CN101674204A - 基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种在大规模IPv6网络环境下基于客户端对多媒体组播服务质量进行测量的方法。该方法提出了解决多媒体组播服务质量测量的一整套方案，包括系统封闭的时间同步、组播源端系统的报文抽样和时间戳添加、动态的测量点选择、单个测量点组播服务质量参数的测量、组播控制服务器对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制。该方法不仅能够克服主动测量的入侵性、不可靠性，以及被动测量的局部性，还能够及时真实地测量出多媒体组播服务质量，并且具有部署方便、扩展性好等优点。

Description

基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法

技术领域

本发明是一种在大规模IPv6(因特网协议第六版)网络环境中进行多媒体组播服务质量测量的方法，属于计算机网络技术应用的技术领域。

背景技术

组播(Multicast)是一种针对多点传输和多方协作应用的组通信模型，有着高效的数据传输效率，组播技术是下一代因特网(Internet)应用的重要支撑技术。因为组播能够有效地节约带宽、降低网络负载，所以在日益兴起的多媒体业务方面有着广泛的应用。

由于多媒体数据具有实时特性，多媒体组播服务对网络的服务质量提出了更高要求。为了保证多媒体组播服务的服务质量，首先要对当前多媒体组播服务质量进行测量。又由于音频流对丢包、单向时延较为敏感，而视频流对丢包、时延抖动较为敏感，所以本发明主要测量丢包率、单向时延、时延抖动这三个服务质量参数。

服务质量的测量方法有很多种，按照测量过程中是否向网络中发送探测包，可分为主动测量和被动测量。被动测量的优点是不增加网络负载，对网络的行为没有影响，但缺点是由于被动测量是测量单个点，很难对网络的端到端性能进行测量，且易产生安全问题。主动测量的优点是对测量过程的可控性比较高，易于对端到端的性能进行测量，缺点是它的入侵特征，增加了网络负载，此外，主动测量根据探测包得出的结果并不能真正反映实际网络中的情况。

此外，组播的服务质量测量不同于单播的服务质量测量，对于单播，在两点之间测量出的丢包率、单向时延、时延抖动，即可反映出该单播服务质量，而对于组播，由于组播的一对多特性，在两点之间(组播源与某一组播接收者之间)测量出的丢包率、单向时延、时延抖动，只能反映组播源与该组播接收者之间的服务质量，并不能反映出该组播服务质量，所以有必要抽样地在多点进行测量。要进行多点测量，有两个自然的方法，即可以在网络中均匀分布地部署大量的测量点，或开发手持式的测量设备，然而这两种方法都有很大的缺点，前者几乎不可能实施，成本较高，且部署困难，后者部署相对方便，但只能反映单点的状况，且存在滞后性等问题。

参考文献

[1]Laurent Mathy，Olivier Bonaventure.QoS Negotiation for MulticastCommunications，1994.

[2]H.Schulzrinne，S.Casner，R.Frederick，V.Jacobson.RFC 3550-RTP：A Transport Protocol for Real-Time Applications.IETF，2003.

发明内容

技术问题：为了克服主动测量的入侵性、不可靠性，以及被动测量的局部性，本发明提出了一种在大规模IPv6(因特网协议第六版)网络环境中进行多媒体组播服务质量测量的方法，即基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法，该方法不仅能够真实地测量出多媒体组播服务质量，而且具有部署方便、扩展性好等优点。

技术方案：本发明提出了解决多媒体组播服务质量测量的一整套方案，在组播源端对组播流进行报文抽样和添加时间戳，组播接收者客户端中被嵌入测量模块，被选择为测量点的组播接收者客户端在接收多媒体组播服务时会同时启用测量模块，测量本地组播报文的丢包率、单向时延、时延抖动，在每个接入网络维护一个组播控制服务器(Multicast Control Server，MCS)，实现分布管理，每个接入网络的MCS负责接收本地各测量点的服务质量反馈信息，根据反馈信息评估本地多媒体组播服务的服务质量，再根据评估结果控制本地网络设备，保证本地特定组播服务的服务质量。

一、体系结构：

本发明所述的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法体系结构包括组播源端系统、组播接收者端系统和MCS。组播源端系统在发送多媒体组播报文时，会利用IPv6的扩展报头来进行报文抽样和添加时间戳，为系统测量多媒体组播服务质量提供支持，组播接收者端系统会添加测量模块，在被选择为测量点时，会负责测量从组播源到该组播接收者之间的丢包率、单向时延、时延抖动。组播源与测量点之间需要进行时间同步，系统采取封闭的分层时间同步机制，组播源/测量点会周期性地利用网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)与本地MCS进行时间同步，这里每进行一次时间同步并不修改组播源端系统/组播接收者端系统的系统时间，只是得出当前系统时间与标准时间的差值，在计算服务质量参数时引入该差值，所以这里的时间同步是系统封闭的。系统所有的MCS会通过全球定位系统(Global Positioning System，GPS)或北斗卫星导航定位系统与标准时间进行同步。每个接入网络的MCS负责接收本地各测量点的服务质量反馈信息，根据反馈信息评估本地多媒体组播服务的服务质量，再根据评估结果控制本地网络设备，以保证特定组播服务的服务质量。

二、方法流程：

本发明提出的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法包括系统封闭的时间同步、组播源端系统的报文抽样和时间戳添加、动态的测量点选择、单个测量点组播服务质量参数的测量、MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制。

所述的系统封闭的时间同步方法为：组播源与测量点之间需要进行时间同步，系统采取封闭的分层时间同步机制，组播源/测量点会周期性地利用NTP协议与本地MCS进行系统内部的时间同步，系统所有的MCS会通过全球定位系统或北斗卫星导航定位系统与标准时间进行同步。具体步骤如下：

1)MCS与标准时间同步：系统所有的MCS会通过全球定位系统或北斗卫星导航定位系统与标准时间进行同步，并作为本地组播源和测量点的时间同步源。

2)组播源/测量点与本地MCS进行时间同步：组播源/测量点与本地MCS之间的时间同步都是周期性地利用NTP协议进行同步的，这里每进行一次时间同步并不修改组播源端系统/测量点端系统的系统时间，只是得出当前系统时间与标准时间的差值，在组播源端添加时间戳时或在测量点计算服务质量参数时会引入该差值，所以这里的时间同步是系统封闭的。

所述的组播源端系统的报文抽样和时间戳添加方法为：报文抽样和时间戳添加都是利用IPv6的目的地扩展报头字段来实现的，被抽样选中的报文会利用IPv6目的地扩展报文头字段来存储抽样标记和时间戳，没有被抽样选中的报文会在相应字段置零。具体步骤如下：

1)报文抽样：采取系统抽样的方法对报文进行抽样，连续N个报文为一组，每组的第一个报文被选为抽样报文。

2)标记抽样报文：被抽样选中的报文扩展报头中用于存储抽样标记的字段(Sample Sequence Number，SSN)会被写入一个序号，第一个抽样报文序号为1，以后每抽样一个报文，该序号增加1，对于没有被抽样选中的报文，该字段将会被置零。

3)为抽样报文添加时间戳：被抽样选中的报文扩展报头中用于存储时间戳的字段会被写入修正过的本地时间戳(通过系统封闭的时间同步方法进行修正)，对于没有被抽样选中的报文，该字段将会被置零。

所述的动态测量点选择方法为：由于同一接入交换机下面同一类组播流的服务质量差别很小，所以MCS为每个接入交换机下面的每类组播流只动态维护一个测量点。具体步骤如下：

1)测量点获取接入交换机地址：当用户通过客户端成功进行组播认证后，MCS会根据客户端提供的用户介质访问控制地址(MAC地址)查询MAC地址归属表(通过定期利用简单网络管理协议SNMP扫描各个汇聚/核心交换机下面的接入交换机所得)来获取该用户所属接入交换机地址，如果查询不成功，MCS会及时通过SNMP协议扫描该用户所在汇聚/核心交换机下面的接入交换机来获取该用户所属接入交换机地址，并将该地址保存到MAC地址归属表中，最后MCS会向用户返回其所属接入交换机地址。

2)用户向MCS发送测量点请求报文：用户通过客户端加入一个组播组时，会向MCS发送一个测量点请求报文，该报文包含当前加入的组播组类型和接入交换机地址。

3)MCS向用户反馈测量点选择结果报文：MCS接收到测量点请求报文，会判断当前该用户所属接入交换机下有没有该类型的测量点，如果没有，则选择该用户为测量点，MCS会给该用户客户端返回测量点选择结果报文，并在本地数据库或内存中标识该测量点。

4)测量点有效性鉴别：考虑同一接入交换机下各测量点的个体差异性，为防止某些测量点由于主机本身负载过重等情况而对服务质量测量结果产生影响，系统需要动态鉴别测量点的有效性。当测量点反馈结果发生异常时，MCS会临时增加该接入交换机下该组播组类型的测量点，如果新增测量点反馈结果正常，则说明原先测量点的异常反馈结果是由于其主机负载过重等原因造成的，而不是网络服务质量发生异常，如果新增测量点反馈结果也同样异常，则说明当前网络服务质量发生异常，原先测量点继续有效。

5)测量点的取消：当用户退出一个组播组时，如果当前该用户客户端为测量点，则向MCS发送测量点取消报文，MCS取消本地数据库或内存中该测量点标识。

所述的单个测量点组播服务质量参数的测量方法为：组播接收者客户端中的测量模块首先基于伯克利包过滤机制(The BSD Packet Filter，BPF)从网卡拷贝出需要进行测量的组播报文副本，并将这些报文副本发送到用户空间，然后利用这些报文副本分别计算出多媒体组播服务报文的丢包率、单向时延、时延抖动。具体步骤如下：

1)采集组播报文：测量模块基于BPF从网卡拷贝出需要进行测量的组播报文副本，并将这些报文副本发送到用户空间。

2)丢包率的测量：测量模块利用抽样报文扩展报头中的抽样报文序号字段SSN，SSN号一般连续出现，如果在一段时间内某一SSN号的组播报文没有出现，则表示发生了丢包，丢包率便是一个测量周期内丢包数除以总报文数。

3)单向时延的测量：单个报文的单向时延由测量点接收到该报文的时刻减去该报文中时间戳的值，并加上或减去本地系统时间与标准时间的差值所得，单向时延即为一个测量周期内报文单向时延的平均值。

4)时延抖动的测量：时延抖动即时延的变化，根据RFC 3550 A.8提出的抖动评估方法求出。

5)测量结果的反馈：反馈子模块周期性地将服务质量测量结果及客户端所属接入交换机地址反馈给MCS。

所述的MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制方法为：MCS接收本接入网络内部所有测量点反馈的服务质量参数信息，并根据一些多媒体服务质量评估标准或经验值对本接入网络的多媒体组播服务质量进行评估，然后将评估结果可视化，供用户查看或管理员参考，管理员可以根据评估结果，对本地网络设备进行控制，以保证本地特定组播服务质量。具体步骤如下：

1)接收测量点的反馈信息：MCS接收本接入网络内部所有测量点反馈的服务质量参数信息，并将这些信息存储在本地数据库中，以便后续处理。

2)评估本地网络多媒体组播服务质量：MCS根据测量点的反馈结果，参考一些多媒体服务质量评估标准或经验值，评估本地网络多媒体组播服务质量。

3)显示评估结果：MCS可以以图表的形式为组播用户提供简单明了的服务质量状况显示，用户可以通过网页方式访问本地的MCS，即可获知当前组播服务质量。此外，MCS还可以为管理员用户提供专业的组播服务质量显示，更好地帮助管理员用户分析当前本地网络的组播服务质量。

4)控制服务质量：MCS会根据服务质量评估结果，定位需要进行服务质量控制的网段，通过人工或下达配置表的方式对目标网络设备进行控制，从而保证特定组播服务的服务质量。

以下为本发明中的名词解释：

因特网协议第六版  Internet Protocol Version 6，IPv6；

组播              Multicast；

因特网            Internet；

组播控制服务器    Multicast Control Server，MCS；

网络时间协议      Network Time Protocol，NTP；

全球定位系统      Global Positioning System，GPS；

抽样报文序号      Sample Sequence Number，SSN；

介质访问控制      Media Access Control，MAC；

简单网络管理协议  Simple Network Management Protocol，SNMP；

伯克利包过滤      The BSD Packet Filter，BPF；

有益效果：本发明所述的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法提出了解决大规模IPv6网络环境下进行多媒体组播服务质量测量的一整套方案，主要包括系统封闭的时间同步、组播源端系统的报文抽样和时间戳添加、动态的测量点选择、单个测量点组播服务质量参数的测量、MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制。该方法在每个用户接入网络中部署MCS，各个区域相对独立自治，实现最大程度的分布计算和高扩展性。具体来说，本发明所述的方法具体有如下有益效果：

1)提出结合客户端进行多媒体组播服务质量的测量，给出了一整套在大规模IPv6网络环境中进行多媒体组播服务质量测量的方案。克服了主动测量和被动测量的一些固有缺点，并能够及时真实地测量出多媒体组播服务质量。

2)系统封闭的时间同步，利用相对时间支持组播服务质量参数的测量，不需要与系统外进行交互，如不需要更改组播接收者客户端的系统时间，提高了系统的用户友好性。

3)利用IPv6目的地扩展报头进行组播报文抽样和时间戳添加，避免了在网络中额外发送测量报文。此外，利用组播流本身进行测量更能够准确地测量出组播服务质量。

4)动态的测量点选择，不仅能够准确地测量出多媒体组播服务质量信息，而且减轻了客户端的负担，使系统在有效性和资源投入之间达到平衡。

5)将测量模块嵌入在组播接收者客户端中，解决了测量点的部署问题，有利于系统的快速推广。

6)实现了区域自治，每个接入网络的MCS负责评估和控制本接入网络中的组播服务质量，核心网络不必发生变化，系统可扩展性高，应用价值很高。

附图说明：

图1是系统部署环境示意图，

图2是系统的整体逻辑结构，

图3是利用IPv6目的地扩展报头进行报文抽样和时间戳添加，

图4是测量点选择机制，

图5是组播接收者客户端逻辑示意图，

图6是MCS逻辑功能示意图。

具体实施方式

本发明方案包括系统封闭的时间同步、组播源端系统的报文抽样和时间戳添加、动态的测量点选择、单个测量点组播服务质量参数的测量、MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制。系统部署环境如图1所示，系统整体逻辑结构如图2所示。具体实施方式如下：

1.系统封闭的时间同步

组播源与测量点之间需要进行时间同步，系统采取封闭的分层时间同步机制，组播源和测量点会周期性地利用NTP协议与本地MCS进行系统内部时间同步，系统所有的MCS会通过全球定位系统或北斗卫星导航定位系统与标准时间进行同步。具体有以下步骤：

1)MCS与标准时间同步：系统所有的MCS会通过全球定位系统或北斗卫星导航定位系统与标准时间进行同步，并作为本地组播源和测量点的时间同步源。

2)组播源/测量点与本地MCS进行时间同步：组播源/测量点与本地MCS之间的时间同步都是周期性地利用NTP协议进行同步的，这里每进行一次时间同步并不修改组播源端系统/测量点端系统的系统时间，只是得出当前系统时间与标准时间的差值，在组播源端添加时间戳时或在测量点计算服务质量参数时引入该差值，所以这里的时间同步是系统封闭的。

2.组播源端系统的报文抽样和时间戳添加

报文抽样和时间戳添加都是利用IPv6的目的地扩展报头字段来实现的，具体的报文头格式如图3所示。常用的抽样方法有三种，即简单随机抽样、系统抽样和分层抽样，由于本系统的抽样样本空间较大，且总体分布大体均匀，所以本系统采取系统抽样方法，系统利用扩展报头中的32比特来标记被抽样选中的报文。此外，系统还会利用扩展报头中的两个32比特字段来分别存储当前本地时刻离1970年1月1日午夜的秒数部分和微妙数部分(需要首先利用系统封闭的时间同步方法进行修正)。由于采取的是目的地选项扩展报头，该扩展报头会被网络中间节点所忽略，只有到达目的地才会被处理。在本系统中，该扩展报头只有被组播接收者端系统中的测量模块使用，端系统中的其他模块将忽略该扩展报头，如果组播接收者端系统没有被选作为测量点，即该端系统没有启用测量模块，则该扩展报头在组播接收者端系统中也将被完全忽略。具体有以下步骤：

1)报文抽样：系统采取系统抽样的方法对报文进行抽样，连续的N(如10)个报文为一组，每组的第一个报文被选为抽样报文。

2)标记抽样报文：被抽样选中的报文扩展报头中用于存储抽样标记的字段SSN会被写入一个序号，第一个抽样报文序号为1，以后每抽样一个报文，该序号增加1，由于该序号由32比特字段存储，所以可以认为该值不会产生溢出(如果溢出，则从1重新开始计数)。对于没有被抽样选中的报文，该字段将会被置零。

3)为抽样报文添加时间戳：被抽样选中的报文扩展报头中用于存储时间戳的字段会被写入修正过的本地时间戳(通过系统封闭的时间同步方法进行修正)，系统利用扩展报头中的两个32比特字段来分别存储当前修正过的本地时间戳离1970年1月1日午夜的秒数部分和微妙数部分，对于没有被抽样选中的报文，该字段将会被置零。

3.动态的测量点选择

MCS负责选择本接入网络内部的测量点，因为同一个接入交换机下面同一类组播流的服务质量差别很小，所以MCS为每个接入交换机下面的每类组播流只动态维护一个测量点。测量点选择机制如图4所示。具体有以下步骤：

1)测量点获取接入交换机地址：当用户通过客户端成功进行组播认证(免费用户/收费用户)后，MCS会根据客户端提供的用户MAC地址查询MAC地址归属表(通过定期利用SNMP协议扫描各个汇聚/核心交换机下面的接入交换机所得)来获取该用户所属接入交换机地址，如果查询不成功，MCS会及时通过SNMP协议扫描该用户所在汇聚/核心交换机下面的接入交换机来获取该用户所属接入交换机地址，并将该地址保存到MAC地址归属表中，最后MCS会向用户返回其所属接入交换机地址。

2)用户向MCS发送测量点请求报文：用户通过客户端加入一个组播组时，会向MCS发送一个测量点请求报文，该报文包含当前加入的组播组类型字段和接入交换机地址字段，类型字段占2比特，接入交换机地址字段占32比特。

类型字段是根据用户类型和当前加入的组播组类别决定的。00表示免费用户和标清节目，01表示免费用户和高清节目，10表示收费用户和标清节目，11表示收费用户和高清节目。接入交换机地址字段是用户进行组播认证时从MCS处获得的。

3)MCS向用户反馈测量点选择结果报文：MCS接收到测量点请求报文，会判断当前该用户所属接入交换机下有没有该类型的测量点，如果没有，则选择该用户为测量点，MCS会给该用户客户端返回测量点选择结果报文，并在本地数据库或内存中标识该测量点。

4)测量点有效性鉴别：考虑同一接入交换机下各测量点的个体差异性，为防止某些测量点由于主机本身负载过重等情况而对服务质量测量结果产生影响，系统需要动态鉴别测量点的有效性。

首先系统需要针对每个接入交换机下的每类组播流，根据历史数据建立一个正常的服务质量参数基线，在一定容许范围内(这个容许范围可以为两个或三个标准差)的服务质量参数为正常值，一旦超出此范围就判断为异常。由于多媒体组播服务与作息时间有很大的关系，在建立正常服务质量参数基线时，可以以一小段时间为一个周期(如半个小时)，为每个周期，对每个接入交换机下的每类组播流建立服务质量参数基线。

当测量点反馈结果发生异常时，MCS会临时增加该接入交换机下该组播组类型的测量点，如果新增测量点反馈结果正常，则说明原先测量点的异常反馈结果是由于其主机负载过载等原因造成的，而不是网络服务质量发生异常，如果新增测量点反馈结果也同样异常，则说明当前网络服务质量发生异常，原先测量点继续有效。

5)测量点的取消：当用户推出一个组播组时，如果当前该用户客户端为测量点，则向MCS发送测量点取消报文，MCS取消本地数据库或内存中该测量点标识。

4.单个测量点组播服务质量参数的测量

组播接收者客户端中的测量模块首先基于伯克利包过滤机制(The BSD PacketFilter，BPF)从网卡拷贝出需要进行测量的组播报文副本，并将这些报文副本发送到用户空间，然后利用这些报文副本分别计算出多媒体组播服务报文的丢包率、单向时延、时延抖动。组播接收者客户端逻辑示意图如图5所示。具体有以下步骤：

1)采集组播报文：测量模块基于BPF从网卡拷贝出需要进行测量的组播报文副本，并将这些报文副本发送到用户空间。

2)丢包率的测量：测量模块利用抽样报文扩展报头中的抽样报文序号字段SSN，SSN号取值范围为[1～2³²-1]，SSN号一般连续出现，如果在一段时间内某一SSN号的组播报文没有出现，则表示发生了丢包，丢包率便是一个测量周期内丢包数除以总报文数。由于SSN值由32比特的字段存储，可以认为该值不会产生溢出，总报文数可以近似地根据如下公式计算得出：

总报文数＝终止SSN值-初始SSN值+1。

当接收到的样本报文数量达到设定阈值时(即达到一个统计周期，统计周期可以是一段时间，或特定数量的样本报文，当然对于特定的应用，这两者之间可以产生联系)。可以根据如下公式计算出丢包率：

丢包率＝1-接收到的报文数/总报文数。

3)单向时延的测量：单个报文的单向时延由测量点接收到该报文的时刻减去该报文中时间戳的值，并加上或减去本地系统时间与标准时间的差值所得。单向时延即为一个测量周期内报文单向时延的平均值。具体如以下公式所示：

单个报文的单向时延＝接收到报文的时刻-报文内的时间戳+/-本地系统时间与标准时间的差值。

单向时延＝测量周期内报文总时延/接收到的报文数。

本地系统时间与标准时间的差值是通过周期性访问本地NTP服务器(MCS)动态更新的一个变量，如果本地系统时间比标准时间小，则上面第一个式子中用加号，否则用减号。

4)时延抖动的测量：时延抖动即时延的变化。根据RFC 3550 A.8提出的抖动评估方法求出。

5)测量结果的反馈：反馈子模块周期性地将服务质量测量结果及客户端所属接入交换机地址反馈给MCS。

5.MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制

MCS接收本接入网络内部所有测量点反馈的服务质量参数信息，并根据一些多媒体服务质量评估标准或经验值对本接入网络的多媒体组播服务质量进行评估，然后将评估结果可视化，供用户查看或管理员参考，管理员可以根据评估结果，对本地网络设备进行控制，以保证本地特定组播服务质量。MCS逻辑功能示意图如图6所示。具体有以下步骤：

1)接收测量点的反馈信息：MCS接收本接入网络内部所有测量点反馈的服务质量参数信息，并将这些信息存储在本地数据库中，以便后续处理。

2)评估本地网络多媒体组播服务质量：MCS根据测量点的反馈结果，参考一些多媒体服务质量评估标准或经验值，评估本地网络多媒体组播服务质量。

服务质量评估并不是对每一个组播服务都进行评估，而是根据组播服务所属的等级采取不同的策略，如当前网络存在四种等级的组播服务：标清免费节目、高清免费节目、标清收费节目、高清收费节目，需要对每类流分别进行评估，在服务质量控制时，也会采取同样的分级策略。

3)显示评估结果：MCS可以以图表的形式为组播用户提供简单明了的服务质量状况显示，用户可以通过网页方式访问本地的MCS，即可获知当前组播服务质量。此外，MCS还可以为管理员用户提供专业的组播服务质量显示，更好地帮助管理员用户分析当前本地网络的组播服务质量。

4)控制服务质量：MCS会根据服务质量评估结果，定位需要进行服务质量控制的网段，通过人工或下达配置表的方式对目标网络设备(如路由器和核心/汇聚交换机)进行控制，从而保证特定组播服务的服务质量。

Claims (6)

1.一种基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法，其特征在于该方法包括系统封闭的时间同步、组播源端系统的报文抽样和时间戳添加、动态的测量点选择、单个测量点组播服务质量参数的测量、组播控制服务器MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制；其中：组播源端系统的报文抽样有利于减轻系统负担，组播源端系统的时间戳添加和系统封闭的时间同步为测量服务质量参数提供基础支持，动态的测量点选择可以使系统在有效性和代价之间取得平衡，单个测量点组播服务质量参数的测量是系统的基础，组播控制服务器MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制实现了区域自治。

2.根据权利要求1所述的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法，其特征在于系统封闭的时间同步方法为：组播源与测量点之间需要进行时间同步，系统采取封闭的分层时间同步机制，组播源和测量点会周期性地利用网络时间同步协议NTP与本地组播控制服务器MCS进行系统内部时间同步，系统所有的组播控制服务器MCS会通过全球定位系统或北斗卫星导航定位系统与标准时间进行同步。具体步骤如下：

1)组播控制服务器MCS与标准时间同步：系统所有的组播控制服务器MCS会通过全球定位系统或北斗卫星导航定位系统与标准时间进行同步，并作为本地组播源和测量点的时间同步源。

2)组播源/测量点与本地组播控制服务器MCS进行时间同步：组播源/测量点与本地MCS之间的时间同步都是周期性地利用NTP协议进行同步的，这里每进行一次时间同步并不修改组播源端系统/测量点端系统的系统时间，只是得出当前系统时间与标准时间的差值，在组播源端添加时间戳时或在测量点计算服务质量参数时引入该差值，这里的时间同步是系统封闭的。

3.根据权利要求1所述的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法，其特征在于组播源端系统的报文抽样和时间戳添加方法为：报文抽样和时间戳添加都是利用IPv6的目的地扩展报头字段来实现的，被抽样选中的报文会利用IPv6目的地扩展报文头字段来存储抽样标记和时间戳，没有被抽样选中的报文会在相应字段置零。具体步骤如下：

1)报文抽样：采取系统抽样的方法对报文进行抽样，连续N个报文为一组，每组的第一个报文被选为抽样报文。

2)标记抽样报文：被抽样选中的报文扩展报头中用于存储抽样标记的字段Sample Sequence Number，SSN会被写入一个序号，第一个抽样报文序号为1，以后每抽样一个报文，该序号增加1，对于没有被抽样选中的报文，该字段将会被置零。

3)为抽样报文添加时间戳：被抽样选中的报文扩展报头中用于存储时间戳的字段会被写入通过系统封闭时间同步方法修正过的本地时间戳。

4.根据权利要求1所述的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法，其特征在于动态的测量点选择方法为：由于同一接入交换机下面同一类组播流的服务质量差别很小，所以组播控制服务器MCS对每个接入交换机下面的每类组播流只动态维护一个测量点。具体步骤如下：

1)测量点获取接入交换机地址：当用户通过客户端成功进行组播认证后，组播控制服务器MCS会根据客户端提供的用户介质访问控制地址查询介质访问控制地址归属表来获取该用户所属接入交换机地址，如果查询不成功，组播控制服务器MCS会及时通过简单网络管理协议SNMP扫描该用户所在汇聚/核心交换机下面的接入交换机来获取该用户所属接入交换机地址，并将该地址保存到介质访问控制地址归属表中，最后组播控制服务器MCS会向用户返回其所属接入交换机地址。

2)用户向组播控制服务器MCS发送测量点请求报文：用户通过客户端加入一个组播组时，会向组播控制服务器MCS发送一个测量点请求报文，该报文包含当前加入的组播组类型字段和接入交换机地址字段。

3)组播控制服务器MCS向用户反馈测量点选择结果报文：组播控制服务器MCS接收到测量点请求报文，会判断当前该用户所属接入交换机下有没有该类型的测量点，如果没有，则选择该用户为测量点，组播控制服务器MCS会给该用户客户端返回测量点选择结果报文，并在本地数据库或内存中标识该测量点。

4)测量点有效性鉴别：考虑同一接入交换机下各测量点的个体差异性，为防止某些测量点由于主机本身负载过重等情况而对服务质量测量结果产生影响，系统需要动态鉴别测量点的有效性，当测量点反馈结果发生异常时，组播控制服务器MCS会临时增加该接入交换机下同类型的测量点，如果新增测量点反馈结果正常，则说明原先测量点的异常反馈结果是由于其主机负载过重等原因造成的，而不是网络服务质量发生异常，如果新增测量点反馈结果也同样异常，则说明当前网络服务质量发生异常，原先测量点继续有效。

5)测量点的取消：当用户退出一个组播组时，如果当前该用户客户端为测量点，则向组播控制服务器MCS发送测量点取消报文，组播控制服务器MCS取消本地数据库或内存中该测量点标识。

5.根据权利要求1所述的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法，其特征在于单个测量点组播服务质量参数的测量方法为：组播接收者客户端中的测量模块首先基于伯克利包过滤机制从网卡拷贝出需要进行测量的组播报文副本，并将这些报文副本发送到用户空间，然后利用这些报文副本分别计算出多媒体组播服务报文的丢包率、单向时延、时延抖动。具体步骤如下：

1)采集组播报文：测量模块基于伯克利包过滤机制BPF从网卡拷贝出需要进行测量的组播报文副本，并将这些报文副本发送到用户空间。

2)丢包率的测量：测量模块利用抽样报文扩展报头中的抽样报文序号字段SSN，抽样报文序号SSN一般会连续出现，如果在一段时间内某一抽样报文序号的组播报文没有出现，则表示发生了丢包，丢包率便是一个测量周期内丢包数除以总报文数。

3)单向时延的测量：单个报文的单向时延由测量点接收到该报文的时刻减去该报文中时间戳的值，并加上或减去本地系统时间与标准时间的差值所得，单向时延即为一个测量周期内报文单向时延的平均值。

4)时延抖动的测量：时延抖动即时延的变化，根据RFC 3550A.8提出的抖动评估方法求出。

5)测量结果的反馈：反馈子模块周期性地将服务质量测量结果及客户端所属接入交换机地址反馈给本地组播控制服务器MCS。

6.根据权利要求1所述的基于客户端的多媒体组播服务质量测量方法，其特征在于组播控制服务器MCS对本接入网络多媒体组播服务质量的评估和控制方法为：组播控制服务器MCS接收本接入网络内部所有测量点反馈的服务质量参数信息，并根据一些多媒体服务质量评估标准或经验值对本接入网络的多媒体组播服务质量进行评估，然后将评估结果可视化，供用户查看或管理员参考，管理员可以根据评估结果，对本地网络设备进行控制，以保证特定组播服务质量。具体步骤如下：

1)接收测量点的反馈信息：组播控制服务器MCS接收本接入网络内部所有测量点反馈的服务质量参数信息，并将这些信息存储在本地数据库中，以便后续处理。

2)评估本地网络多媒体组播服务质量：组播控制服务器MCS根据测量点的反馈结果，参考一些多媒体服务质量评估标准或经验值，评估本地网络多媒体组播服务质量。

3)显示评估结果：组播控制服务器MCS可以以图表的形式为组播用户提供简单明了的服务质量状况显示，用户可以通过网页方式访问本地的组播控制服务器MCS，即可获知当前组播服务质量。此外，组播控制服务器MCS还可以为管理员用户提供专业的组播服务质量显示，更好地帮助管理员用户分析当前本地网络的组播服务质量。

4)控制服务质量：组播控制服务器MCS会根据服务质量评估结果，定位需要进行服务质量控制的网段，通过人工或下达配置表的方式对目标网络设备进行控制，从而保证特定组播服务的服务质量。

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