CN105429815B - 一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，包括以下步骤：在机顶盒和家庭网关内设置自定义二层丢帧探测协议；机顶盒向家庭网关发起一次二层广播探测；如果机顶盒和家庭网关都具备二层丢帧测试能力，则机顶盒每隔一段时间向家庭网关发起一次二层丢帧测试，按照协议进行二层丢帧测试；机顶盒定期向终端综合管理系统发送采集到的二层丢帧测试数据；终端综合管理系统根据二层丢帧测试数据诊断出家庭网络的网络质量状况。本发明通过在机顶盒和家庭网关内设置自定义的二层丢帧探测协议，能够直接准确判断家庭网络的网络质量，达到易于管理网络、定位故障，并实现端到端保障、提升服务质量的目的，尤其利于iTV业务的顺利发展。

Description

一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法

技术领域

本发明涉及一种网络质量判断方法，尤其涉及一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法。

背景技术

宽带互联网视听业务又叫做iTV，是中国电信推出的新一代交互式宽带视频服务，通过电视接入宽带网络，享受直播、点播、回看节目，使用增值应用。

随着iTV业务大力推广和发展，使用iTV业务用户在大量增长，与此同时，企业运营面临网络难以管理、故障难以定位、端到端保障缺失、服务质量难以提升等诸多问题，服务及装维压力巨大。特别是在检查家庭网络质量方面，现在尚无有效的技术手段准确判断家庭网络的网络质量，具体体现在以下方面：

（1）现有的家庭网关和机顶盒设备上无直接判断家庭网络质量的功能；

（2）现网中家庭网络和机顶盒处在不同的网段上，无法采用现有的三层协议技术（如ping测试）进行网络质量测试；

（3）现在通信技术中尚无定义探测家庭网络质量的二层协议。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能准确判断家庭网络质量的基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，所述家庭网络包括机顶盒和家庭网关，所述家庭网关通过互联网与终端综合管理系统通讯连接，所述家庭网络质量判断方法包括以下步骤：

（1）在机顶盒和家庭网关内设置自定义二层丢帧探测协议，该协议的报文格式包括目的MAC地址字段、源地址字段、Length/Type字段和Option字段，其中，Length/Type为0x980B/0x980A；Option为净荷部分，包括以下内容的各字节：

第0、1字节为净荷长度，按照十进制，范围为46-1500，净荷长度为46；

第2、3、4字节预留，填写为00；

第5字节为操作代码Opcode，探测请求=0x08；响应=0x00；

第6、7字节为报文序号，从0-65535；

第8～11字节：填充当前发送测试包时间，精确到毫秒；

第12～46字节：填充，以0123456798ABCDEF0123456……模式循环；

（2）机顶盒加电上网后，获取DHCP地址，此时机顶盒向家庭网关发起一次Type=0x980B的二层广播探测，响应报文超时时长2000ms；如果探测响应正常，则记录家庭网关的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；如果探测超时，则以相同超时时长立即重试一次；如果重试探测响应仍然超时，则认定家庭网关不具备二层丢帧测试能力，机顶盒不再继续进行二层探测和测试，如果重试探测响应正常，则记录家庭网关的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；

（3）如果机顶盒和家庭网关都具备二层丢帧测试能力，则机顶盒每隔一段时间向家庭网关发起一次二层丢帧测试，按照协议进行二层丢帧测试，二层丢帧测试数据包括丢帧率、时延和抖动，并将丢帧测试数据保存在指定的机顶盒TR069节点中；其中，丢帧率、时延和抖动的计算方法分别如下：

丢帧率=丢帧数/发包总数×100.00％，单位为百分比；

时延：单个报文时延=此报文的接收时间–此报文的发送时间，周期时延=周期内所有报文时延/发包总数；

抖动：单个报文抖动=此报文的时延–上一个报文的时延，周期抖动=周期内所有报文抖动/（总发包数–1）；

（4）机顶盒定期向终端综合管理系统发送采集到的二层丢帧测试数据；

（5）终端综合管理系统收集并分析机顶盒上报的二层丢帧测试数据，即可诊断出家庭网络的网络质量状况，具体方法如下：

①丢帧率大于等于2%；

②时延大于等于5毫秒，所述时延为单个报文时延或周期时延；

③时延大于等于4毫秒，同时抖动大于等于时延的40%，所述时延为单个报文时延或周期时延，所述抖动为单个报文抖动或周期抖动；

如果二层丢帧测试数据具备上述三个条件中的任意一个，则判断家庭网络质量不好，存在网络故障，会影响iTV业务正常使用，并上报其它IT系统进行修复处理；如果二层丢帧测试数据完全不具备上述三个条件，则判断家庭网络质量好。

作为优选，所述步骤（3）中，机顶盒每隔5分钟向家庭网关发起一次二层丢帧测试。

另一种基本思路一致的基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，所述家庭网络包括机顶盒和家庭网关，所述家庭网关通过互联网与终端综合管理系统通讯连接，所述家庭网络质量判断方法包括以下步骤：

（1）在机顶盒和家庭网关内设置自定义二层丢帧探测协议，该协议的报文格式包括目的MAC地址字段、源地址字段、Length/Type字段和Option字段，其中，Length/Type为0x980B/0x980A；Option为净荷部分，包括以下内容的各字节：

第0、1字节为净荷长度，按照十进制，范围为46-1500，净荷长度为46；

第2、3、4字节预留，填写为00；

第5字节为操作代码Opcode，探测请求=0x08；响应=0x00；

第6、7字节为报文序号，从0-65535；

第8～11字节：填充当前发送测试包时间，精确到毫秒；

第12～46字节：填充，以0123456798ABCDEF0123456……模式循环；

（2）当需要测试某个指定的家庭网络质量时，终端综合管理系统将会向该指定家庭网络的家庭网关发起测试指令；

（3）该指定家庭网络的家庭网关向机顶盒向发起一次Type=0x980B的二层广播探测，响应报文超时时长2000ms；如果探测响应正常，则记录机顶盒的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；如果探测超时，则以相同超时时长立即重试一次；如果重试探测响应仍然超时，则认定机顶盒不具备二层丢帧测试能力，家庭网关不再继续进行二层探测和测试，如果重试探测响应正常，则记录机顶盒的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；

（4）如果机顶盒和家庭网关都具备二层丢帧测试能力，则家庭网关向机顶盒发起一次二层丢帧测试，按照协议进行二层丢帧测试，二层丢帧测试数据包括丢帧率、时延和抖动，并将丢帧测试数据保存在指定的家庭网关TR069节点中；其中，丢帧率、时延和抖动的计算方法分别如下：

丢帧率=丢帧数/发包总数×100.00％，单位为百分比；

时延=此报文的接收时间–此报文的发送时间；

抖动=此报文的时延–上一个报文的时延；

（5）家庭网关向终端综合管理系统发送采集到的二层丢帧测试数据；

（6）终端综合管理系统收集并分析家庭网关上报的二层丢帧测试数据，即可诊断出家庭网络的网络质量状况，具体方法如下：

①丢帧率大于等于2%；

②时延大于等于5毫秒；

③时延大于等于4毫秒，同时抖动大于等于时延的40%；

如果二层丢帧测试数据具备上述三个条件中的任意一个，则判断家庭网络质量不好，存在网络故障，会影响iTV业务正常使用，并上报其它IT系统进行修复处理；如果二层丢帧测试数据完全不具备上述三个条件，则判断家庭网络质量好。

本发明的有益效果在于：

本发明所述家庭网络质量判断方法通过在机顶盒和家庭网关内设置自定义的二层丢帧探测协议，能够直接准确判断家庭网络的网络质量，达到易于管理网络、定位故障，并实现端到端保障、提升服务质量的目的，尤其利于iTV业务的顺利发展。

附图说明

图1是本发明所述家庭网络的系统框图；

图2是本发明所述自定义二层丢帧探测协议的协议格式。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：

实施例1：

一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，如图1所示，所述家庭网络包括机顶盒和家庭网关，所述家庭网关通过互联网与终端综合管理系统通讯连接，所述家庭网络质量判断方法包括以下步骤：

（1）在机顶盒和家庭网关内设置自定义二层丢帧探测协议，该协议的报文格式见图2所示，包括目的MAC地址字段、源地址字段、Length/Type字段和Option字段，其中，Length/Type为0x980B/0x980A；Option为净荷部分，包括以下内容的各字节：

第0、1字节为净荷长度，按照十进制，范围为46-1500，净荷长度为46；

第2、3、4字节预留，填写为00；

第5字节为操作代码Opcode，探测请求=0x08；响应=0x00；

第6、7字节为报文序号，从0-65535；

第8～11字节：填充当前发送测试包时间，精确到毫秒；

第12～46字节：填充，以0123456798ABCDEF0123456……模式循环；

（2）机顶盒加电上网后，获取DHCP地址，此时机顶盒向家庭网关发起一次Type=0x980B的二层广播探测，响应报文超时时长2000ms；如果探测响应正常，则记录家庭网关的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；如果探测超时，则以相同超时时长立即重试一次；如果重试探测响应仍然超时，则认定家庭网关不具备二层丢帧测试能力，机顶盒不再继续进行二层探测和测试，如果重试探测响应正常，则记录家庭网关的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；上述DHCP是DynamicHostConfigurationProtocol的简称，表示动态主机配置协议，是一个局域网的网络协议,使用UDP协议工作；MAC是MediaAccessControl或者MediumAccessControl的简称，MAC地址意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。

（3）如果机顶盒和家庭网关都具备二层丢帧测试能力，则机顶盒每隔5分钟向家庭网关发起一次二层丢帧测试，按照协议进行二层丢帧测试，二层丢帧测试数据包括丢帧率、时延和抖动，并将丢帧测试数据保存在指定的机顶盒TR069节点中；这里的TR069是由DSL论坛所开发的技术规范之一，其全称为“CPE广域网管理协议”；其中，丢帧率、时延和抖动的计算方法分别如下：

丢帧率=丢帧数/发包总数×100.00％，单位为百分比；说明：丢帧定义：当测试报文从发送到接收的时间间隔超过4000ms（包括4000ms）时或没有接受到发送的报文，这个报文当做丢帧；

时延：单个报文时延=此报文的接收时间–此报文的发送时间，周期时延=周期内所有报文时延/发包总数；说明：报文的接收时间和发送时间即报文上Option第8～11字节，单位为ms，值为整数，如果此报文时延小于1ms，此报文时延计为0；如果此报文是一个丢帧报文、或报文时延超过4000ms，此报文的时延一律计为4000ms；

抖动：单个报文抖动=此报文的时延–上一个报文的时延，周期抖动=周期内所有报文抖动/（总发包数–1）；说明：抖动单位为ms，值为整数，如果周期抖动小于1，则周期抖动计为0；

（4）机顶盒定期向终端综合管理系统发送采集到的二层丢帧测试数据；

（5）终端综合管理系统收集并分析机顶盒上报的二层丢帧测试数据，即可诊断出家庭网络的网络质量状况，具体方法如下：

①丢帧率大于等于2%；

②时延大于等于5毫秒，所述时延为单个报文时延或周期时延；

③时延大于等于4毫秒，同时抖动大于等于时延的40%，所述时延为单个报文时延或周期时延，所述抖动为单个报文抖动或周期抖动；

如果二层丢帧测试数据具备上述三个条件中的任意一个，则判断家庭网络质量不好，存在网络故障，会影响iTV业务正常使用，并上报其它IT系统进行修复处理；如果二层丢帧测试数据完全不具备上述三个条件，则判断家庭网络质量好。

实施例2：

另一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，所述家庭网络包括机顶盒和家庭网关，所述家庭网关通过互联网与终端综合管理系统通讯连接，所述家庭网络质量判断方法包括以下步骤：

（1）在机顶盒和家庭网关内设置自定义二层丢帧探测协议，该协议的报文格式见图2所示，包括目的MAC地址字段、源地址字段、Length/Type字段和Option字段，其中，Length/Type为0x980B/0x980A；Option为净荷部分，包括以下内容的各字节：

第0、1字节为净荷长度，按照十进制，范围为46-1500，净荷长度为46；

第2、3、4字节预留，填写为00；

第5字节为操作代码Opcode，探测请求=0x08；响应=0x00；

第6、7字节为报文序号，从0-65535；

第8～11字节：填充当前发送测试包时间，精确到毫秒；

第12～46字节：填充，以0123456798ABCDEF0123456……模式循环；

（2）当需要测试某个指定的家庭网络质量时，终端综合管理系统将会向该指定家庭网络的家庭网关发起测试指令；

（3）该指定家庭网络的家庭网关向机顶盒向发起一次Type=0x980B的二层广播探测，响应报文超时时长2000ms；如果探测响应正常，则记录机顶盒的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；如果探测超时，则以相同超时时长立即重试一次；如果重试探测响应仍然超时，则认定机顶盒不具备二层丢帧测试能力，家庭网关不再继续进行二层探测和测试，如果重试探测响应正常，则记录机顶盒的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；

（4）如果机顶盒和家庭网关都具备二层丢帧测试能力，则家庭网关向机顶盒发起一次二层丢帧测试，按照协议进行二层丢帧测试，二层丢帧测试数据包括丢帧率、时延和抖动，并将丢帧测试数据保存在指定的家庭网关TR069节点中；其中，丢帧率、时延和抖动的计算方法分别如下：

丢帧率=丢帧数/发包总数×100.00％，单位为百分比；

时延=此报文的接收时间–此报文的发送时间；

抖动=此报文的时延–上一个报文的时延；

（5）家庭网关向终端综合管理系统发送采集到的二层丢帧测试数据；

（6）终端综合管理系统收集并分析家庭网关上报的二层丢帧测试数据，即可诊断出家庭网络的网络质量状况，具体方法如下：

①丢帧率大于等于2%；

②时延大于等于5毫秒；

③时延大于等于4毫秒，同时抖动大于等于时延的40%；

如果二层丢帧测试数据具备上述三个条件中的任意一个，则判断家庭网络质量不好，存在网络故障，会影响iTV业务正常使用，并上报其它IT系统进行修复处理；如果二层丢帧测试数据完全不具备上述三个条件，则判断家庭网络质量好。

比较实施例2和实施例1，差别主要在于实施例2是家庭网关在终端综合管理系统的指令下向机顶盒向发起一次Type=0x980B的二层广播探测，并由家庭网关向机顶盒发起一次二层丢帧测试，最终由家庭网关将二层丢帧测试数据发送给终端综合管理系统；而实施例1则是由机顶盒向家庭网关主动发起一次Type=0x980B的二层广播探测，并由机顶盒向家庭网关每5分钟发起一次二层丢帧测试，最终由机顶盒定时将二层丢帧测试数据发送给终端综合管理系统。两个实施例的基本思路是一致的，所以本发明将两种方法分别作为独立权利要求并置于同一权利要求书中。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，所述家庭网络包括机顶盒和家庭网关，所述家庭网关通过互联网与终端综合管理系统通讯连接，其特征在于：所述家庭网络质量判断方法包括以下步骤：

（1）在机顶盒和家庭网关内设置自定义二层丢帧探测协议，该协议的报文格式包括目的MAC地址字段、源地址字段、Length/Type字段和Option字段，其中，Length/Type为0x980B/0x980A；Option为净荷部分，包括以下内容的各字节：

第0、1字节为净荷长度，按照十进制，范围为46-1500，净荷长度为46；

第2、3、4字节预留，填写为00；

第5字节为操作代码Opcode，探测请求=0x08；响应=0x00；

第6、7字节为报文序号，从0-65535；

第8～11字节：填充当前发送测试包时间，精确到毫秒；

第12～46字节：填充，以0123456798ABCDEF0123456……模式循环；

（2）机顶盒加电上网后，获取DHCP地址，此时机顶盒向家庭网关发起一次Type=0x980B的二层广播探测，响应报文超时时长2000ms；如果探测响应正常，则记录家庭网关的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；如果探测超时，则以相同超时时长立即重试一次；如果重试探测响应仍然超时，则认定家庭网关不具备二层丢帧测试能力，机顶盒不再继续进行二层探测和测试，如果重试探测响应正常，则记录家庭网关的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；

（3）如果机顶盒和家庭网关都具备二层丢帧测试能力，则机顶盒每隔一段时间向家庭网关发起一次二层丢帧测试，按照协议进行二层丢帧测试，二层丢帧测试数据包括丢帧率、时延和抖动，并将丢帧测试数据保存在指定的机顶盒TR069节点中；其中，丢帧率、时延和抖动的计算方法分别如下：

丢帧率=丢帧数/发包总数×100.00％，单位为百分比；

时延：单个报文时延=此报文的接收时间–此报文的发送时间，周期时延=周期内所有报文时延/发包总数；

抖动：单个报文抖动=此报文的时延–上一个报文的时延，周期抖动=周期内所有报文抖动/（总发包数–1）；

（4）机顶盒定期向终端综合管理系统发送采集到的二层丢帧测试数据；

（5）终端综合管理系统收集并分析机顶盒上报的二层丢帧测试数据，即可诊断出家庭网络的网络质量状况，具体方法如下：

①丢帧率大于等于2%；

②时延大于等于5毫秒，所述时延为单个报文时延或周期时延；

③时延大于等于4毫秒，同时抖动大于等于时延40%，所述时延为单个报文时延或周期时延，所述抖动为单个报文抖动或周期抖动；

如果二层丢帧测试数据具备上述三个条件中的任意一个，则判断家庭网络质量不好，存在网络故障，会影响iTV业务正常使用，并上报其它IT系统进行修复处理；如果二层丢帧测试数据完全不具备上述三个条件，则判断家庭网络质量好。

2.根据权利要求1所述的基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，其特征在于：所述步骤（3）中，机顶盒每隔5分钟向家庭网关发起一次二层丢帧测试。

3.一种基于自定义二层协议的家庭网络质量判断方法，所述家庭网络包括机顶盒和家庭网关，所述家庭网关通过互联网与终端综合管理系统通讯连接，其特征在于：所述家庭网络质量判断方法包括以下步骤：

（1）在机顶盒和家庭网关内设置自定义二层丢帧探测协议，该协议的报文格式包括目的MAC地址字段、源地址字段、Length/Type字段和Option字段，其中，Length/Type为0x980B/0x980A；Option为净荷部分，包括以下内容的各字节：

第0、1字节为净荷长度，按照十进制，范围为46-1500，净荷长度为46；

第2、3、4字节预留，填写为00；

第5字节为操作代码Opcode，探测请求=0x08；响应=0x00；

第6、7字节为报文序号，从0-65535；

第8～11字节：填充当前发送测试包时间，精确到毫秒；

第12～46字节：填充，以0123456798ABCDEF0123456……模式循环；

（2）当需要测试某个指定的家庭网络质量时，终端综合管理系统将会向该指定家庭网络的家庭网关发起测试指令；

（3）该指定家庭网络的家庭网关向机顶盒向发起一次Type=0x980B的二层广播探测，响应报文超时时长2000ms；如果探测响应正常，则记录机顶盒的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；如果探测超时，则以相同超时时长立即重试一次；如果重试探测响应仍然超时，则认定机顶盒不具备二层丢帧测试能力，家庭网关不再继续进行二层探测和测试，如果重试探测响应正常，则记录机顶盒的MAC地址并等待二层网络质量测试调用；

（4）如果机顶盒和家庭网关都具备二层丢帧测试能力，则家庭网关向机顶盒发起一次二层丢帧测试，按照协议进行二层丢帧测试，二层丢帧测试数据包括丢帧率、时延和抖动，并将丢帧测试数据保存在指定的家庭网关TR069节点中；其中，丢帧率、时延和抖动的计算方法分别如下：

丢帧率=丢帧数/发包总数×100.00％，单位为百分比；

时延=此报文的接收时间–此报文的发送时间；

抖动=此报文的时延–上一个报文的时延；

（5）家庭网关向终端综合管理系统发送采集到的二层丢帧测试数据；

（6）终端综合管理系统收集并分析家庭网关上报的二层丢帧测试数据，即可诊断出家庭网络的网络质量状况，具体方法如下：

①丢帧率大于等于2%；

②时延大于等于5毫秒；

③时延大于等于4毫秒，同时抖动大于等于时延的40%；

如果二层丢帧测试数据具备上述三个条件中的任意一个，则判断家庭网络质量不好，存在网络故障，会影响iTV业务正常使用，并上报其它IT系统进行修复处理；如果二层丢帧测试数据完全不具备上述三个条件，则判断家庭网络质量好。