行误帧率测量时，分别读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的总帧数信息，并统计所述测量周期内数据接收端正确接收的帧个数，计算误帧率。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述数据发送端进一步包括相互连接的发送帧计数器(104)和维护帧插入单元(105)，发送帧计数器(104)与数据发送端相连，其中

发送帧计数器(104)，用于统计数据发送端发送的总帧数；

维护帧插入单元(105)，用于根据预设规则定期生成所述维护帧并将其插入到传输链路中。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述定期生成所述维护帧是指，所述维护帧插入单元在一定时间间隔或者一定帧间隔内生成所述维护帧。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述数据接收端处理部分进一步包括相互连接的维护帧抽取单元(106)和接收帧计数器(107)，以及分别与维护帧抽取单元(106)和接收帧计数器(107)相连的误帧率计算单元(108)，接收帧计数器(107)与数据接收端相连，其中

维护帧抽取单元(106)，根据误帧率计算单元(108)的通知分别读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的总帧数信息C₁、C₂；

接收帧计数器(107)，根据维护帧抽取单元(106)的通知统计在一个测量误帧率周期内接收端接收的无误帧的个数C_n；

误帧率计算单元(108)，定期通知维护帧抽取单元(106)进行误帧率测量，根据测量误帧率周期内的C₁、C₂、C_n值计算该周期内的误帧率。

5、如权利要求1或4所述的装置，其特征在于，

所述代表测量周期开始和终止位置的维护帧指，维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起和结束通知后第一次抽取到的维护帧，或者指维护帧抽取单元106收到误帧率测量发起和结束通知前最后一次抽取到的维护帧。

6、如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，

所述维护帧还包括所述数据发送端插入所述维护帧的时间间隔或者帧间隔、帧类别标识以及校验信息。

7、一种传输链路中误帧率的测量方法，其特征在于，

数据发送端在传输链路中持续插入携带数据发送端发送的总帧数信息的维护帧；

当数据接收端需要进行误帧率测量时，从所述传输链路中分别读取代表测量周期开始和终止位置的维护帧所携带的发送端发送总帧数信息，同时统计该测量周期内其所正确接收的帧个数；

误帧率测量结束后，所述数据接收端根据所述代表测量周期开始和终止位置的维护帧中携带的发送端发送总帧数信息，以及该测量周期所述数据接收端正确接收的帧个数，计算该测量周期内所述传输链路的误帧率。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述数据发送端通过发送帧计数器统计其发送的总帧数，并通过维护帧插入单元定期生成携带所述发送总帧数信息的维护帧并将该维护帧插入到所述传输链路中。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述维护帧插入单元在一定时间间隔或者一定帧间隔内生成所述维护帧。

10、如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述数据接收端通过误帧率计算单元发起误帧率测量，并从维护帧抽取单元获取代表测量周期开始位置的维护帧中携带的总帧数信息C₁；

所述数据接收端通过接收帧计数器对其正确接收的帧个数C_n进行统计；

测量结束时，所述数据接收端从维护帧抽取单元获取代表测量周期终止位置的维护帧中携带的总帧数信息C₂；

所述数据接收端通知所述接收帧计数器停止统计；

所述误帧率计算单元根据所述测量误帧率周期内的C₁、C₂、C_n值计算该测量周期内所述传输链路的误帧率。

11、如权利要求7或10所述的方法，其特征在于，

所述代表测量周期开始和终止位置的维护帧指，维护帧抽取单元(106)收到误帧率测量发起和结束通知后第一次抽取到的维护帧，或者指维护帧抽取单元(106)收到误帧率测量发起和结束通知前最后一次抽取到的维护帧。

12、如权利要求7至10任一项所述的方法，其特征在于，

所述维护帧包括所述数据发送端插入所述维护帧的时间间隔或者帧间隔、帧类别标识以及校验信息。

Images