CN103067217A - 一种通信网络服务质量的指示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信网络服务质量的指示系统及方法，包括用于实时检测融合通信客户端所处环境的通信网络的可用性的网络可用性检测模块；用于主动检测可用的通信网络的QoS参数的网络质量主动检测模块用于和网络质量检测服务器；用于计算通信网络的QoS参数的RTCP协议栈；用于实时采集RTCP协议栈中的通信网络的QoS参数的QoS参数采集模块；用于根据接收到的通信网络的QoS参数对通信网络进行分析，确定通信网络的质量等级的网络质量分析模块；用于将接收到的通信网络的质量等级信息转换成文字或图示方式进行显示的网络质量等级显示模块；该系统结构简单，实现方便，成本低廉，能有效检测网络质量，并提供直观的提示。

Description

一种通信网络服务质量的指示系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种通信网络服务质量的指示系统及方法。

背景技术

融合通信也叫统一通信，利用计算机技术与传统通信技术融合一体的新通信模式，提供包括电话、传真、文件传输、电话会议、视频、协作、即时消息、邮件、短信等在内的多种通信手段。融合通信不再局限于电话机，而是扩展到PC、PDA、电话、智能手机、H323/SIP终端等设备。但是融合通信目前还不能向传统电话那样提供可承诺的服务质量(QoS)保证，由于融合通信基于IP交换技术，媒体流以数据包的方式传输，不能保证数据包按时、按序、按量到达，对语音通信具体表现为丢话、语言延迟、语言颤抖等严重影响通话质量。由于IP网络的开放性也带来安全问题，病毒传播、网络的攻击等问题势必影响网络的可用性。

目前的融合通信客户端没有专门的网络质量测试系统，现有的网络质量测试方法有：首先进行语音通信，在通信时进行录音；然后回放测试录音，这种方法既费时又费流量，而且也不能实现实时检测，只能检测测试时的网络状况。另外，还有的采用专门的测试工具或仪表对网络质量进行测试，一方面这些专门的测试工具或仪表比较昂贵，另一方面，这些测试工具或仪表不能嵌入融合通信客户端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、实现方便、成本低廉、能有效检测网络质量，并提供直观提示的通信网络服务质量的指示系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种通信网络服务质量的指示系统，包括网络可用性检测模块、网络质量主动检测模块、网络质量检测服务器、RTCP实时传输控制协议栈、QoS服务质量参数采集模块、网络质量分析模块和网络质量等级显示模块；

所述网络可用性检测模块用于实时检测融合通信客户端所处环境的通信网络的可用性，并将可用的通信网络的信息传送给网络质量主动检测模块和RTCP协议栈；

所述网络质量主动检测模块用于向网络质量检测服务器发送测试数据包并接收网络质量测试服务器反馈的测试数据包，以检测可用的通信网络的QoS参数，并将检测结果传送到网络质量分析模块；

所述RTCP协议栈用于计算通信网络的QoS参数，并将得到的QoS参数传送给QoS服务质量参数采集模块；

所述QoS服务质量参数采集模块用于将接收到的通信网络的QoS参数传递给网络质量分析模块；

所述网络质量分析模块用于根据接收到的通信网络的QoS参数对通信网络进行分析，确定通信网络的质量等级，并将通信网络的质量等级信息传送给网络质量等级显示模块；

所述网络质量等级显示模块用于将接收到的通信网络的质量等级信息转换成文字或图示方式进行显示。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述网络质量分析模块包括一个通信网络质量等级对照表。

进一步，网络质量分析模块确定通信网络的质量等级的具体做法是根据通信网络的QoS参数查找通信网络质量等级对照表，确定通信网络的质量等级。

进一步，所述网络QoS参数包括丢包率、时延和抖动。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：实时检测融合通信客户端所处环境的通信网络的可用性；

步骤2：检测可用的通信网络的QoS参数；

步骤3：根据通信网络的QoS参数对通信网络进行分析，确定通信网络的质量等级；

步骤4：将通信网络的质量等级信息转换成文字或图示方式进行显示。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤2检测可用的通信网络的QoS参数采用网络质量主动检测模块和网络质量测试服务器的配合进行检测或采用RTCP协议栈进行检测。

进一步，所述网络质量主动检测模块和网络质量测试服务器的配合检测通信网络的QoS参数的具体步骤如下：

步骤2.1：所述网络质量主动检测模块每隔T1时间向网络质量测试服务器发送一个测试数据包，持续发送检测数据包的时间为T2，暂时停止发送测试数据包的时间为T3；

其中，每个测试数据包都有一个序列号，用于唯一地标识测试数据包；

步骤2.2：所述网络质量测试服务器每接收到一个测试数据包后不做任何处理，立即将测试数据包返回给网络质量主动检测模块；

步骤2.3：所述网络质量检测模块根据T2时间内发送和接收的测试数据包的序列号、发送时间和接收时间计算丢包率P、平均时延D和平均抖动J。

进一步，所述丢包率的计算公式如下：

P=(Ns-Nr)/Ns

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；Nr为T2时间内网络质量主动检测模块实际接收的测试数据包的数目。

其中，所述平均时延的计算公式如下：

$\frac{1}{N_r}\underset{n=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a_n(R_n-S_n)}{2}$

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；Nr为T2时间内网络质量主动检测模块实际接收的测试数据包的数目；S_n为网络质量主动检测模块发送第n个测试数据包的时间；R_n为网络质量主动检测模块接收第n个测试数据包的时间；成功接收第n个数据包时a_n＝1，接收第n个数据包失败时，a_n＝0。

其中，所述计算平均抖动的公式如下：

$J=\frac{1}{N_s-\mathrm{\δ}}\underset{n=2}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n\left[\frac{(R_n-S_n)-(R_{n-1}-S_{n-1})}{2}\right]$

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；S_n为网络质量主动检测模块发送第n个测试数据包的时间；R_n为网络质量主动检测模块接收第n个测试数据包的时间；S_n-1为网络质量主动检测模块发送第n-1个测试数据包的时间；R_n-1为网络质量主动检测模块接收第n-1个测试数据包的时间；当第n-1和第n个测试数据包均成功接收时a_n＝1，当第n个或第n-1个测试数据包中的任何一个接收失败时a_n＝0；δ为T2时间内所有测试数据包不参与上述计算公式的次数，a_n＝0时，δ加1。

本发明的有益效果是：本发明所述一种通信网络服务质量的指示系统及方法，不需要部署专门的硬件，只占用非常小的处理器资源和很少的流量，实施容易，使每个使用融合通信客户端的用户都能实时了解当前网络状态对融合通信的影响程度，无须拨打测试，本发明结构简单、实现方便、成本低廉、能有效检测网络质量，并提供直观的提示。

附图说明

图1为本发明所述一种通信网络服务质量的指示系统的框图；

图2为本发明所述一种通信网络服务质量的指示方法的流程图；

图3为所述步骤2的流程图；

图4为通信网络质量等级对照表。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

101、网络可用性检测模块，102、网络质量主动检测模块，103网络质量检测服务器，104、RTCP实时传输控制协议栈，105、QoS服务质量参数采集模块，106、网络质量分析模块，107、网络质量等级显示模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种通信网络服务质量的指示系统，包括网络可用性检测模块101、网络质量主动检测模块102、网络质量检测服务器103、RTCP实时传输控制协议栈104、QoS服务质量参数采集模块105、网络质量分析模块106和网络质量等级显示模块107；

所述网络可用性检测模块101用于实时检测融合通信客户端所处环境的通信网络的可用性，并将可用的通信网络的信息传送给网络质量主动检测模块和RTCP协议栈；

所述网络质量主动检测模块102用于向网络质量检测服务器103发送测试数据包并接收网络质量测试服务器103反馈的测试数据包，以检测可用的通信网络的QoS参数，并将检测结果传送到网络质量分析模块106；

所述RTCP协议栈104用于计算通信网络的QoS参数，并将得到的QoS参数传送给QoS服务质量参数采集模块105；

所述QoS服务质量参数采集模块105用于将接收到的通信网络的QoS参数传递给网络质量分析模块106；

所述网络质量分析模块106用于根据接收到的通信网络的QoS参数对通信网络进行分析，确定通信网络的质量等级，并将通信网络的质量等级信息传送给网络质量等级显示模块；

所述网络质量等级显示模块107用于将接收到的通信网络的质量等级信息转换成文字或图示方式进行显示。

其中，所述网络质量分析模块106包括一个通信网络质量等级对照表。

其中，网络质量分析模块106确定通信网络的质量等级的具体做法是根据通信网络的QoS参数查找通信网络质量等级对照表，确定通信网络的质量等级。

其中，所述网络QoS参数包括丢包率、时延和抖动。

如图2所示，一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：实时检测融合通信客户端所处环境的通信网络的可用性；

步骤2：检测可用的通信网络的QoS参数；

步骤3：根据通信网络的QoS参数对通信网络进行分析，确定通信网络的质量等级；

步骤4：将通信网络的质量等级信息转换成文字或图示方式进行显示。

其中，所述步骤2检测可用的通信网络的QoS参数采用网络质量主动检测模块和网络质量测试服务器的配合进行检测或采用RTCP协议栈进行检测。

其中，所述网络质量主动检测模块和网络质量测试服务器的配合检测通信网络的QoS参数的具体步骤如下：

步骤2.1：所述网络质量主动检测模块每隔T1时间向网络质量测试服务器发送一个测试数据包，持续发送检测数据包的时间为T2，暂时停止发送测试数据包的时间为T3；

其中，每个测试数据包都有一个序列号，用于唯一地标识测试数据包；

步骤2.2：所述网络质量测试服务器每接收到一个测试数据包后不做任何处理，立即将测试数据包返回给网络质量主动检测模块；

步骤2.3：所述网络质量检测模块根据T2时间内发送和接收的测试数据包的序列号、发送时间和接收时间计算丢包率P、平均时延D和平均抖动J。

其中，所述丢包率的计算公式如下：

P=(Ns-Nr)/Ns

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；Nr为T2时间内网络质量主动检测模块实际接收的测试数据包的数目。

其中，所述平均时延的计算公式如下：

$\frac{1}{N_r}\underset{n=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a_n(R_n-S_n)}{2}$

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；Nr为T2时间内网络质量主动检测模块实际接收的测试数据包的数目；S_n为网络质量主动检测模块发送第n个测试数据包的时间；R_n为网络质量主动检测模块接收第n个测试数据包的时间；成功接收第n个数据包时a_n＝1，接收第n个数据包失败时，a_n＝0。

其中，所述计算平均抖动的公式如下：

$J=\frac{1}{N_s-\mathrm{\δ}}\underset{n=2}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n\left[\frac{(R_n-S_n)-(R_{n-1}-S_{n-1})}{2}\right]$

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；S_n为网络质量主动检测模块发送第n个测试数据包的时间；R_n为网络质量主动检测模块接收第n个测试数据包的时间；S_n-1为网络质量主动检测模块发送第n-1个测试数据包的时间；R_n-1为网络质量主动检测模块接收第n-1个测试数据包的时间；当第n-1和第n个测试数据包均成功接收时a_n＝1，当第n个或第n-1个测试数据包中的任何一个接收失败时a_n＝0；δ为T2时间内所有测试数据包不参与上述计算公式的次数，a_n＝0时，δ加1。

进一步说明：

其中，网络质量主动检测模块与网络质量测试服务器配合检测网络QoS参数和RTCP协议栈检测网络QoS参数的方法互为补充。当客户端没有进行通信时，只能通过网络质量主动检测模块与网络质量测试服务器配合检测网络QoS参数；当客户端正在进行通信，如正在进行语音或视频通话时，可同时利用网络质量主动检测模块与网络质量测试服务器配合，同时用RTCP协议栈检测网络QoS参数；另外，也可只用RTCP协议栈检测网络QoS参数或只用网络质量主动检测模块与网络质量测试服务器配合检测网络的QoS参数。

下面以具体实例说明网络质量主动检测模块与网络质量测试服务器检测网络QoS参数的过程：

1）网络质量主动检测模块102向网络质量测试服务器103发测试送数据包，所述测试数据包为1280字节，发送间隔20毫秒；每个测试数据包含有一个序列号，用于唯一标示每个测试数据包；

2）网络质量测试服务器103将接收到的测试数据包立即返回给网络质量主动检测模块；

3）网络质量主动检测模块102持续发送测试数据包进行60秒后，暂停30秒；

4）计算60秒内丢包率、平均时延、平均抖动；

5）判断上述持续发送测试数据包的时间内的丢包率，如果丢包率大于0，把测试数据包降为320字节，再进行一轮测试。

本发明通过检测可用的通信网络的QoS参数，进而得知可用的通信网络的质量是否适合使用IP语音电话、文本聊天等，并实时以文字、图示方式指示给用户，让用户知道当前网络环境等，不适合IP语音的话可以选择拨打普通电话或发送即时消息等其它通信手段。当网络质量优时可以流畅通话；较好时基本可以流利交流；较差时基本可以通话，但影响流利交流，建议不通话；差时不能通话。本发明解决融合通信系统客户端网络质量指示问题，使用户在使用IP语音电话过程中（通话前或通话中）明确知道当前网络质量对语音质量影响程度，以便选择合适的通信手段，避免影响通话。

本发明提出一种简易测试网络质量的方法，不需要部署专门的硬件，只占用非常小的处理器资源和很少的流量，实施容易，使每个使用融合通信客户端的用户都能实时了解当前网络状态对融合通信的影响程度，无须拨打测试；本发明结构简单、实现方便、成本低廉、能有效检测网络质量，并提供直观的提示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通信网络服务质量的指示系统，其特征在于，包括网络可用性检测模块、网络质量主动检测模块、网络质量检测服务器、RTCP实时传输控制协议栈、QoS服务质量参数采集模块、网络质量分析模块和网络质量等级显示模块；

所述网络可用性检测模块用于实时检测融合通信客户端所处环境的通信网络的可用性，并将可用的通信网络的信息传送给网络质量主动检测模块和RTCP协议栈；

所述网络质量主动检测模块用于向网络质量检测服务器发送测试数据包并接收网络质量测试服务器反馈的测试数据包，以检测可用的通信网络的QoS参数，并将检测结果传送到网络质量分析模块；

所述RTCP协议栈用于计算通信网络的QoS参数，并将得到的QoS参数传送给QoS服务质量参数采集模块；

所述QoS服务质量参数采集模块用于将接收到的通信网络的QoS参数传递给网络质量分析模块；

所述网络质量分析模块用于根据接收到的通信网络的QoS参数对通信网络进行分析，确定通信网络的质量等级，并将通信网络的质量等级信息传送给网络质量等级显示模块；

所述网络质量等级显示模块用于将接收到的通信网络的质量等级信息转换成文字或图示方式进行显示。

2.根据权利要求1所述一种通信网络服务质量的指示系统，其特征在于，所述网络质量分析模块包括一个通信网络质量等级对照表。

3.根据权利要求1所述一种通信网络服务质量的指示系统，其特征在于，网络质量分析模块确定通信网络的质量等级的具体做法是根据通信网络的QoS参数查找通信网络质量等级对照表，确定通信网络的质量等级。

4.根据权利要求1所述一种通信网络服务质量的指示系统，其特征在于，所述网络QoS参数包括丢包率、时延和抖动。

5.一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：实时检测融合通信客户端所处环境的通信网络的可用性；

步骤2：检测可用的通信网络的QoS参数；

步骤3：根据通信网络的QoS参数对通信网络进行分析，确定通信网络的质量等级；

步骤4：将通信网络的质量等级信息转换成文字或图示方式进行显示。

6.根据权利要求6所述一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，所述步骤2检测可用的通信网络的QoS参数采用网络质量主动检测模块和网络质量测试服务器的配合进行检测或采用RTCP协议栈进行检测。

7.根据权利要求7所述一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，所述网络质量主动检测模块和网络质量测试服务器的配合检测通信网络的QoS参数的具体步骤如下：

步骤2.1：所述网络质量主动检测模块每隔T1时间向网络质量测试服务器发送一个测试数据包，持续发送检测数据包的时间为T2，暂时停止发送测试数据包的时间为T3；

其中，每个测试数据包都有一个序列号，用于唯一地标识测试数据包；

步骤2.2：所述网络质量测试服务器每接收到一个测试数据包后不做任何处理，立即将测试数据包返回给网络质量主动检测模块；

步骤2.3：所述网络质量检测模块根据T2时间内发送和接收的测试数据包的序列号、发送时间和接收时间计算丢包率P、平均时延D和平均抖动J。

8.根据权利要求8所述一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，所述丢包率的计算公式如下：

P=(Ns-Nr)/Ns

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；Nr为T2时间内网络质量主动检测模块实际接收的测试数据包的数目。

9.根据权利要求8所述一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，所述平均时延的计算公式如下：

$\frac{1}{N_r}\underset{n=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}\frac{a_n(R_n-S_n)}{2}$

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；Nr为T2时间内网络质量主动检测模块实际接收的测试数据包的数目；S_n为网络质量主动检测模块发送第n个测试数据包的时间；R_n为网络质量主动检测模块接收第n个测试数据包的时间；成功接收第n个数据包时a_n＝1，接收第n个数据包失败时，a_n＝0。

10.根据权利要求8所述一种通信网络服务质量的指示方法，其特征在于，所述计算平均抖动的公式如下：

$J=\frac{1}{N_s-\mathrm{\δ}}\underset{n=2}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n\left[\frac{(R_n-S_n)-(R_{n-1}-S_{n-1})}{2}\right]$

其中，Ns为T2时间内网络质量主动检测模块发送的测试数据包的数目；S_n为网络质量主动检测模块发送第n个测试数据包的时间；R_n为网络质量主动检测模块接收第n个测试数据包的时间；S_n-1为网络质量主动检测模块发送第n-1个测试数据包的时间；R_n-1为网络质量主动检测模块接收第n-1个测试数据包的时间；当第n-1和第n个测试数据包均成功接收时a_n＝1，当第n个或第n-1个测试数据包中的任何一个接收失败时a_n＝0；δ为T2时间内所有测试数据包不参与上述计算公式的次数，a_n＝0时，δ加1。

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