CN104135401B - 一种端到端网络的时延检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种端到端网络的时延检测方法及装置，该方法为：在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算每一个数据包的传输时延与统计窗i‑1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值；分别判断每一个数据包的传输时延与统计窗i‑1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。该方法实现了对传输时延的准确检测，无需架设另外的外部时钟同步系统，并且在传输时延缓慢变化的场景下也具有良好的检测效果。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络传输技术领域，尤其涉及一种端到端网络的时延检测方法及装置。
背景技术
近年来，基于IP的语音传输(Voice over IP，VoIP)网络由于组网灵活、投资低、方便部署等优点，使得VoIP业务得到了飞速发展。在VoIP网络中，语音包实时进行传输，而由于IP网络自身的不稳定性，如网络拥塞、路由不同等原因导致的时延、丢包、抖动，均会对终端用户的感知造成影响。特别是网络拥塞，不仅会增大网络时延，严重影响实时业务的感知，还会加大网络抖动，使得声音断续、模糊不清。
然而，网络拥塞不是定时发生的，网络状况受用户行为以及带宽变化的影响，从而导致时延也是实时变化的。同时，接入设备的引入也带了一些不可避免的时延，如媒体包打包时延、语音编解码时延等。如何快速准确地检测网络链路的时延，已成为保证VoIP网络质量的一个重要手段。
传统的链路时延检测技术采用在探测包上携带时间戳的方式进行时延检测：由源节点发送探测包到目的节点，探测包中携带源节点的本地时间戳，目的节点接收到该探测包后，就可以根据接收时间与源节点本地时间戳的差值，来计算链路时延。此方法需要保证源节点与目的节点具有严格的时钟同步，因此，一般采用外部时钟系统(如GPS)同步本地时钟的方式，但架设外部时钟较为复杂繁琐，且在某些场景下存在着一定的限制条件。
此外，也有相关现有技术根据时延抖动来估算时延的变化，认为在时延抖动增大时，网络时延相应的产生了变化。此方法在网络时延瞬时变化较大的场景下具有较好的检测性能；但当网络时延变化缓慢时，如时延抖动不明显仍在可接受的范围内或时延缓慢增加等场景下，此方法就无法检测出时延的变化。并且，实际应用中网络时延往往是缓慢增大或减小的，所以此技术也存在着一定的限制条件。
发明内容
本发明实施例提供一种端到端网络的时延检测方法及装置，用以实现对传输时延的准确检测，无需架设另外的外部时钟同步系统，并且在传输时延缓慢变化的场景下也具有良好的检测效果。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种端到端网络的时延检测方法，包括：
在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；
分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值；
分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
这样，通过设置统计窗，比较统计窗之间传输时延的变化，获得相对时延的变化值，不仅能够检测传输时延瞬时变大或变小的情况，对传输时延缓慢变化的场景也具有良好的检测效果。
较佳的，预判断网络时延发生变化后，进一步包括：
启动统计窗i+1，在统计窗i+1内，继续接收源节点发送的数据包；
分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值；
分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
这样，通过对统计窗i+1内满足第一判断条件的数据包的个数进行统计，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
较佳的，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延：
Tdelay,i,j＝Tarrival,i,j-Ttransmit,i,j；
式中，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrival,i,j为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit,i,j为源节点发送数据包j的时间。
通过这种方式，得到了各个数据包的传输时延，并且源节点和目的节点无需假设外部时钟进行严格的时间同步。
较佳的，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：
或者，
式中，为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，为统计窗i至接收到数据包j-1时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，w1、w2为预定义的加权权重，且w1+w2＝1，N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j∈[1,…，N]。
通过这种方式，实时更新各个统计窗的平均传输时延，作为后续接收的数据包传输时延的比较基础。
较佳的，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
式中，Ddelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗i-1内接收到的数据包个数。
通过这种方式，基于相对时延的变化对网络传输时延进行判断，适用于传输时延瞬时变大或变小，以及传输时延缓慢变化的场景。
较佳的，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件，包括：
确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B，其中，A为正数，B为负数。
通过这种方式，当计算出的差值大于时延上门限值A时，预判断传输时延变大，当计算出的差值小于时延下门限值B时，预判断传输时延变小。
较佳的，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件，包括：
确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C，其中，C为正整数。
通过这种方式，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
较佳的，进一步包括：
根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
通过这种方式，对统计窗的大小实行控制。
一种端到端网络的时延检测装置，包括：
接收单元，用于在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；
计算单元，用于分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值；
判断单元，用于分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
这样，通过设置统计窗，比较统计窗之间传输时延的变化，获得相对时延的变化值，不仅能够检测传输时延瞬时变大或变小的情况，对传输时延缓慢变化的场景也具有良好的检测效果。
较佳的，
所述接收单元，还用于启动统计窗i+1，在统计窗i+1内，继续接收源节点发送的数据包；
所述计算单元，还用于分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值；
所述判断单元，还用于分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
这样，通过对统计窗i+1内满足第一判断条件的数据包的个数进行统计，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
较佳的，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延：
Tdelay,i,j＝Tarrival,i,j-Ttransmit,i,j，
式中，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrival,i,j为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit,i,j为源节点发送数据包j的时间。
通过这种方式，得到了各个数据包的传输时延，并且源节点和目的节点无需假设外部时钟进行严格的时间同步。
较佳的，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：
或者，
式中，为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，为统计窗i至接收到数据包j-1时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，w1、w2为预定义的加权权重，且w1+w2＝1，N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j∈[1,…，N]。
通过这种方式，实时更新各个统计窗的平均传输时延，作为后续接收的数据包传输时延的比较基础。
较佳的，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
式中，Ddelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗i-1内接收到的数据包个数。
通过这种方式，基于相对时延的变化对网络传输时延进行判断，适用于传输时延瞬时变大或变小，以及传输时延缓慢变化的场景。
较佳的，在确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，所述判断单元具体用于：
确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B，其中，A为正数，B为负数。
通过这种方式，当计算出的差值大于时延上门限值A时，预判断传输时延变大，当计算出的差值小于时延下门限值B时，预判断传输时延变小。
较佳的，在确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，所述判断单元具体用于：
确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C，其中，C为正整数。
通过这种方式，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
较佳的，进一步包括：
控制单元，用于根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
通过这种方式，对统计窗的大小实行控制。
附图说明
图1为理想状况下的时延与抖动变化示意图；
图2为一般状况下的时延与抖动变化示意图；
图3为本发明实施例中网络传输时延检测流程图；
图4为本发明实施例中网络传输时延预判流程图；
图5为本发明实施例中网络传输时延判断流程图；
图6为本发明实施例中T1统计窗和T2统计窗的移动示意图；
图7为本发明实施例中端到端网络的时延检测装置的结构示意图。
具体实施方式
参阅图1所示，理想状况下，当网络传输时延变大时，相邻的两个数据包的传输时延会立刻加大，抖动值会瞬时变大，这时便可通过抖动值判断传输时延的变化。
但一般情况下传输时延的变化是缓慢递增的，抖动值并不会突然变大。参阅图2所示，网络传输时延增大时，抖动值仍维持在正常的波动范围内，此时虽然传输时延已经变大，但通过抖动值却无法判断传输时延的变化。
本发明实施例提供的技术方案正在于提供了一种端到端网络的时延检测方法及装置，通过设置统计窗，比较统计窗之间传输时延的变化，获得相对时延的变化值，从而检测传输时延的实时变化。此方案解决了由抖动判断时延变化的缺陷，不仅能够检测传输时延瞬时变大或变小的情况，对传输时延缓慢变化的场景也具有良好的检测效果。此外，本方案还无需架设另外的外部时钟同步系统。
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
参阅图3所示，本发明实施例中，目的节点对网络传输时延进行检测的具体流程如下：
步骤300：在统计窗i内，目的节点接收源节点发送的数据包。
本发明实施例中，源节点和目的节点可以是交换机、服务器或者路由，也可以是其他的网元设备。上述数据包，可以是数据业务执行过程中源节点发送给目的节点的的业务包，也可以是传输时延的检测过程中源节点发送的探测包。
步骤310：目的节点分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值。
具体的，若在统计窗i内接收到数据包j，可采用公式1计算数据包j的传输时延：
Tdelay,i,j＝Tarrival,i,j-Ttransmit,i,j [1]
式中，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrival,i,j为目的节点接收到数据包j的时间，此时间可以为目的节点与网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)服务器同步的时间，也可以为目的节点的本地时间，Ttransmit,i,j为源节点发送数据包j的时间，此时间可以从数据包j携带的时间戳中获得。
当在统计窗i内接收到数据包j时，可采用公式2或公式3计算统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：
其中，公式2的计算结果为统计窗i接收的数据包的传输时延的加权平均值，公式3的计算结果为统计窗i接收的数据包的传输时延的累加平均值。
式中，为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，为统计窗i至接收到数据包j-1时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，w1、w2为预定义的加权权重，且w1+w2＝1，N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j∈[1,…，N]。
在上述公式1至公式3的基础上，采用公式4计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
式中，Ddelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗i-1内接收到的数据包个数。
特别的，当i＝1时，即当前的统计窗i为第一个统计窗时，则将统计窗1内接收到的数据包j的传输时延与在统计窗1内接收到的第一个数据包的传输时延相减，作为上述第一差值。
步骤320：目的节点分别判断每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
这里所谓的第一判断条件为时延预判条件，当上述第一差值大于预设的时延上门限值或小于预设的时延下门限值时，则判断上述第一差值满足预设的第一判断条件。当目的节点确定统计窗i内存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，则预判断传输时延变大；当第一差值小于预设的时延下门限值B时，则预判断传输时延变小；其中，A为正数，B为负数。
由于本发明实施例通过设置统计窗，并将统计窗内收到的传输时延与前一个统计窗的平均传输时延相比，获得的是相对时延的变化，因此本实施例不仅能够用于检测传输时延瞬时变大或变小的情况，对于传输时延缓慢变化的场景也具有良好的检测效果。基于本实施例，能够实时检测IP网络的时延变化情况，当某个时间点的传输时延瞬时变化超过了设定的门限值时，技术人员可及时采用一些流控方法消除传输时延对实时业务的影响，从而提升用户的业务感知。
而为了进一步保证对传输时延更加准确的检测，避免由于误检造成的不必要的操作，本实施例在统计窗i预判的基础上增加了统计窗i+1的判断过程，用以减少时延误检，具体过程如下：
目的节点启动统计窗i+1，在统计窗i+1内，,继续接收源节点发送的数据包，分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值。目的节点再分别判断上述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足第一判断条件，确定对应的第二差值满足第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
例如，若在统计窗i+1内接收到数据包j，根据公式1和公式4可知,该数据包j的传输时延为：Tdelay,i+1,j＝Tarrival,i+1,j-Ttransmit,i+1,j，该数据包j与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值为：
特别的，当i＝1，即当前的统计窗i+1为第二个统计窗时，则将统计窗2内接收到的数据包j的传输时延与在统计窗1内接收到的第一个数据包的传输时延相减，作为上述第二差值。
这里所谓的第二判断条件为时延确认条件，当目的节点确定对应的第二差值满足第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C时，则确认传输时延变大或变小，其中，C为正整数。
由于误检多是由一两个数据包的高抖动造成的，而一两个数据包的抖动引起的传输时延的瞬时变化并不会对用户体验造成影响，因此本实施例在统计窗i预判的基础上增加了统计窗i+1的判断过程，通过对统计窗i+1内满足第一判断条件的数据包的个数进行统计，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
进一步的，本发明实施例中，目的节点可根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小，即当前统计窗达到定时器设定的时间，或者接收的数据包的个数达到设定阈值时，则开启下一统计窗。
下面，将起时延预判作用的统计窗命名为T1统计窗，将起时延确认作用的统计窗命名为T2统计窗，通过描述T1统计窗和T2统计窗的时延检测流程对上述实施例作出进一步的详细说明。
如图4所示，本发明实施例中，T1统计窗对网络传输时延进行预判的详细流程如下：
步骤400：开启T1统计窗i，在当前的T1统计窗i内接收源节点发送的数据包。
步骤410：计算上述接收到的数据包的传输时延，并更新当前的T1统计窗i的平均传输时延。
例如，在当前的T1统计窗i内接收到第j个数据包后，采用上述公式1计算该数据包j的传输时延：Tdelay,i,j＝Tarrival,i,j-Ttransmit,i,j，并采用上述公式2(或公式3)更新当前的T1统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：(或)，其中，w1和w2的取值视实际场景而定，一般取值为w1＝15/16，w2＝1/16。
步骤420：计算上述接收到的数据包的传输时延与前一个(T1或T2)统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的差值。
承上述例子，采用上述公式4计算数据包j与(T1或T2)统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值：
特别的，当i＝1时，即当前的T1统计窗i为第一个统计窗时，则将T1统计窗1内接收到的数据包j的传输时延与在统计窗1内接收到的第一个数据包的传输时延相减，作为差值Ddelay,1,j。
步骤430：判断上述计算出的差值是否满足时延预判条件，若是，则执行步骤440，否则，执行步骤450。
具体地，当上述差值大于预设的时延上门限值或小于预设的时延下门限值时，则判断上述差值满足时延预判条件。若当前数据包的传输时延与前一个统计窗i-1的平均传输时延之差大于时延上门限值A，则预判断传输时延变大；若当前数据包的传输时延与前一个统计窗i-1的平均传输时延之差小于时延下门限值B，则预判断传输时延变小。
步骤440：当下一个数据包到达后，进入T2统计窗i+1的判断过程。
步骤450：进入当前的T1统计窗i下一个数据包的检测，或者进入下一个T1统计窗i+1的检测。
其中，T1统计窗i的大小可以以定时器来控制，也可以以接收的数据包的个数来控制。
如图5所示，本发明实施例中，T2统计窗i+1对网络传输时延做进一步判断的详细流程如下：
步骤500：开启T2统计窗i+1，在当前的T2统计窗i+1内接收源节点发送的数据包。
步骤510：计算上述接收到的数据包的传输时延，并更新当前的T2统计窗i+1的平均传输时延。
例如，在当前的T2统计窗i+1内接收到第j个数据包后，采用上述公式1计算该数据包j的传输时延：Tdelay,i+1,j＝Tarrival,i+1,j-Ttransmit,i+1,j，并采用上述公式2(或公式3)更新当前的T2统计窗i+1至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：(或)。
步骤520：计算上述接收到的数据包的传输时延与(T1或T2)统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的差值。
承上述例子，采用上述公式4计算数据包j与(T1或T2)统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值：
特别的，当i＝1，即当前的T2统计窗i+1为第二个统计窗时，则将T2统计窗2内接收到的数据包j的传输时延与在统计窗1内接收到的第一个数据包的传输时延相减，作为差值Ddelay,2,j。
步骤530：判断上述计算出的差值是否满足时延预判条件，若是，则执行步骤540，否则，执行步骤560。
具体的，当上述差值大于预设的时延上门限值或小于预设的时延下门限值时，则判断上述差值满足时延预判条件。具体的操作为将差值Ddelay,i+1,j分别与预设的时延上门限值A和时延下门限值B相比，若Ddelay,i+1,j>A，则预判断传输时延变大，若Ddelay,i+1,j<B，预判断传输时延变小。
步骤540：将当前T2统计窗i+1内满足时延预判条件的数据包个数的统计值增加1，并判断该统计值是否满足时延确认条件，若是，则执行步骤550，否则，执行步骤560。
其中，上述时延确认条件为：当前T2统计窗i+1内满足时延预判条件的数据包个数的统计值大于预设的数据包个数门限值C。
步骤550：确认网络传输时延变大(或变小)。
步骤560：进入当前的T2统计窗i+1下一个数据包的检测，或者进入下一个T1统计窗i+2的检测。
其中，T2统计窗i+1的大小可以以定时器来控制，也可以以接收的数据包的个数来控制。
参阅图6所示，为T1统计窗和T2统计窗的移动示意图。图中的纵轴表征传输时延的大小，横轴表征数据包到达的时间。在t1时刻，进入T1统计窗i的检测过程，若此时传输时延一直处于增大的趋势，且在t2时刻到达的数据包满足了时延预判条件，则预判断传输时延变大。当下一个数据包到达后，进入T2统计窗i+1的检测过程。在T2统计窗i+1继续对传输时延进行判断，若在t3时刻满足了时延确认条件，则判定网络传输时延处于过大状态，此时时延确认模块可通知流控模块进行流量控制等操作。结束T2统计窗i+1的判断过程后，下一个数据包的到达时则进入下一个T1统计窗i+2的检测过程。若此时流控模块合理管控了网络流量，传输时延处于减小的趋势，且在t4时刻到达的数据包满足了时延预判条件，则预判断传输时延变小。当下一个数据包到达后，进入下一个T2统计窗i+3的检测过程。在T2统计窗i+3内继续对传输时延进行判断，若在t5时刻满足了时延确认条件，则判定网络传输时延恢复正常。
基于上述实施例，参阅图7所示，本发明实施例中，端到端网络的时延检测装置包括：
接收单元701，用于在统计窗i内，接收源节点发送的数据包。
计算单元702，用于分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值。
判断单元703，用于分别判断每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
此外，接收单元701，还用于启动统计窗i+1，在统计窗i+1内，继续接收源节点发送的数据包。
计算单元702，还用于分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值。
判断单元703，还用于分别判断继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足第一判断条件，确定对应的第二差值满足第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
具体的，计算单元702采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延：
Tdelay,i,j＝Tarrival,i,j-Ttransmit,i,j，
式中，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrival,i,j为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit,i,j为源节点发送数据包j的时间。
计算单元702采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：
或者，
式中，为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，为统计窗i至接收到数据包j-1时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，w1、w2为预定义的加权权重，且w1+w2＝1，N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j∈[1,…，N]。
计算单元702采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
式中，Ddelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗i-1内接收到的数据包个数。
本实施例中，当判断单元703确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B时，则判断单元703确定存在至少一个数据包的第一差值满足第一判断条件，其中，A为正数，B为负数。
当判断单元703确定对应的第二差值满足第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C时，则判断单元703确定对应的第二差值满足第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件，其中，C为正整数。
进一步的，端到端网络的时延检测装置还包括：
控制单元，用于根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
综上所述，本发明实施例中所记载的技术方案通过设置T1统计窗，比较T1统计窗之间传输时延的变化，获得相对时延的变化值，从而能够实时检测传输时延的变化，解决了由抖动判断时延变化的缺陷，不仅能够检测传输时延瞬时变大或变小的情况，对传输时延缓慢变化的场景也具有良好的检测效果。并且，本方案进一步在T1统计窗预判断的基础上增加了T2统计窗的判断过程，使得一两个数据包的高抖动不会触发对时延变化的判断，保证了对传输时延更为准确的检测，从而避免了由于误检造成的不必要的操作。此外，由于本技术方案基于相对时延的变化对网络传输时延进行判断，故源节点和目的节点无需外部时钟进行同步，大大减少了架设外部时钟的繁琐步骤和人工成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (16)
1.一种端到端网络的时延检测方法，其特征在于，包括：
在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；
分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值，其中，i为大于等于2的正整数；
分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预判断网络时延发生变化后，进一步包括：
启动统计窗i+1，在统计窗i+1内，继续接收源节点发送的数据包；
分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值；
分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延：
Tdelay,i,j＝Tarrival,i,j-Ttransmit,i,j；
式中，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrival,i,j为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit,i,j为源节点发送数据包j的时间，其中，j为大于等于1的正整数。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：
或者，
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式中，为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，为统计窗i至接收到数据包j-1时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，w1、w2为预定义的加权权重，且w1+w2＝1，N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j∈[1,…，N]。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
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式中，Ddelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗i-1内接收到的数据包个数，其中，j为大于等于1的正整数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件，包括：
确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B，其中，A为正数，B为负数。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件，包括：
确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C，其中，C为正整数。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括：
根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
9.一种端到端网络的时延检测装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；
计算单元，用于分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值，其中，i为大于等于2的正整数；
判断单元，用于分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述接收单元，还用于启动统计窗i+1，在统计窗i+1内，继续接收源节点发送的数据包；
所述计算单元，还用于分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值；
所述判断单元，还用于分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延：
Tdelay,i,j＝Tarrival,i,j-Ttransmit,i,j，
式中，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrival,i,j为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit,i,j为源节点发送数据包j的时间，其中，j为大于等于1的正整数。
12.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延：
或者，
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式中，为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，为统计窗i至接收到数据包j-1时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，w1、w2为预定义的加权权重，且w1+w2＝1，N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j∈[1,…，N]。
13.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
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式中，Ddelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Tdelay,i,j为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗i-1内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗i-1内接收到的数据包个数，其中，j为大于等于1的正整数。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，所述判断单元具体用于：
确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B，其中，A为正数，B为负数。
15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，在确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，所述判断单元具体用于：
确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C，其中，C为正整数。
16.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，进一步包括：
控制单元，用于根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
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