CN103297288B - 分组传送延迟测量系统 - Google Patents

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Abstract

分组传送延迟测量系统。在以时间异步方式测量第一测量装置和第二测量装置之间的单向分组传送延迟时，第一测量装置发送各自包含发送时的第一计数器值的第一分组；然后发送包含发送时的第二计数器值的第二分组。第二测量装置存储从各个所述第一分组提取的第一计数器值、接收时的第三计数器值和接收时间戳信息；计算每单位时间第一计数器值和第三计数器值之间的增量比；以及基于第二计数器值和增量比计算接收时的预期第四计数器值，并基于所计算的预期第四计数器值和接收时的实际第四计数器值求出传送延迟。

Description

分组传送延迟测量系统
技术领域
本公开涉及分组传送延迟测量系统。
背景技术
在通过诸如互联网或内联网的互联网协议(IP)通信网络执行客户机-客户机通信和服务器-客户机通信的通信系统中，设置具有分组处理功能的多个网络组成装置(例如路由器、切换装置和交换机)，以便传送将以分组格式发送的目标数据。
在这种通信系统中，有必要通过对其进行周期测量来处理端到端分组传送延迟，以便保持服务质量，端到端分组传送延迟包括网络组成装置内的处理延迟以及通信网络内的传输线路(传播)延迟。
下面是本发明的现有技术。
[专利文献1]日本专利特开No.JP2006-352527
发明内容
图1举例说明了采用测量分组传送延迟的第一方法的系统构造。
在分组传送延迟测量系统1A中，测量装置3与存在于通信网络中的对象装置2相对设置。测量装置3通过网络线路(去往路线)将测量用分组发送给对象装置2。
测量装置3通过网络线路(返回路线)接收由对象装置2回送的测量用分组。测量装置3基于预先估计(计算)的分组传送时间以及测量用分组的发送时间戳和接收时间戳来测量分组传送延迟的时间(往返延迟时间)。
在这种情况下，对象装置2是例如作为存在于通信网络中的网络中继装置的路由器或者连接至通信网络的个人计算机。
在通过第一方法测量分组传送延迟的情况下，从测量装置3发送的测量用分组需要由对象装置2回送。因此，无法回送的对象装置构造不能用于测量。另外，即使能够回送的对象装置构造也不能直接测量单向分组传送延迟。
图2举例说明了采用测量分组传送延迟的第二方法的系统构造。在分组传送延迟测量系统1B中，可直接测量发送装置4和接收装置5之间的单向分组传送延迟。
在分组传送延迟测量系统1B中，首先需要发送装置4和接收装置5之间时间同步。发送装置4和接收装置5基于网络时间协议(NTP)服务器6的主时间(绝对时间)执行严格的时间同步，以使各自的内部时钟彼此匹配。
在执行时间同步之后，当发送分组时，发送装置4从内部时钟获取时间戳，将该时间戳添加到分组作为发送时间戳，并将该时间戳发送给接收装置5。接收装置5从内部时钟获取接收分组时的时间戳，并从所接收到的分组获取发送时间戳。接收装置5基于预先估计(计算)的分组传送时间、所获取的发送时间戳和所获取的接收时间戳来测量分组传送延迟的时间(单向延迟时间)。
在通过第二方法测量分组传送延迟的情况下，发送装置4和接收装置5的两个内部时钟之间需要时间严格匹配，这需要NTP服务器6来执行时间同步。
另外，还有利用获取发送时间戳和接收时间戳时由操作系统(OS)提供的系统调用来测量分组传送延迟的第三方法。然而，从OS获取时间戳需要处理时间，当在诸如每秒发送/接收数百万个分组的过载测试的情形下测量分组传送延迟的时间时，这不可避免地使测量装置的性能劣化。
本公开的目的在于提供一种使得能够以时间异步方式测量彼此相对的第一测量装置和第二测量装置之间的单向分组传送延迟的技术。
根据本公开的一个方面，分组传送延迟测量系统包括经由网络中存在的通信装置彼此相对的第一测量装置和第二测量装置，用于以时间异步方式测量所述第一测量装置和所述第二测量装置之间的单向分组传送延迟。
所述第一测量装置包括：在所述通信装置的非繁忙业务时间生成预定数量的第一分组并发送所述第一分组的单元，所述第一分组各自包含由与第一内部时钟关联的第一计数器获得的发送时的第一计数器值；以及在发送所述第一分组之后以从外部发出的指令作为触发生成第二分组并发送所述第二分组的单元，所述第二分组包含由所述第一计数器获得的发送时的第二计数器值。
所述第二测量装置包括：当经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的各个所述第一分组时，将从各个所述第一分组提取的所述第一计数器值、由与第二内部时钟关联的第二计数器获得的接收时的第三计数器值以及接收时间戳信息彼此关联地依次存储在存储装置中的单元；基于分别存储在所述存储装置中的所述第一计数器值、所述第三计数器值和所述接收时间戳信息，计算每单位时间所述第一计数器值和所述第三计数器值之间的增量比的单元；以及当经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的所述第二分组时，基于从所述第二分组提取的所述第二计数器值和所述增量比计算接收时的预期第四计数器值，并基于所计算的预期第四计数器值和接收时的实际第四计数器值求出所述单向分组传送延迟的单元。
根据所公开的分组传送延迟测量系统，利用由所述第一计数器获得的发送时的计数器值与由所述第二计数器获得的接收时的计数器值之间的增量比作为基准值，可以按照时间异步方式测量所述第一测量装置和所述第二测量装置之间的单向分组传送延迟作为计数器值。
通过阅读下面执行本发明的实施方式并结合附图和所附权利要求，其它目的、特点和优点变得明显。
附图说明
图1是示出现有技术的系统构造的示图；
图2是示出另一现有技术的系统构造的示图；
图3是示出本发明的第一实施方式和第二实施方式的系统构造的示图；
图4是示出根据本发明的第一实施方式的第一分组传送延迟测量装置和第二分组传送延迟测量装置的构造的框图；
图5是示出由第一分组传送延迟测量装置执行的测量开始前处理的流程图；
图6是示出由第二分组传送延迟测量装置执行的测量开始前处理的流程图；
图7是测量开始前处理的序列图；
图8是示出由第一分组传送延迟测量装置执行的测量开始后处理的流程图；
图9是示出由第二分组传送延迟测量装置执行的测量开始后处理的流程图；
图10是测量开始后处理的序列图；
图11是示出测量开始前处理通知分组的示图；
图12是示出测量开始后处理通知分组的示图；
图13是示出测量开始前处理用表的示图；
图14是示出比率存储表的示图；
图15是示出测量开始后处理用表的示图；
图16是示出根据本发明的第二实施方式的第一分组传送延迟测量装置和第二分组传送延迟测量装置的构造的框图；
图17是示出由第一分组传送延迟测量装置执行的测量开始前处理的流程图；
图18是示出由第二分组传送延迟测量装置执行的测量开始前处理的流程图；
图19是测量开始前处理的序列图；
图20是示出由第一分组传送延迟测量装置执行的测量开始后处理的流程图；
图21是示出由第二分组传送延迟测量装置执行的测量开始后处理的流程图；
图22是测量开始后处理的序列图；
图23是示出测量开始前处理请求分组的示图；
图24是示出测量开始前处理响应分组的示图；
图25是示出测量开始前处理通知分组的示图；
图26是示出测量开始后处理通知分组的示图；
图27是示出第一分组传送延迟测量装置的传送计数器值表的示图；以及
图28是示出第二分组传送延迟测量装置的传送计数器值表的示图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本公开的实施方式。附图示出优选实施方式。然而，应该理解，所述实施方式可通过许多不同的实施方式来实现，而不限于本文所述的实施方式。
[第一实施方式]
[分组传送延迟测量系统]
参照示出本发明的第一实施方式的系统构造的图3，在分组传送延迟测量系统1中，第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40被设置为关于存在于通信网络(例如，诸如互联网或内联网的IP网络)中的经受过载测试的对象装置10彼此相对。
经受过载测试的对象装置10是例如至少一个网络组成装置(通信装置)，其存在于通信网络中并具有诸如路由、切换或交换的分组处理功能。第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40可位于例如维护操作中心，以便评估用作网络组成装置的对象装置10和通信网络的网络线路(传输线路)这两者的性能。
在这种情况下测量的分组传送延迟是端对端单向传送延迟，其包括对象装置10内的处理延迟以及通信网络内的传输线路(传播)延迟。另外，术语“分组传送”包括其传输、交换和中继，除非需要具体限制。
在分组传送延迟测量系统1中，以由操作员通过维护操作中心内的操作终端60发出的执行指令作为触发，设置在朝着对象装置10的输入路径侧的第一分组传送延迟测量装置20将测量用分组发送给设置在对象装置10的输出路径侧的第二分组传送延迟测量装置40达预定多次。第二分组传送延迟测量装置40接收由对象装置10中继的测量用分组。
在开始测量分组传送延迟之前，第二分组传送延迟测量装置40计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比，并在测量分组传送延迟时使用预先计算的计数器进度之间的比。
通过在开始测量分组传送延迟之前执行这样的预处理，无需在开始测量分组传送延迟之后利用由操作系统(OS)提供的系统调用来使用时间戳信息，并且可基于发送/接收分组时获得的计数器值以及计数器进度之间的比来测量分组传送延迟。
[分组传送延迟测量装置]
图4示出应用于图3所示的根据第一实施方式的分组传送延迟测量系统1的第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40的详细构造的示例。
在第一实施方式中，设置在朝着对象装置10的输入路径侧的第一分组传送延迟测量装置20是例如具有分组通信功能的信息处理装置，并包括控制单元21、序列处理单元22、时钟计数单元23、分组生成单元24、分组发送单元25和信息保持单元28。那些组件可通过单独的专用电路、算术处理电路等来实现。
控制单元21包括中央处理单元(CPU)211、用作工作存储器的随机存取存储器(RAM)212以及存储用于启动的引导程序的只读存储器(ROM)213。另外，信息保持单元28是非易失性闪存，并以可重写方式保存操作系统(OS)、各种应用程序以及各种类型的信息(包括数据)。
另外，设置在对象装置10的输出路径侧的第二分组传送延迟测量装置40是例如具有分组通信功能的信息处理装置，并包括控制单元41、序列处理单元42、时钟计数单元43、分组接收单元44、分组展开单元45、信息保持单元46、统计数据计算单元47和延迟测量单元48。以相同的方式，那些组件可通过单独的专用电路、算术处理电路等来实现。
控制单元41包括CPU411、用作工作存储器的RAM412以及存储用于启动的引导程序的ROM413。另外，信息保持单元46是非易失性闪存，并以可重写方式保存OS、各种应用程序以及各种类型的信息(包括数据)。
概括而言，控制单元21和41分别管理第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40的主控制。控制单元21以由操作终端60的操作员发出的执行指令作为触发来执行控制。序列处理单元22和42分别在控制单元21和41的控制下执行预定序列(处理程序)。
时钟计数单元23和43分别包括计数器231和431，用于对从装置内部时钟(例如，CPU时钟)接收的信号计数，并生成计数器值。分组生成单元24生成(构建)将发送给相对的第二分组传送延迟测量装置40的测量用分组。
分组发送单元25经由经受过载测试的对象装置10将生成的分组发送给相对的第二分组传送延迟测量装置40。分组接收单元44经由经受过载测试的对象装置10接收从相对的第一分组传送延迟测量装置20发送来的分组。分组展开单元45分解接收到的分组，并将必要内容展开(记录)在数据存储单元460上。数据存储单元460包括稍后描述的各种表。
统计数据计算单元47在测量开始前处理中计算计数器进度之间的比，即，每单位时间计数器值之间的增量比，作为统计数据。延迟测量单元48在测量开始后处理中测量端对端单向分组传送延迟。
为了逻辑上实现稍后详细描述的测量开始前处理和测量开始后处理，在第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40中，在信息保持单元28和46中安装控制程序作为应用程序，使得CPU211和411分别将该控制程序展开在RAM212和412中，从而以由操作终端60的操作员发出的执行指令作为触发执行该控制程序。
[测量开始前处理]
接下来，将参照图3、图4和相关附图描述分组传送延迟的测量开始前处理。需要注意的是，在该处理过程中，将省略对第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40与经受过载测试的对象装置10之间存在的通信网络的描述，除非需要具体限制。
在开始测量分组传送延迟之前执行的处理中，在经受过载测试的对象装置10的非繁忙业务时间(包括空载时间)计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x，即，由计数器231和431指示的计数器值(计数值)之间的比(增量比)x。
第一分组传送延迟测量装置20的控制单元21指示序列处理单元22以操作员通过操作终端60发出的执行指令作为触发执行测量开始前处理(图5的步骤51)。此时，还通知序列处理单元22由操作员指定的测量开始前处理的重复次数n。
测量开始前处理的重复次数n是用于获得计数器进度之间的比x的平均值的次数，是由操作员指定的任意数值(n≥2)。通过增大重复次数n的数值，计算的计数器进度之间的比x的精度增加。
序列处理单元22指示分组生成单元24生成分组以便向第二分组传送延迟测量装置40发送测量开始前处理通知分组PP(步骤52)。
分组生成单元24从时钟计数单元23获取由与装置内部时钟关联的计数器231指示的计数器值As(As=As1)，并将计数器值As连同测量开始前处理的重复次数n一起添加到分组PP(步骤53)。
如图11作为示例示出的，由分组生成单元24生成的测量开始前处理通知分组PP由报头部分(IP报头部分)和随后的用户数据部分构成，所述用户数据部分包含控制码Cc(Cc=测量开始前处理通知)、计数器值As和测量开始前处理的重复次数n。重复次数n对应于发送分组数。
序列处理单元22指示分组发送单元25将由分组生成单元24生成的测量开始前处理通知分组PP(图7的PP1)发送给第二分组传送延迟测量装置40(步骤54)。
以由操作终端60的操作员发出的执行指令作为触发引导的第二分组传送延迟测量装置40使用分组接收单元44来接收从第一分组传送延迟测量装置20发送来的测量开始前处理通知分组PP(PP=PP1)(图6的步骤61)。
分组展开单元45从由分组接收单元44接收的分组PP1提取控制码Cc(Cc=测量开始前处理通知)，并将其通知给控制单元41。基于该通知，控制单元41使序列处理单元42执行测量开始前处理。
根据由序列处理单元42发出的指令，分组展开单元45从接收到的分组PP1提取计数器值As1，并将计数器值As1记录(存储)在数据存储单元460中(步骤62)。
此时，分组展开单元45从时钟计数单元43获取由与装置内部时钟关联的计数器431指示的计数器值Br(Br=Br1)，并将所获取的计数器值(接收分组PP1时)Br1与计数器值(发送分组PP1时)As1关联地记录在数据存储单元460的测量开始前处理用表461(参见图13)中(步骤63)。
另外，分组展开单元45从控制单元41获取接收分组PP1时的时间戳信息Bt(Bt=Bt1)，并将所获取的时间戳信息Bt1与计数器值As1和计数器值Br1关联地记录在测量开始前处理用表461中(步骤63)。需要注意的是，时间戳信息Bt可从基于例如总秒数(累积秒数)计时的控制单元41获得。
将与上述步骤52、53和54以及步骤61、62和63对应的测量开始前处理重复指定的重复次数n(步骤55和64)。结果，在第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间发送/接收测量开始前处理通知分组PP1、PP2、...、PPn(参见图7)。
第二分组传送延迟测量装置40的统计数据计算单元47基于记录在数据存储单元460的测量开始前处理用表461中的计数器值(发送时)As1、As2、...、Asn、计数器值(接收时)Br1、Br2、...、Brn以及多条时间戳信息(接收时)Bt1、Bt2、...、Btn，计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x(步骤65)。
接下来，以第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40中分别获取的具体值为例描述计数器进度之间的比x（即，每单位时间计数器值之间的增量比(在这种情况下，平均增量比)）的计算。
如图13举例说明的，第一分组传送延迟测量装置20的计数器值(发送时)As、第二分组传送延迟测量装置40的计数器值(接收时)Br以及第二分组传送延迟测量装置40的时间戳信息(接收时)Bt彼此关联地记录在测量开始前处理用表461中。
首先，第二分组传送延迟测量装置40的统计数据计算单元47基于作为第一项和第二项记录在测量开始前处理用表461中的数据，利用式(1)和式(2)来计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x。
式(1)：第一分组传送延迟测量装置20内每秒(单位时间)计数=(As2-As1)/(Bt2-Bt1)
=(550-350)/(10:00:02.000-10:00:00.000)=200/2=100
式(2)：第二分组传送延迟测量装置40内每秒计数=(Br2-Br1)/(Bt2-Bt1)
=(2,400-1,500)/(10:00:02.000-10:00:00.000)=900/2=450
以相同的方式，第二分组传送延迟测量装置40的统计数据计算单元47基于作为第二项和第三项记录在测量开始前处理用表461中的数据，利用式(3)和式(4)来计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x。
式(3)：第一分组传送延迟测量装置20内每秒计数=(As3-As2)/(Bt3-Bt2)
=(1,342-550)/(10:00:10.000-10:00:02.000)=792/8=99
式(4)：第二分组传送延迟测量装置40内每秒计数=(Br3-Br2)/(Bt3-Bt2)
=(6,008-2,400)/(10:00:10.000-10:00:02.000)=3,608/8=451
另外，第二分组传送延迟测量装置40的统计数据计算单元47基于作为第三项和第三项记录在测量开始前处理用表461中的数据，利用式(5)和式(6)来计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x。
式(5)：第一分组传送延迟测量装置20内每秒计数=(As4-As3)/(Bt4-Bt3)
=(2,322-1,342)/(10:00:20.000-10:00:10.000)=980/10=98
式(6)：第二分组传送延迟测量装置40内每秒计数=(Br4-Br3)/(Bt4-Bt3)
=(10,518-6,008)/(10:00:20.000-10:00:10.000)=4,510/10=451
利用所计算的值的平均值，数值精度增加，分组延迟测量精度增加。在上述具体示例的情况下，第一分组传送延迟测量装置20的平均计数器值As为99，第二分组传送延迟测量装置40的平均计数器值Br为450.7，统计数据计算单元47基于这些平均计数器值计算出计数器进度之间的比x(平均增量比x=99:450.7)。统计数据计算单元47将基于平均计数器值计算出的计数器进度之间的比x(x=99:450.7)记录在比率存储表463(参见图14)中。
通过采用上述测量开始前处理程序，即使在第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40使用具有彼此不同规格的时钟的CPU的情况下，也可处理分组传送延迟。
在上述测量开始前处理程序中，数量对应于重复次数n的测量开始前处理通知分组PP1、PP2、...、PPn通过控制单元21的控制按照随机时序从第一分组传送延迟测量装置20发送至第二分组传送延迟测量装置40，但也可按照预定周期来发送。
[测量开始后处理]
接下来，参照图3、图4和相关附图描述分组传送延迟的测量开始后处理。需要注意的是，在该处理过程中，将省略对第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40与经受过载测试的对象装置10之间存在的通信网络的描述，除非需要具体限制。
在这种情况下，分组传送延迟的测量开始后处理表示利用上述测量开始前处理中基于平均计数器值计算的计数器进度之间的比(平均增量比)x来测量分组传送延迟。
第一分组传送延迟测量装置20的控制单元21指示序列处理单元22以由操作终端60的操作员发出的执行指令作为触发执行测量开始后处理，即，分组传送延迟测量(图8的步骤81)。需要注意的是，例如，在通过操作终端60从第二分组传送延迟测量装置40接收到测量开始前处理结束的通知之后，而不必在非繁忙业务时间，向第一分组传送延迟测量装置20发出由操作终端60的操作员发出的执行指令。
序列处理单元22指示分组生成单元24生成分组，以便将测量开始后处理通知分组PS发送给第二分组传送延迟测量装置40(步骤82)。
分组生成单元24从时钟计数单元23获取由与装置内部时钟关联的计数器231指示的计数器值As(As=As10)，并将该计数器值As添加到分组PS(步骤83)。
如图12中作为示例示出的，由分组生成单元24生成的测量开始后处理通知分组PS由报头部分(IP报头部分)和随后的用户数据部组成，所述用户数据部包含控制码Cc(Cc=测量开始后处理通知)和计数器值As。
序列处理单元22指示分组发送单元25将分组生成单元24生成的测量开始后处理通知分组PS(参见图10)发送给第二分组传送延迟测量装置40(步骤84)。
第二分组传送延迟测量装置40使用分组接收单元44来接收从第一分组传送延迟测量装置20发送来的测量开始后处理通知分组PS(图9的步骤91)。
分组展开单元45从由分组接收单元44接收到的分组PS提取控制码Cc(Cc=测量开始后处理通知)，并将其通知给控制单元41。基于所述通知，控制单元41使序列处理单元42执行测量开始后处理。
根据由序列处理单元42发出的指令，分组展开单元45从所接收到的分组PS提取计数器值As10，并将该计数器值As10记录在数据存储单元460中(步骤92)。
此时，分组展开单元45从时钟计数单元43获取由与装置内部时钟关联的计数器431指示的计数器值Br(Br=Br10)，并将获取的计数器值(接收分组PS时)Br10与计数器值(发送分组PS时)As10关联地记录在数据存储单元460的测量开始后处理用表462(参见图15)中(步骤93)。
作为与上述步骤81、82、83和84以及步骤91、92和93对应的测量开始后处理的结果，在第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间发送/接收测量开始后处理通知分组PS(参见图10)。
第二分组传送延迟测量装置40的延迟测量单元48参照各自记录在数据存储单元460的测量开始后处理用表462中的计数器值As10和计数器值Br10，以基于计数器值As10和记录在数据存储单元460的比率存储表463(参见图14)中的计数器进度之间的比x计算预测的接收时的计数器值(预期计数器值)。然后，延迟测量单元48通过将作为计算结果的预期计数器值Brx与接收时的实际计数器值Br10进行比较来求出单向分组传送延迟(步骤94)。
接下来，以第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40中分别获取的具体值为例描述分组传送延迟的计算。
如图15举例说明的，在测量开始后处理用表462中，彼此关联地记录有第一分组传送延迟测量装置20的计数器值(发送时)As和第二分组传送延迟测量装置40的计数器值(接收时)Br。
在这种情况下，按原样使用在上述测量开始前处理中获取并计算的值来进行描述。在测量开始前处理的上述具体示例的情况下，第一分组传送延迟测量装置20的平均计数器值As为99，第二分组传送延迟测量装置40的平均计数器值Br为450.7，基于这些平均值，已经由统计数据计算单元47计算出计数器进度之间的比x(平均增量比x=99:450.7)。
延迟测量单元48利用式(7)基于测量开始后处理用表462内的计数器值As(As=As10)和比率存储表463内的计数器进度之间的比x来计算第二分组传送延迟测量装置40内的预期计数器值Brx。
式(7)：Brx=(450.7/99)×As10=(450.7/99)×1,333=6,068.5
延迟测量单元48基于计算的接收时的预期计数器值Brx(Brx=6,068.5)和接收时的实际计数器值Br(Br10=6,155)计算传送过程中发生的与86.5的计数对应的延迟，并将其通知给控制单元41。控制单元41将从延迟测量单元48接收的通知内容发送给操作终端60。
如上所述，在根据第一实施方式的分组传送延迟测量系统1中，利用与每单位时间计数器值As的差的平均值和每单位时间计数器值Br的差的平均值之间的比对应的平均增量比x作为基准值，可以按照时间异步方式测量单向分组传送延迟作为计数器值。
然后，基于测量的单向分组传送延迟(计数器值)，可以估计当过载施加于第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间存在的经受过载测试的对象装置10上时将引起的分组传送延迟的时间。
结果，可提供质量指标，其使得提供服务的公司能够利用通信网络来确定通信网络系统是否能够继续特定服务，推而广之，终端用户可享受能够稳定使用的网络服务。
[第二实施方式]
根据本发明的第二实施方式的分组传送延迟测量系统1以与第一实施方式相同的方式采用图3所示的构造。因此，同样在根据第二实施方式的分组传送延迟测量系统1中，第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40被设置为关于通信网络中存在的经受过载测试的对象装置10彼此相对。
在下面详细描述的第二实施方式中，还在测量开始前处理中计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间的传送计数器值，并且基于该传送计数器值校正在测量开始后处理中求出的单向分组传送延迟，以计算相对单向分组传送延迟。需要注意的是，除非引起模糊，否则将省略与上述的第一实施方式相同的内容。
[分组传送延迟测量装置]
图16示出应用于图3所示的根据第二实施方式的分组传送延迟测量系统1的第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40的详细构造的示例。
在第二实施方式中，设置在朝着对象装置10的输入路径侧的第一分组传送延迟测量装置20是例如具有分组通信功能的信息处理装置，并且包括控制单元21、序列处理单元22、时钟计数单元23、分组生成单元24、分组发送单元25和信息保持单元28。另外，第一分组传送延迟测量装置20还包括分组接收单元26、分组展开单元27和传送计数器值计算单元29。那些组件可通过单独的专用电路、算术处理电路等来实现。
另外，设置在对象装置10的输出路径侧的第二分组传送延迟测量装置40是例如具有分组通信功能的信息处理装置，并且包括控制单元41、序列处理单元42、时钟计数单元43、分组接收单元44、分组展开单元45、信息保持单元46、统计数据计算单元47和延迟测量单元48。另外，第二分组传送延迟测量装置40还包括分组生成单元49和分组发送单元50。以相同的方式，那些组件可通过单独的专用电路、算术处理电路等来实现。
为了概括描述第二实施方式中增加的元件，分组接收单元26经由经受过载测试的对象装置10接收从相对的第二分组传送延迟测量装置40发送(返回)的分组(响应分组)。分组展开单元27将所接收到的分组分解，并将必要的内容展开(记录)在数据存储单元280上。数据存储单元280包括稍后描述的表。
传送计数器值计算单元29在测量开始前处理中计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间的传送计数器值。
分组生成单元49生成(构建)将发送给相对的第一分组传送延迟测量装置20的分组(响应分组)。分组发送单元50经由经受过载测试的对象装置10将生成的分组发送给相对的第一分组传送延迟测量装置20。
为了逻辑上实现稍后详细描述的测量开始前处理和测量开始后处理，在第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40中，在信息保持单元28和46中安装控制程序作为应用程序，使得CPU211和411分别将该控制程序展开在RAM212和412中，从而以由操作终端60的操作员发出的执行指令作为触发执行该控制程序。
[测量开始前处理]
接下来，将参照图16和相关附图描述分组传送延迟的测量开始前处理。
在开始测量分组传送延迟之前执行的处理中，在经受过载测试的对象装置10的非繁忙业务时间(包括空载时间)分别计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间的传送计数器值Ac以及第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x，即，由计数器231和431指示的计数器值(计数值)之间的比(增量比)x。
第一分组传送延迟测量装置20的控制单元21指示序列处理单元22以操作员通过操作终端60发出的执行指令作为触发执行测量开始前处理(图7的步骤1701)。此时，还通知序列处理单元22由操作员指定的测量开始前处理的重复次数n。
序列处理单元22指示分组生成单元24生成分组，以便向第二分组传送延迟测量装置40发送测量开始前处理请求分组(通常也简称为“请求分组”)PR(步骤52)。分组生成单元24从序列处理单元22获取重复次数n，并将所获取的次数n添加到请求分组PR(步骤1702)。
如图23作为示例示出的，由分组生成单元24生成的测量开始前处理请求分组PR由报头部分和随后的用户数据部分构成，所述用户数据部分包含控制码Cc(Cc=测量开始前处理通知)和重复次数n。
序列处理单元22从时钟计数单元23获取由与装置内部时钟关联的计数器231指示的计数器值，作为发送请求分组PR时的计数器值As，将该计数器值记录(存储)在数据存储单元280的传送计数器值表281中，然后指示分组发送单元25将由分组生成单元24生成的请求分组PR发送给第二分组传送延迟测量装置40(步骤1703)。
以由操作终端60的操作员发出的执行指令作为触发引导的第二分组传送延迟测量装置40使用分组接收单元44来接收从第一分组传送延迟测量装置20发送来的测量开始前处理请求分组PR(参见图19)(图18的步骤1801)。
分组展开单元45从由分组接收单元44接收到的请求分组PR提取控制码Cc(Cc=测量开始前处理请求)，并将该控制码Cc通知给控制单元41。基于所述通知，控制单元41使序列处理单元42执行测量开始前处理(请求)。
根据由序列处理单元42发出的指令，分组展开单元45从所接收到的请求分组PR提取重复次数n，并将次数n记录在数据存储单元460中。
序列处理单元42指示分组生成单元49生成分组，以便将测量开始前处理响应分组(通常也简称为“响应分组”)PT发送给第一分组传送延迟测量装置20。分组生成单元49从序列处理单元42获取肯定应答/否定应答确定的结果，并将所述结果添加到响应分组PT。
如图24中作为示例示出的，由分组生成单元49生成的测量开始前处理响应分组PT由报头部分和随后的用户数据部分组成，所述用户数据部分包含控制码Cc(Cc=测量开始前处理响应)以及肯定应答/否定应答信息(ACK/NACK)。
序列处理单元42指示分组发送单元50将由分组生成单元49生成的响应分组PT发送给第一分组传送延迟测量装置20(步骤1802)。
第一分组传送延迟测量装置20使用分组接收单元26来接收从第二分组传送延迟测量装置40发送来的响应分组PT(参见图19)(步骤1704)。
分组展开单元27从由分组接收单元26接收到的响应分组PT提取控制码Cc(Cc=测量开始前处理响应)，并将其通知给控制单元21。另外，分组展开单元27从所接收到的响应分组PT获取肯定应答/否定应答信息，并将该肯定应答/否定应答信息记录在数据存储单元280中。基于从分组展开单元27接收到的通知，控制单元21使序列处理单元22执行测量开始前处理(响应)。
序列处理单元22参照数据存储单元280内的肯定应答/否定应答信息。当肯定应答/否定应答信息为“肯定应答(ACK)”时，序列处理单元22从时钟计数单元23获取由与装置内部时钟关联的计数器231指示的计数器值，作为接收响应分组PT时的计数器值Ar，并将该计数器值记录在数据存储单元280的传送计数器值表281中(步骤1705)。需要注意的是，当肯定应答/否定应答信息为“否定应答(NACK)”时，序列处理单元22通知控制单元21测量开始前处理(响应)的执行结束。
传送计数器值计算单元29基于彼此关联地记录在传送计数器值表281中的发送请求分组PR时的计数器值As和接收响应分组PT时的计数器值Ar，计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间的传送计数器值Ac(步骤1706)。
在经受过载测试的对象装置10的非繁忙业务时间，当第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间经由对象装置10发送/接收分组时，去往路线的传送时间和返回路线的传送时间之间存在极少差异。因此，可将第一分组传送延迟测量装置20内发送请求分组PR时的计数器值As和接收响应分组PT时的计数器值Ar之间的差的中间值假设为第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间的传送计数器值Ac。结果，获得传送计数器值Ac为Ac=(Ar-As)/2。
在这种情况下计算的传送计数器值Ac是第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间的相对单向分组传送延迟。
当传送计数器值计算单元29完成第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间的传送计数器值Ac的计算时，第一分组传送延迟测量装置20的控制单元21执行获得第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x的处理。
序列处理单元22指示分组生成单元24生成分组，以便将测量开始前处理通知分组(通常也简称为“通知分组”)PP发送给第二分组传送延迟测量装置40。
分组生成单元24在从时钟计数单元23获取发送通知分组PP时的计数器值As(As=As1)的同时，从传送计数器值表281获取传送计数器值Ac，并将传送计数器值Ac和计数器值As添加到通知分组PP(步骤1707)。
如图25中作为示例示出的，由分组生成单元24生成的测量开始前处理通知分组PP由报头部分和随后的用户数据部分组成，所述用户数据部分包含控制码Cc(Cc=测量开始前处理通知)、传送计数器值Ac和计数器值As。
序列处理单元22指示分组发送单元25将由分组生成单元24生成的测量开始前处理通知分组PP(图19的PP1)发送给第二分组传送延迟测量装置40(步骤1708)。
第二分组传送延迟测量装置40使用分组接收单元44来接收从第一分组传送延迟测量装置20发送来的测量开始前处理通知分组PP(PP=PP1)(步骤1803)。
分组展开单元45从由分组接收单元44接收到的分组提取控制码Cc(Cc=测量开始前处理通知)，并将其通知给控制单元41。基于所述通知，控制单元41使序列处理单元42执行测量开始前处理(通知)。
根据由序列处理单元42发出的指令，分组展开单元45从所接收到的通知分组PP1提取传送计数器值Ac和计数器值As1，并将传送计数器值Ac和计数器值As1记录在数据存储单元460中(步骤62)。
此时，分组展开单元45将从通知分组PP1提取的传送计数器值Ac记录在数据存储单元460的传送计数器值表464(参见图28)中(步骤1804)。
此时，分组展开单元45从时钟计数单元43获取由与装置内部时钟关联的计数器431指示的计数器值Br(Br=Br1)，并将所获取的计数器值(接收分组PP1时)Br1与计数器值(发送分组PP1时)As1关联地记录在数据存储单元460的测量开始前处理用表461(参见图13)中(步骤1805)。
另外，分组展开单元45从控制单元41获取接收分组PP1时的时间戳信息Bt(Bt=Bt1)，并将所获取的时间戳信息Bt1与计数器值As1和计数器值Br1关联地记录在测量开始前处理用表461中(步骤1805)。
将与上述步骤1707和1708以及步骤1803、1804和1805对应的测量开始前处理重复指定的重复次数n(步骤1709和1806)。结果，在第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间发送/接收测量开始前处理通知分组PP1、PP2、...、PPn(参见图19)。
第二分组传送延迟测量装置40的统计数据计算单元47基于记录在数据存储单元460的测量开始前处理用表461中的计数器值As1、As2、...和Asn、计数器值Br1、Br2、...和Brn以及多条时间戳信息Bt1、Bt2、...和Btn，计算第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40内的计数器进度之间的比x(步骤1807)。
需要指出的是，计数器进度之间的比x的具体计算示例与上述第一实施方式中相同。因此，第一分组传送延迟测量装置20的平均计数器值As为99，第二分组传送延迟测量装置40的平均计数器值Br为450.7，基于那些平均计数器值，统计数据计算单元47计算出计数器进度之间的比x(平均增量比x=99:450.7)。统计数据计算单元47将基于平均计数器值计算的计数器进度之间的比x(x=99:450.7)记录在比率存储表463(参见图14)中。
[测量开始后处理]
接下来，参照图16和相关附图描述分组传送延迟的测量开始后处理。
在这种情况下，分组传送延迟的测量开始后处理表示利用上述测量开始前处理中的传送计数器值Ac和基于平均计数器值计算的计数器进度之间的比这两者来测量分组传送延迟。
第一分组传送延迟测量装置20的控制单元21指示序列处理单元22以由操作终端60的操作员发出的执行指令作为触发执行测量开始后处理，即，分组传送延迟测量。需要注意的是，例如，在通过操作终端60从第二分组传送延迟测量装置40接收到测量开始前处理结束的通知之后，而不必在非繁忙业务时间，向第一分组传送延迟测量装置20发出由操作终端60的操作员发出的执行指令。
序列处理单元22指示分组生成单元24生成分组，以便将测量开始后处理通知分组PS发送给第二分组传送延迟测量装置40。
分组生成单元24从时钟计数单元23获取由与装置内部时钟关联的计数器231指示的计数器值，作为发送通知分组PS时的As10，并将该计数器值添加到通知分组PS(图20的步骤2001)。
如图26中作为示例示出的，由分组生成单元24生成的测量开始后处理通知分组PS由报头部分和随后的用户数据部组成，所述用户数据部包含控制码Cc(Cc=测量开始后处理通知)和计数器值As。
序列处理单元22指示分组发送单元25将由分组生成单元24生成的测量开始后处理通知分组PS发送给第二分组传送延迟测量装置40(步骤2002)。
第二分组传送延迟测量装置40使用分组接收单元44来接收从第一分组传送延迟测量装置20发送来的测量开始后处理通知分组PS(参见图22)(图21的步骤2101)。
分组展开单元45从由分组接收单元44接收到的通知分组PS提取控制码Cc(Cc=测量开始后处理通知)，并将其通知给控制单元41。基于所述通知，控制单元41使序列处理单元42执行测量开始后处理。
根据由序列处理单元42发出的指令，分组展开单元45从所接收到的通知分组PS提取计数器值As10，并将该计数器值As10记录在数据存储单元460中(步骤2102)。
此时，分组展开单元45从时钟计数单元43获取由与装置内部时钟关联的计数器431指示的计数器值Br(Br=Br10)，并将所获取的计数器值(接收分组PS时)Br10与计数器值(发送分组PS时)As10关联地记录在数据存储单元460的测量开始后处理用表462(参见图15)中(步骤2103)。
作为与上述步骤2001和2002以及步骤2101、2102和2103对应的测量开始后处理的结果，在第一分组传送延迟测量装置20和第二分组传送延迟测量装置40之间发送/接收测量开始后处理通知分组PS(参见图22)。
第二分组传送延迟测量装置40的延迟测量单元48参照分别记录在数据存储单元460的测量开始后处理用表462中的计数器值As10和计数器值Br10，以基于计数器值As10和记录在数据存储单元460的比率存储表463(参见图14)中的计数器进度之间的比(平均增量比)x计算接收时的预期计数器值Brx(步骤2104)。
另外，延迟测量单元48通过将作为计算结果获得的预期计数器值Brx与接收时的实际计数器值Br10进行比较来求出单向分组传送延迟Brz。延迟测量单元48基于记录在传送计数器值表464中的传送计数器值Ac校正所求出的单向分组传送延迟Brz，并计算相对单向分组传送延迟(步骤2105)。
为了描述具体计算示例，延迟测量单元48基于测量开始后处理用表462内的计数器值As(As10=1,333)和比率存储表463内的计数器进度之间的比x(平均增量比x=99:450.7)来利用上述式(7)计算第二分组传送延迟测量装置40内的预期计数器值Brx。
Brx=(450.7/99)×As10=(450.7/99)×1,333=6,068.5
延迟测量单元48基于所计算的接收时的预期计数器值Brx(Brx=6,068.5)和接收时的实际计数器值Br(Br10=6,155)求出发生的与86.5的计数对应的延迟，作为传送过程中的分组传送延迟Brz。
延迟测量单元48基于传送计数器值Ac，例如Ac=(Ar-As)/2=(200-100)/2=50，利用式(8)校正所求出的单向分组传送延迟Brz(Brz=86.5)。
式(8)：Brz+Ac=86.5+50=136.5
延迟测量单元48将已经校正的单向分组传送延迟Brz通知给控制单元41。控制单元41将从延迟测量单元48接收到的通知内容发送给操作终端60。
在根据上述第二实施方式的分组传送延迟测量系统1中，可预期与根据第一实施方式的分组传送延迟测量系统1相同的效果。
[修改示例]
根据各个上述实施方式的处理可作为计算机可执行程序提供，并且可以按照诸如CD-ROM或软盘的记录介质的形式提供或通过通信线路作为媒介提供。

Claims (8)

1.一种分组传送延迟测量系统，该分组传送延迟测量系统包括经由网络中存在的通信装置彼此相对的第一测量装置和第二测量装置，该分组传送延迟测量系统以时间异步方式测量所述第一测量装置和所述第二测量装置之间的单向分组传送延迟，
所述第一测量装置包括：
在所述通信装置的非繁忙业务时间生成预定数量的第一分组并发送所述第一分组的装置，所述第一分组各自包含由与第一内部时钟关联的第一计数器获得的发送时的第一计数器值；以及
在发送所述第一分组之后以从外部发出的指令作为触发生成第二分组并发送所述第二分组的装置，所述第二分组包含由所述第一计数器获得的发送时的第二计数器值，
所述第二测量装置包括：
当经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的各个所述第一分组时，将从各个所述第一分组提取的所述第一计数器值、由与第二内部时钟关联的第二计数器获得的接收时的第三计数器值以及接收时间戳信息彼此关联地依次存储在存储装置中的装置；
基于分别存储在所述存储装置中的所述第一计数器值、所述第三计数器值和所述接收时间戳信息，计算每单位时间所述第一计数器值和所述第三计数器值之间的增量比的装置；以及
当经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的所述第二分组时，基于从所述第二分组提取的所述第二计数器值和所述增量比计算接收时的预期第四计数器值，并基于所计算的预期第四计数器值和接收时的实际第四计数器值求出所述单向分组传送延迟的装置。
2.根据权利要求1所述的分组传送延迟测量系统，其中，
所述第二测量装置还包括：
当经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的所述第二分组时，将从所述第二分组提取的所述第二计数器值和由所述第二计数器获得的接收时的所述实际第四计数器值彼此关联地存储在所述存储装置中的装置。
3.根据权利要求1所述的分组传送延迟测量系统，其中，所述增量比是每单位时间所述第一计数器值的差与每单位时间所述第三计数器值的差之间的比。
4.根据权利要求1所述的分组传送延迟测量系统，其中，所述增量比是与每单位时间所述第一计数器值的差的平均值与每单位时间所述第三计数器值的差的平均值之间的比对应的平均增量比。
5.根据权利要求1所述的分组传送延迟测量系统，其中，所述第一内部时钟和所述第二内部时钟具有彼此不同的规格。
6.根据权利要求1所述的分组传送延迟测量系统，其中，
所述第一测量装置还包括：
在发送所述第一分组之前向/从所述第二测量装置发送/接收预定分组，并计算由所述第一计数器获得的发送时的计数器值与由所述第一计数器获得的接收时的计数器值之间的差的中间值作为所述第一测量装置和所述第二测量装置之间的传送计数器值的装置；以及
生成所述预定数量的第一分组并发送所述第一分组的装置，所述第一分组各自包含所计算的传送计数器值以及所述第一计数器值，
所述第二测量装置还包括：
当经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的所述第二分组时，基于从所述第二分组提取的所述第二计数器值和所述增量比计算接收时的所述预期第四计数器值，通过将所计算的预期第四计数器值与接收时的所述实际第四计数器值进行比较来求出所述单向分组传送延迟，并基于从所述第一分组提取的所述传送计数器值校正所求出的单向分组传送延迟的装置。
7.一种以时间异步方式测量经由网络中存在的通信装置彼此相对的第一测量装置和第二测量装置之间的单向分组传送延迟的分组传送延迟测量方法，该分组传送延迟测量方法包括以下步骤：
由所述第一测量装置在所述通信装置的非繁忙业务时间生成预定数量的第一分组并发送所述第一分组，所述第一分组各自包含由与第一内部时钟关联的第一计数器获得的发送时的第一计数器值；
由所述第一测量装置在发送所述第一分组之后以从外部发出的指令作为触发生成第二分组并发送所述第二分组，所述第二分组包含由所述第一计数器获得的发送时的第二计数器值；
由所述第二测量装置在经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的各个所述第一分组时，将从各个所述第一分组提取的所述第一计数器值、由与第二内部时钟关联的第二计数器获得的接收时的第三计数器值以及接收时间戳信息彼此关联地依次存储在存储装置中；
由所述第二测量装置基于分别存储在所述存储装置中的所述第一计数器值、所述第三计数器值和所述接收时间戳信息，计算每单位时间所述第一计数器值和所述第三计数器值之间的增量比；以及
由所述第二测量装置在经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的所述第二分组时，基于从所述第二分组提取的所述第二计数器值和所述增量比计算接收时的预期第四计数器值，并基于所计算的预期第四计数器值和接收时的实际第四计数器值求出所述单向分组传送延迟。
8.根据权利要求7所述的分组传送延迟测量方法，该分组传送延迟测量方法还包括以下步骤：
由所述第一测量装置在发送所述第一分组之前向/从所述第二测量装置发送/接收预定分组，并计算由所述第一计数器获得的发送时的计数器值与由所述第一计数器获得的接收时的计数器值之间的差的中间值作为所述第一测量装置和所述第二测量装置之间的传送计数器值；
由所述第一测量装置生成所述预定数量的第一分组并发送所述第一分组，所述第一分组各自包含所计算的传送计数器值以及所述第一计数器值；以及
由所述第二测量装置在经由所述通信装置接收到从所述第一测量装置发送来的所述第二分组时，基于从所述第二分组提取的所述第二计数器值和所述增量比计算接收时的所述预期第四计数器值，通过将所计算的预期第四计数器值与接收时的所述实际第四计数器值进行比较来求出所述单向分组传送延迟，并基于从所述第一分组提取的所述传送计数器值校正所求出的单向分组传送延迟。
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