CN101594169A - 用于测量的方法和装备 - Google Patents

Abstract

用于测量的方法和装备。本发明涉及确定通信系统的被测的量，所述被测的量例如是传输延迟或时钟时间的相位差等。在通信系统的两个区域之间沿双向传输方向发送(501、502)测量消息。对沿着至少一个传输方向发送的测量消息计算(503)时间差的值，每个时间差的值是该测量消息在接收处测得的接收时刻与在发送处测得的发送时刻之间的差。使用时间差的值来计算(504)时间差的分布估计，根据该分布估计来计算(504)时间差的最小值的估计。根据所述时间差的最小值的估计及沿相反传输方向发送的至少一个测量消息在发送处测得的发送时刻和在接收处测得的接收时刻来确定(505)所述被测的量。

Description

用于测量的方法和装备

技术领域

本发明涉及一种用于确定通信系统的被测的量(quantity to bemeasured)的方法和装备。所述被测的量例如可以表示传输延迟或时钟时间之间的相位差。本发明还涉及用于确定通信系统的被测的量的通信系统的网络元件和计算机程序。

背景技术

在通信系统中，常常需要执行用于确定通信系统的操作条件和状态的测量。例如，可以执行用于确定通信系统中的元件之间的传输延迟和/或确定并调整所述元件的时钟机构之间的相位差的测量。所述通信系统例如可以是地理上分布的通信网路，通信网络的网络元件表示所述通信系统的网络元件。所述网络元件例如可以是移动通信网络的路由器、交换机、集线器或基站。所述通信网络还可以是单个设备，诸如运营者机房中的通信设备，由通过通信连接器相互连接的单元组成，所述单元在这种情况下表示通信系统的元件。

为了举例说明本发明的背景，将研究通信系统的两个区域，其中的每一个可以表示通信系统的某个设备或由一个或多个设备组成的实体。例如，让我们假设，在区域1中所测得的时钟时间为t_TX1的时刻，从区域1向区域2发送第一测量消息。在区域2中所测得的时钟时间是t_RX2的时刻，在区域2中接收所述第一测量消息。差t_RX2-t_TX1包括两个成分，它们是在所述第一测量消息的发送时刻的区域1和2的时钟时间之间的相位差ψ₁和所述第一测量消息从区域1到区域2的传输延迟D₁。换言之，t_RX2-R_TX1＝ψ₁+D₁。在以上所示的等式中，假设将传输延迟D₁表示为在区域2中测得的时钟时间的变化。例如，让我们假设在区域2中所测得的时钟时间是t_TX2的时刻从区域2向区域1发送第二测量消息。在区域1中所测得的时钟时间是t_RX1的时刻在区域1中接收所述第二测量消息。t_RX1-t_TX2包含两个成分，它们是所述第二测量消息的发送时刻的区域2和区域1的时钟时间之间的相位差ψ₂和所述第二测量消息从区域2到区域1的传输延迟D₂。换言之，t_RX1-t_TX2＝ψ₂+D₂。如果传输延迟D₁和D₂是相等的(D₁＝D₂)且区域1和区域2的时钟时间之间的相位差在所述测量消息的发送时刻之间的时间期间不改变(ψ₁＝-ψ₂)，则可以如下计算区域1和2的时钟时间之间的相位差：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{(t_{\mathrm{RX}2}-t_{\mathrm{TX}1})-(t_{\mathrm{RX}1}-t_{\mathrm{TX}2})}{2}---\left(1\right)$

其中，ψ＝ψ₁＝-ψ₂。可以将时钟时间之间所确定的相位差用于调

通信系统的时钟机构的作。用这些假设，可以如下计算区域1和2之间的数据传输延迟：

$D=\frac{t_{\mathrm{RX}2}-t_{\mathrm{TX}1}+t_{\mathrm{RX}1}-t_{\mathrm{TX}2}}{2}---\left(2\right)$

其中，D＝D₁＝D₂。例如，在技术规范IEEE 1588v2(电气和电子工程师协会)中已描述了根据以上所示的示例的 决方案。

在帧交换通信系统中，将上述测量消息作为帧来传送，所述帧可以是例如IP(网际协议)包、ATM(异步传输模式)帧、以太网帧、MPLS(多协议标签交换)帧、帧中继帧或某些其它数据传输协议的帧。如上所述，通过等式(1)来计算时钟时间的相位差是基于这样的假设，即在不同区域中测得的时钟时间的相位差在测量消息的发送时刻之间的时间期间不改变且沿不同方向的传输延迟相等。现代时钟机构通常具有如此高的质量，以致于关于时钟时间之间的相位差的假设通常是基本精确的。然而，在帧交换通信网络中，关于传输延迟的假设常常不够精确，因为传输延迟包括明显的随机型部分，并且路由到相反传送方向的数据传输路径可以具有不同的长度。此外，所述随机型部分是由于网络元件中的发送缓冲器和/或接收缓冲器中的数据传输帧所经历的排队延迟而引起的。

公开文本EP 1455473 A2和WO 2005/020486 A1公开了一种 决方案，其中仅仅以具有观 到的最小传输延迟的测量消息所表示的信息为基础来执行测量和调 。从在观 预定长度的时间段期间接收到的测量消息之中选择具有观 到的最小传输延迟的每个测量消息。当通信网络在轻负载下时，具有观 到的最小传输延迟的测量消息不一定非要在网络元件的发送缓冲器和/或接收缓冲器中排队等待相当长的时间量。换言之，当具有观 到的最小传输延迟的测量消息到达缓冲器时，所述发送缓冲器和/或接收缓冲器已经是空的或几乎是空的。因此，可以用该 决方案来减少随机型排队延迟对测量和调 的干扰作用。通信系统的负载越重，网络元件的发送缓冲器和/或接收缓冲器是空的或几乎为空的情况就越罕见。当通信网络上的负载 加时，在固定长度的观 时间段期间发生的测量消息的最小传输延迟越来越罕见地是那种不包含随机型排队延迟的传输延迟。

在涉及以上所示等式(1)和(2)的示例中，第一测量消息和第二测量消息均必须在经历尽可能小的传输延迟的测量消息之中。为了第一测量消息将表示已经历足够小的传输延迟的测量消息的目的，常常需要发送大量的测量消息并选择接收和发送时刻之间的差最小的测量消息作为第一测量消息。类似地，为了第二测量消息将表示已经历足够小的传输延迟的测量消息，常常需要发送大量的测量消息并选择接收和发送时刻之间的差最小的测量消息作为第二测量消息。所需的所述大量测量消息使得测量和基于测量的可能调 变，并且还 加通信系统压力。另一方面，测量消息的数目上的折衷降低测量和基于该测量的可能调 的精确度。

发明内容

本发明涉及一种新的用于确定通信系统的被测的量的方法。所述被测的量可以表示例如传输延迟或时钟时间之间的相位差。根据本发明的方法包括以下步：

-从所述通信系统的第一区域向所述通信系统的第二区域发送第一测量消息，以及

-从所述第二区域向所述第一区域发送第二测量消息，

-对第一测量消息计算时间差的值，与每个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，

-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算发生频率指示字，发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用曲线拟合所述各值范围的发生频率指示字，

-根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及

-根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

所述发生频率指示字构成所述时间差的分布估计，根据所述时间差的分布估计，通过曲线拟合来确定时间差的最小值的估计。所述曲线可以是例如一次多项式(直线)或二次或高次多项式。根据时间差的分布估计所确定的时间差的最小值的估计不一定对应于任何一个所述第一测量消息的接收和发送时刻之间的差。所述时间差的最小值的估计是接收和发送时刻之间的差的近似值，所述近似值将在从所述通信系统的第一区域到所述通信系统的第二区域的传输延迟是可能的最小值时的情况下获得。因此，不需要发送如此大量的第一测量消息以致于其中的至少一个将经历足够小的传输延迟。因此，与本文件中先前所述的现有技术解决方案相比，可以减少测量消息的数目。

在通信系统从所述第二区域到所述第一区域的传输方向为轻负载的情况下，只有一个从所述第二区域发送到所述第一区域的(第二)测量消息常常就足够了。当通信系统为不对称负载时，优选地以这样的方式来应用上述方法，即选择在较重负载下的传输方向作为从所述第一区域到所述第二区域的传输方向。另一方面，还可以沿着双向的传输方向发送多个测量消息。在这种情况下，可以在沿着双向的传输方向应用基于上述分布估计的程序，或者可选地，可在一个传输方向应用其中选择在接收和发送时刻之间具有最小差的测量消息的程序。

本发明涉及一种新的用于确定通信系统的被测的量的装备。根据本发明的装备具有处理器系统，其被布置为：

-对已从所述通信系统的第一区域发送到所述通信系统的第二区域的第一测量消息计算时间差的值，与每个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，

-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算发生频率指示字，发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用曲线拟合所述各值范围的发生频率指示字，

-根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及

-根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息已从所述第二区域被发送到所述第一区域，并且所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

本发明还涉及一种新的网络元件，其包括：

-发送机，其用于向通信系统发送数字数据，

-接收机，其用于从所述通信系统接收数字数据，以及

-根据本发明的装备，其用于确定所述通信系统的被测的量。

本发明还涉及一种新的用于确定通信系统的被测的量的计算机程序。根据本发明的计算机程序包括可由可编程处理器来执行的指令：

-用于指示所述可编程处理器对已从所述通信系统的第一区域发送到所述通信系统的第二区域的第一测量消息计算时间差的值，与每个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，

-用于指示所述可编程处理器将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-用于指示所述可编程处理器对每个值范围计算发生频率指示字，发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用于指示所述可编程处理器用曲线拟合所述各值范围的发生频率指示字，

-用于指示所述可编程处理器根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及

-用于指示所述可编程处理器根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息已从所述第二区域被发送到所述第一区域，并且所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

本发明的各种实施例的特征在于从属权利要求中所阐述的内容。

附图说明

下面将参照表现为示例和附图的实施例来更详细地描述本发明的实施例和优点，在附图中：

图1示出通信系统，根据本发明的实施例的装备被连接到该通信系统以用于确定所述通信系统的被测的量，

图2是消息发送图，其示出在图1所示的通信系统中在以示例方式提出的情况下根据本发明的某些实施例的装备的操作，

图3a和3b示出在根据本发明的某些实施例的装备中通过曲线拟合而根据时间差的分布估计来确定时间差的最小值的估计，

图4示出根据本发明的实施例的网络元件，

图5是根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的方法的流程图，以及

图6是根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的方法的流程图。

具体实施方式

图1是通信系统100的示例，根据本发明实施例的装备已被连接到该通信系统100以用于确定所述通信系统的被测的量。所述被测的量可以表示例如通信系统的不同部分之间的传输延迟或通信系统的不同部分中的时钟时间之间的相位差。通信系统的第一区域101包括元件112和111，其已被布置为使用第一时钟机构107所产生的第一时钟时间。通信系统的第二区域102包括元件108、109和110，其已被布置为使用第二时钟机构106所产生的第二时钟时间。画交叉线的椭圆103表示通信系统的其它部分。例如，通信系统100可以是地理上分布的通信网络。另外，元件108至112可以是通信网路的网路元件，诸如移动电话网路的路由器、交换机、集线器或基站。区域101也可以表示单个元件，诸如移动电话网络的路由器、交换机、集线器或基站。类似地，区域102可以表示单个网络元件。通信系统100还可以是单个设备，诸如操作员机房中的通信设备，其由通过通信连接器而相互连接的单元组成，所述单元在这种情况下表示通信系统的元件108至112。

用于确定通信系统的被测的量的装备包括处理器系统，在图1所示的本发明的实施例中，该处理器系统包括一个或多个处理器104、105和113。更概括地说，所述处理器系统可以包括设置在通信系统中的不同位置上的处理器，或者该处理器系统可以由集中地设置的一个或多个处理器组成。

图2是消息发送图，其示出在图1所示的通信系统中表现为示例的情况下根据本发明的某些实施例的装备的操作。从区域101(图1)向区域102发送多个第一测量消息md(1)，...，md(N)，并且在区域101中测得的它们的发送时刻是t_TX1(1)，...，t_TX1(N)，在区域102中测得的接收时刻是t_RX2(1)，...，t_RX2(N)。从区域102向区域101发送第二测量消息mg(1)，并可能发送一个或多个第三测量消息mg(2)，...，mg(M)，其在区域102中测得的发送时刻是t_TX2(1)，...，t_TX2(M)，在区域101中测得的接收时刻是t_RX1(1)，...，t_RX1(M)。沿不同的传输方向传送的测量消息的数目N和M可以是相等或不同的。

通信系统100可以是帧交换通信系统，其中在数据传输帧中发送上述测量消息。所述数据传输帧可以是例如IP(网际协议)包、ATM(异步传输模式)帧、以太网帧、MPLS(多协议标签交换)帧、帧中继帧或某些其它数据传输协议的帧。通信系统100还可以是时隙交换通信系统，其中所述测量消息可以是例如具有预定位模式的位序列。

所述处理器系统被布置为对所述第一测量消息md(1)，...，md(N)计算时间差E1的值。与每个测量消息md(i)(i＝1，2，...，N)有关的所述时间差E1的值E1(i)本质上是测量消息md(i)在区域102中测得的接收时刻t_RX2(i)与在区域101中测得的发送时刻t_TX1(i)之间的差，即E1(i)＝t_RX2(i)-t_TX1(i)。已根据时钟机构107所产生的时钟时间测量所述发送时刻，并且已根据时钟机构106所产生的时钟时间测量所述接收时刻。该处理器系统被布置为根据时间差的值来计算所述时间差的最小值的估计E1_min。

图3a示出所述时间差的最小值的估计E1_min的确定。所述处理器系统被布置为将时间差的值E1(i)(i＝1，2，...，N)分类为具有预定下限和上限Ha_n和Ha_n+1的值范围H_n(n＝1，2，...，L)，并对每个值范围形成发生频率指示字，其与属于所述值范围的时间差的值的数目成比例。所述值范围不必具有相等的长度。不同值范围的发生频率指示字(诸如333、334和335)构成时间差E1的分布估计。所述处理器系统被布置为用曲线331来拟合所述值范围的发生频率指示字。在图3a所示的示例中，用该曲线来拟合表示所述时间差的变化范围的下半部分的值范围的发生频率指示字。曲线331可以是例如多项式，可以通过例如最小二乘法用其来拟合发生频率指示字的值。所述处理器系统被布置为指定对应于曲线331的零点332的时间差E1的值作为时间差的最小值的估计E1_min。根据时间差的分布估计而确定的时间差的最小值的估计E1_min不一定对应于任何一个测量消息md(1)，...，md(N)的接收和发送时刻之间的差。根据时间差的分布估计而确定的时间差的最小值的估计E1_min是接收和发送时刻之间的差的近似值，该近似值将在从区域101到区域102的传输延迟是可能的最小值的情况下获得。

在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为使用函数F的一部分曲线图作为所述曲线，函数F的表达式包含可设置参数，并且函数F具有以下性质(a)和(b)：

(a)存在实数x0，使得所述函数F和所述函数的导数F′在实数x0均为零，实数x0的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以及

(b)存在实数x1＞x0，使得所述函数的所述导数F′和二阶导数F″在从x0至x1的开集范围内均为正。

所述函数F可以是例如F＝A×(x-B)ⁿ的形式，其中n(＝2)、A和B是所述可设置参数。另外，使F(x0)＝F′(x0)＝0的所述实数x0是B。图3b示出所述时间差的最小值的估计E1_min的确定。曲线331表示函数F的一部分曲线图。从图3b可以看出，可以用具有上述性质(a)和(b)的函数来模拟特别是在重负载的通信系统中发生的现象，在该现象中时间差的最小值很少发生。时间差的最小值的很少发生表现为这样的事实，即时间差的密度函数关于时间差的导数非常小，接近时间差的最小值。所述处理器系统被布置为根据值范围的所述发生频率指示字(333、334和335)来确定所述可设置参数的值并将对应于曲线331的零点332的所述x0设置为时间差E1的最小值的估计。例如，可以通过最小二乘法来确定所述可设置参数的值。

所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计E1_min和与第二测量消息mg(1)(图2)有关的信息来确定通信系统100的被测的量。所述信息基于所述测量消息mg(1)在区域102中测得的发送时刻t_TX2(1)和在区域101中测得的接收时刻t_RX1(1)。下面将给出确定被测的量的一些示例性方法。

在根据本发明的装备中，所述处理器系统被布置用来确定区域101(图1)和区域102之间的传输延迟D，该传输延迟D在这种情况下表示通信系统100的被测的量。所述处理器系统被布置为通过以下等式来确定所述传输延迟D：

$D=\frac{{E1}_{\min }+t_{\mathrm{RX}1}\left(1\right)-t_{\mathrm{TX}2}\left(1\right)}{2}---\left(3\right)$

其中，t_TX2(1)和t_RX1(1)是第二测量消息mg(1)(图2)在区域102中测得的发送时刻和在区域101中测得的接收时刻。E1_min是时间差t_RX2-t_TX1的最小值的估计，因此，等式(3)对应于本文件中先前给出的等式(2)。

在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为确定区域101(图1)和区域102的时钟时间之间的相位差ψ，该相位差ψ在这种情况下表示通信系统100的被测的量。所述处理器系统被布置为通过以下等式来确定所述相位差ψ：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-(t_{\mathrm{RX}1}\left(1\right)-t_{\mathrm{TX}2}\left(1\right))}{2}---\left(4\right)$

其中，t_TX2(1)和t_RX1(1)是第二测量消息mg(1)(图2)在区域102中测得的发送时刻和在区域101中测得的接收时刻。E1_min是时间差t_RX2-t_TX1的最小值的估计，因此，等式(4)对应于本文件中先前给出的等式(1)。

在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为对所述第二测量消息mg(1)(图2)和至少一个第三测量消息mg(2)，...，mg(M)计算第二时间差E2的值。与每个测量消息mg(j)(j＝1，2，...，M)有关的所述第二时间差E2的值E2(j)本质上是测量消息mg(j)在区域101中测得的接收时刻t_RX1(i)与在区域102中测得的发送时刻t_TX2(j)之间的差，即E2(j)＝t_RX1(i)-t_TX2(j)。已根据时钟机构106所产生的时钟时间测量所述发送时刻，并已根据时钟机构107所产生的时钟时间测量所述接收时刻。该处理器系统被布置为根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间差的最小值的估计E2_min。例如，所述处理器系统可以被布置为选择所述第二时间差的值的最小值，并使用所选第二时间差的最小值作为所述第二时间差的最小值的估计E2_min，或者所述处理器系统可以被布置为根据已参图3a和/或3b所述的内容计算所述第二时间差E2的分布的估计，并根据所述分布的估计来确定地第二时间差的最小值的估计E2_min。所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计E1_min和所述第二时间差的最小值的估计E2_min来确定通信系统100的被测的量。下面将给出确定被测的量的一些示例性方法。

在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为通过以下等式来确定区域101(图1)和区域102之间的传输延迟D：

$D=\frac{{E1}_{\min }+{E2}_{\min }}{2}---\left(5\right)$

E1_min是时间差t_RX2-t_TX1的最小值的估计，且E2_min是时间差t_RX1-t_TX2的最小值的估计，因此等式(5)对应于本文件中先前给出的等式(2)。

在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为通过以下等式来确定区域101(图1)和区域102的时钟时间之间的相位差ψ：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-{E2}_{\min }}{2}---\left(6\right)$

E1_min是时间差t_RX2-t_TX1的最小值的估计，且E2_min是时间差t_RX1-t_TX2的最小值的估计，因此等式(6)对应于本文件中先前给出的等式(1)。

在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置用来根据通信网络的被测的量来调时钟机构106和/或时钟机构107，所述的数量优选地是所述相位差ψ。

可以以许多不同的方式来分布根据本发明的实施例的装备的作，或者可以以集中的方式来执行所述作。例如，可以从区域101和102向位于所述区域外部的单元114传送测量消息的发送和接收时刻t_TX1(1)，...，t_TX1(N)，t_TX2(1)，...，t_TX2(M)，t_RX1(1)，...，t_RX1(M)，t_RX2(1)，...，t_RX2(N)(图2)，所述单元包含根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的处理器系统。位于单元114中的处理器系统可以由一个处理器113或许多连接在一起的处理器组成。还可以将在区域102中测得的接收时刻t_RX2(1)，...，t_RX2(N)和发送时刻t_TX2(1)，...，t_TX2(M)(图2)传送到区域101，区域101包含根据本发明的实施例的处理器系统。位于区域101中的处理器系统可以由一个处理器105或许多连接在一起的处理器组成。还可以将在区域101中测得的接收时刻t_RX1(1)，...，t_RX1(M)和发送时刻t_TX1(1)，...，t_TX1(N)(图2)传送到区域102，区域102包含根据本发明的实施例的处理器系统。位于区域102中的处理器系统可以由一个处理器104或许多连接在一起的处理器组成。

在根据本发明的装备中，所述处理器系统包括位于区域101中的处理器105和位于区域102中的处理器104。处理器104被布置用来从每个接收到的测量消息md(i)(i＝1，...，N)中读取在区域101中测得的发送时刻t_TX1(i)。因此，假设处理器105或通信系统100被布置为将所考虑的测量消息的发送时刻t_TX1(i)包括在每个测量消息md(i)中。处理器104被布置为对每个接收到的测量消息md(i)计算时间差的值，并计算时间差的最小值的估计E1_min。处理器105被布置用来指示元件111(或112)把对于接收到的测量消息mg(1)在区域101中测得的接收时刻t_RX1(1)发送到区域102。图2所示的数据消息DM描绘指示所述接收时刻t_RX1(1)的信息从区域101到区域102的传送。例如，处理器104被布置为根据等式(3)和/或等式(4)基于测量消息mg(1)的所述时间差的最小值的估计E1_min及发送和接收时刻t_TX2(1)和t_RX1(1)来确定通信系统的被测的量。处理器104还被布置为根据所述被测的量来调时钟机构106。在这种情况下，时钟机构107可以充当主时钟，且时钟机构106可以充当从时钟，由此，使从时钟所产生的时钟时间与时钟机构107所产生的时钟时间同步。

在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统包括位于区域101中的处理器105和位于区域102中的处理器104。处理器105被布置为从每个接收到的测量消息md(i)(i＝1，...，N)中读取在区域101中测得的发送时刻t_TX1(i)。同样地，处理器104被布置为从每个接收到的测量消息mg(j)(j＝1，...，M)中读取在区域102中测得的发送时刻t_TX2(j)。因此，假设处理器104和105或通信系统100被布置为在每个测量消息中写入测量消息的发送时刻，已在所考虑的测量消息的发送位置处测量所述发送时刻。处理器104被布置为对每个接收到的测量消息md(i)计算时间差的值，并计算时间差的最小值的估计E1_min。类似地，处理器105被布置为对每个接收到的测量消息mg(j)计算第二时间差的值，并计算第二时间差的最小值的估计E2_min。处理器105被布置为指示元件111(或112)将所述第二时间差的最小值的估计E2_min发送到区域102。例如，处理器104被布置为根据等式(5)和/或等式(6)基于所述时间差的最小值的估计E1_min和所述第二时间差的最小值的估计E1_min来确定通信系统的被测的量。处理器104还可以被布置为根据所述被测的量来调时钟机构106。

图4示出根据本发明的实施例的网络元件400，其可以是例如IP(网际协议)路由器、MPLS(多协议标签交换)交换机、ATM(异步传输模式)交换机、以太网交换机或上述各项中的一个或多个的组合。网络元件包括用于向通信系统403发送数字数据的发送机441、和用于从所述通信系统接收数字数据的接收机442。网络元件包括根据本发明的实施例的用于确定被测的量的装备440。被测的量可以表示例如属于通信系统403的网路元件与第二网路元件之间的数据传输延迟，或网路元件与所述第二网路元件的时钟时间之间的相位差。装备440包括由一个或多个处理器组成的处理器系统。所述处理器系统被布置为对已在网路元件中接收到的测量消息计算时间差的值。与每个测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在网路元件中测得的接收时刻与在通信系统403中测得的发送时刻之间的差。接收机442被布置为接收数据，该数据指示在网络元件中接收到的测量消息的发送时刻。单元443被布置为从接收到的数据中读取所述发送时刻。例如，每个接收到的测量消息可以包括指示所考虑的测量消息的发送时刻的信息。所述处理器系统被布置为：

-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算发生频率指示字(图3a和3b中的333、334、335)，其与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用曲线(图3a和3b中的331)拟合所述值范围的发生频率指示字，以及

-根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计。

所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计和与从网络元件发送的一个或多个测量消息有关的信息来确定所述被测的量。所述信息是基于一个或多个发送的测量消息在网络元件中测得的发送时刻和在通信系统403中测得的接收时刻。接收机442被布置为接收与所述接收时刻有关的信息，且单元443被布置为从接收到的数据中读取所述信息。

在根据本发明的实施例的网络元件中，接收机442被布置为接收信息，该信息指示对于从网络元件发送的测量消息来说在通信系统403中测得的接收时刻，且单元443被布置为从接收到的数据中读取所述接收时刻。装备440的处理器系统被布置为对从网络元件发送的至少两个测量消息计算第二时间差的值。与每个发送的测量消息有关的所述第二时间差的值本质上是对于所考虑的测量消息来说在通信系统403中测得的接收时刻与在网络元件中测得的发送时刻之间的差。处理器系统被布置为根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间差的最小值的估计。所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计和所述第二时间差的最小值的估计来确定被测的量。

在根据本发明的实施例的网络元件中，接收机442被布置为接收对从网络元件发送的测量消息已计算的第二时间差的最小值的估计，且单元443被布置为从接收到的数据中读取所述第二时间差的最小值的估计。装备440的处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计和所述第二时间差的最小值的估计来确定所述被测的量。

根据本发明的实施例的网络元件包括调 单元444，其被布置为根据所述被测的量来调 网络元件中的时钟机构406。

在根据本发明的实施例的网络元件中，发送机441被布置为向通信系统403发送数据传输帧，接收机442被布置为从通信系统接收数据传输帧，且单元443被布置为从接收到的数据传输帧中读取对于通信系统403中的数据传输帧所测得的发送时刻。

图5是根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的方法的流程图。被测的量可以表示例如数据传输延迟或时钟时间之间的相位差。在步 501中，从所述通信系统的第一区域A向所述通信系统的第二区域B发送第一测量消息M(AB)。在步 502中，从所述第二区域B向所述第一区域A发送第二测量消息M(BA)。在步 503中，对所述第一测量消息M(AB)计算时间差的值。与每个测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域B中测得的接收时刻与在第一区域A中测得的发送时刻之间的差。在步504中，如下根据所述时间差的值来计算所述时间差的最小值的估计E1_min：

-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算发生频率指示字(图3a和3b中的333、334、335)，其与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用曲线(图3a和3b中的331)拟合所述各值范围的发生频率指示字，以及

-将对应于所述曲线的零点(图3a和3b中的332)的所述时间差的值确定为时间差的最小值的估计E1_min。

在步505中，根据所述时间差的最小值的估计E1_min和与所述第二测量消息M(BA)有关的信息来确定所述被测的量，所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域B中测得的发送时刻和在所述第一区域A中测得的接收时刻。

在根据本发明的实施例的方法中，所述曲线是函数F的曲线图的一部分，其优选地是单变量函数，该函数F的表达式包含可设置参数，并且函数F具有以下性质：

-存在实数x0，使得所述函数F和所述函数的导数F′在实数x0均为零，并且实数x0的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以及

-存在实数x1＞x0，使得所述函数的所述导数F′和二阶导数F″在从x0至x1的开集范围内均为正。

根据所述值范围的发生频率指示字来确定所述可设置参数的值，并将所述x0设置为所述时间差的最小值的估计E1_min。例如，可以通过最小二乘法来确定所述可设置参数的值。

图6是根据本发明的另一实施例的用于确定通信系统的被测的量的方法的流程图。在步601中，从所述通信系统的第一区域A向所述通信系统的第二区域B发送第一测量消息M(AB)。在步602中，从所述第二区域B向所述第一区域A发送第二测量消息和至少一个第三测量消息M(BA)。在步 603中，对所述第一测量消息M(AB)计算时间差的值。与每个测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域B中测得的接收时刻与在第一区域A中测得的发送时刻之间的差。在步 613中，对所述第二测量消息和至少一个第三测量消息M(BA)计算第二时间差的值。与每个测量消息有关的所述第二时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第一区域A中测得的接收时刻与在第二区域B中测得的发送时刻之间的差。在步604中，根据所述时间差的值来计算所述时间差的最小值的估计E1_min。在步614中，根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间差的最小值的估计E2_min。在步 605中，根据所述时间差的最小值的估计E1_min和所述第二时间差的最小值的估计E2_min来确定所述被测的量。

在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并通过以下等式来确定所述被测的量：

$D=\frac{{E1}_{\min }+t_{\mathrm{RX}1}-t_{\mathrm{TX}2}}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且t_TX2和t_RX1是所述第二测量消息在所述第二区域B中测得的发送时刻和在所述第一区域A中测得的接收时刻。

在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差ψ，并通过以下等式来确定所述被测的量：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-(t_{\mathrm{RX}1}-t_{\mathrm{TX}2})}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且t_TX2和t_RX1是所述第二测量消息在所述第二区域B中测得的发送时刻和在所述第一区域A中测得的接收时刻。

在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并通过以下等式来确定所述被测的量：

$D=\frac{{E1}_{\min }+{E2}_{\min }}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且E2_min是所述第二时间差的最小值的估计。

在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差ψ，并通过以下等式来确定所述被测的量：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-{E2}_{\min }}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且E2_min是所述第二时间差的最小值的估计。

在根据本发明的实施例的方法中，选择所述第二时间差的值中的最小值，并使用所选第二时间差的最小值作为所述第二时间差的最小值的估计E2_min。

在根据本发明的实施例的方法中，如下计算所述第二时间差的最小值的估计E2_min：

-将所述第二时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算第二发生频率指示字，其与属于所述值范围的第二时间差的值的数目成比例，

-用第二曲线来拟合所述各值范围的发生频率指示字，以及

-将对应于所述曲线的零点的所述第二时间差的值确定为所述第二时间差的最小值的估计E2_min。

在根据本发明的实施例的方法中，所述测量消息采取替代选择之一的形式：IP(网际协议)分组、ATM(异步传输模式)帧、以太网帧、MPLS(多协议标签交换)帧、以及帧中继帧。

在根据本发明的另一实施例的方法中，所述测量消息是具有预定位模式的位序列。

根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的计算机程序包括可由可编程处理器执行的指令：

-用于指示所述可编程处理器对已从所述通信系统的第一区域发送到所述通信系统的第二区域的第一测量消息计算时间差的值，与每个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，

-用于指示所述可编程处理器将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-用于指示所述可编程处理器对每个值范围计算发生频率指示字(图3a和3b中的333、334、335)，其与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用于指示所述可编程处理器用曲线(图3a和3b中的331)拟合所述各值范围的发生频率指示字，

-用于指示所述可编程处理器根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及

-用于指示所述可编程处理器根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息已从所述第二区域被发送到所述第一区域，并且所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

根据本发明的实施例的计算机程序被保存在诸如光盘(CD、压缩磁盘)等可由处理单元读取的存储装置中。

根据本发明的实施例的计算机程序被编码成可以从诸如因特网等通信网络接收的信号。

正如对本领域的技术人员来说显而易见的那样，本发明及其实施例不限于上述实施例的例子，而是可以在独立权利要求的范围内修改本发明及其实施例。权利要求中所使用的诸如“装备包括处理器系统”等与特性特征的存在有关的表达方式是开放性的，即表示这些特性特征不排除独立权利要求中未表述的其它特性特征的存在。

Claims (29)

1.一种用于确定通信系统(100)的被测的量的装备，该装备包括处理器系统(104、105)，所述处理器系统(104、105)被布置用于对各第一测量消息计算时间差的值，所述第一测量消息已从所述通信系统的第一区域(101)被发送到所述通信系统的第二区域(102)，与每个第一测量消息有关的时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，

其特征在于所述处理器被还被布置用于：

-把所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算发生频率指示字(333、334、335)，所述发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用曲线(331)拟合所述各值范围的发生频率指示字，

-根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及

-根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息已从所述第二区域(102)被发送到所述第一区域(101)，并且所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

2.如权利要求1所述的装备，其特征在于所述处理器系统被布置用于：

-对已从所述第二区域被发送到所述第一区域的所述第二测量消息和至少一个第三测量消息计算第二时间差的值，与每个测量消息有关的所述第二时间差的值本质上是所考虑的测量消息在第一区域中测得的接收时刻与在所述第二区域中测得的发送时刻之间的差，

-根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间差的最小值的估计，以及

-根据所述时间差的最小值的估计和所述第二时间差的最小值的估计来确定所述被测的量。

3.如权利要求1所述的装备，其特征在于所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且所述处理器系统被布置用于通过以下等式来确定所述被测的量：

$D=\frac{{E1}_{\min }+t_{\mathrm{RX}1}+t_{\mathrm{TX}2}}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且t_TX2和t_RX1是所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

4.如权利要求1所述的装备，其特征在于所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差ψ，并且所述处理器系统被布置用于通过以下等式来确定所述被测的量：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-(t_{\mathrm{RX}1}-t_{\mathrm{TX}2})}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且t_TX2和t_RX1是所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

5.如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且所述处理器系统被布置用于通过以下等式来确定所述被测的量：

$D=\frac{{E1}_{\min }+{E2}_{\min }}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且E2_min是所述第二时间差的最小值的估计。

6.如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差ψ，并且所述处理器系统被布置用于通过以下等式来确定所述被测的量：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-{E2}_{\min }}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且E2_min是所述第二时间差的最小值的估计。

7.如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述处理器系统被布置用于选择所述第二时间差的值中的最小值并使用所选定的第二时间差的最小值作为所述第二时间差的最小值的估计。

8.如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述处理器系统被布置用来：

-把所述第二时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算第二发生频率指示字，所述第二发生频率指示字与属于所述值范围的所述第二时间差的值的数目成比例，

-用第二曲线来拟合所述各值范围的发生频率指示字，以及

-根据所述第二曲线来确定所述第二时间差的最小值的估计。

9.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述第一测量消息和所述第二测量消息符合以下候选之一：IP(网际协议)包、ATM(异步传输模式)帧、以太网帧、MPLS(多协议标签交换)帧、以及帧中继帧。

10.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述第一测量消息和所述第二测量消息是具有预定位模式的位序列。

11.如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述处理器系统被布置为用于使用函数F的曲线图的一部分作为所述曲线，函数F的表达式包含可设置参数，并且函数F具有以下性质：

-存在实数x0，使得所述函数F和所述函数的导数F′在实数x0均为零，并且实数x0的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以及

-存在实数x1＞x0，使得所述函数的所述导数F′和二阶导数F″在从x0至x1的开集范围内均为正，以及

所述处理器系统被布置用于根据所述各值范围的发生频率指示字(333、334、335)来确定所述可设置参数的值，并把所述x0设置为所述时间差的最小值的估计。

12.一种具有用来向通信系统发送数字数据的发送机(441)和用来从通信系统接收数字数据的接收机(442)的网络元件，其特征在于该网络元件包括如权利要求1所述的、用于确定所述通信系统的被测的量的装备(440)。

13.如权利要求12所述的网络元件，其特征在于，所述发送机被布置为用于向所述通信系统发送数据传输帧，所述接收机被布置为用于从所述通信系统接收数据传输帧，并且所述网络元件被布置用于从接收到的数据传输帧中读取数据传输帧的发送时刻。

14.如权利要求12所述的网络元件，其特征在于，所述网络元件包括调单元(444)，该调单元(444)被布置为用来根据所述被测的量来调网络元件中的时钟机构(406)。

15.如权利要求13所述的网络元件，其特征在于，所述网络元件是以下各项中的至少一个：IP(网际协议)路由器、MPLS(多协议标签交换)交换机、ATM(异步传输模式)交换机和以太网交换机。

16.一种用于确定通信系统的被测的量的方法，该方法包括：

-从所述通信系统的第一区域向所述通信系统的第二区域发送(501、601)各第一测量消息，

-从所述第二区域向所述第一区域发送(502、602)各第二测量消息，以及

-对所述各第一测量消息计算(503、603)时间差的值，与每个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，

其特征在于该方法还包括：

-把所述时间差的值分类(504、604)到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算(504、604)发生频率指示字(333、334、335)，所述发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用曲线(331)拟合(504、604)所述各值范围的发生频率指示字，

-根据所述曲线来确定(504、604)所述时间差的最小值的估计，以及

-根据所述时间差的最小值的估计和与所述第二测量消息有关的信息来确定(505、605)所述可测的量，所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于该方法包括：

-从所述第二区域向所述第一区域发送(602)至少一个第三测量消息，

-对所述第二测量消息和所述至少一个第三测量消息计算(604)第二时间差的值，与每个测量消息有关的所述第二时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第一区域中测得的接收时刻与在所述第二区域中测得的发送时刻之间的差，

-根据所述第二时间差的值来计算(614)所述第二时间差的最小值的估计，以及

-根据所述时间差的最小值的估计和所述第二时间差的最小值的估计来确定(605)所述被测的量。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且通过以下等式来确定所述被测的量：

$D=\frac{{E1}_{\min }+t_{\mathrm{RX}1}+t_{\mathrm{TX}2}}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且t_TX2和t_RX1是所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差ψ，并且通过以下等式来确定所述被测的量：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-(t_{\mathrm{RX}1}-t_{\mathrm{TX}2})}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且t_TX2和t_RX1是所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且通过以下等式来确定所述被测的量：

$D=\frac{{E1}_{\min }+{E2}_{\min }}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且E2_min是所述第二时间差的最小值的估计。

21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差ψ，并且通过以下等式来确定所述被测的量：

$\mathrm{\Ψ}=\frac{{E1}_{\min }-{E2}_{\min }}{2}$

其中，E1_min是所述时间差的最小值的估计，且E2_min是所述第二时间差的最小值的估计。

22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，选择所述第二时间差的值中的最小值，并使用所选的第二时间差的最小值作为所述第二时间差的最小值的估计。

23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该方法包括：

-把所述第二时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-对每个值范围计算第二发生频率指示字，所述第二发生频率指示字与属于所述值范围的第二时间差的值的数目成比例，

-用第二曲线来拟合所述各值范围的发生频率指示字，以及

-根据所述第二曲线来确定所述第二时间差的最小值的估计。

24.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一测量消息和所述第二测量消息符合以下候选之一：IP(网际协议)包、ATM(异步传输模式)包、以太网帧、MPLS(多协议标签交换)帧和帧中继帧。

25.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一测量消息和所述第二测量消息是具有预定位模式的位序列。

26.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述曲线是函数F的曲线图的一部分，该函数F的表达式包含可设置参数，并且函数F具有以下性质：

-存在实数x0，使得所述函数F和所述函数的导数F′在该实数x0均为零，并且该实数x0的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以及

-存在实数x1＞x0，使得所述函数的所述导数F′和二阶导数F″在从x0至x1的开集范围内均为正，以及

该方法包括根据所述各值范围的发生频率指示字(333、334、335)来确定所述可设置参数的值并把所述x0设置为所述时间差的最小值的估计。

27.一种用于确定通信系统的被测的量的计算机程序，该计算机程序包括可由可编程处理器执行以用于指示所述可编程处理器对已从所述通信系统的第一区域发送到所述通信系统的第二区域的第一测量消息计算时间差的值的指令，与每个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，其特征在于该计算机程序包括可由可编程处理器来执行的指令：

-用于指示所述可编程处理器把所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，

-用于指示所述可编程处理器对每个值范围计算发生频率指示字(333、334和335)，所述发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，

-用于指示所述可编程处理器用曲线(331)拟合所述各值范围的发生频率指示字，

-用于指示所述可编程处理器根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及

-用于指示所述可编程处理器根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息已从所述第二区域被发送到所述第一区域，并且所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。

28.如权利要求27所述的计算机程序，其特征在于，该计算机程序被存储在存储介质中。

29.如权利要求27所述的计算机程序，其特征在于，该计算机程序被编码成可以从通信网络接收的信号。

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