CN107070677A - 一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法及系统 - Google Patents

一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于网络测量技术领域，提供了一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法及系统，该方法包括：配置网络节点和整个网络的性能评估量及业务配置参数；业务发送端根据业务配置参数构建业务流，按设定的时间间隔发送业务流；业务流经交换机转发至IPv6下的DiffServ网络及WLAN网络，网络按WFQ算法安排业务流的调度顺序；对应的业务接收端接业务流；查询各个网络节点及整个网络的性能评估量。本发明实施例通过OPENT仿真软件构建DiffServ网络及WLAN网络拓扑结构，基于该网络拓扑结构配置性能评估量及业务配置参数，业务发送端根据业务配置参数配置业务流，通过构建的网络发送至业务接收端，OPENT仿真软件自动对性能评估量进行监控，实现对网络性能的评估。

Description

一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法及系统
技术领域
本发明属于网络测量技术领域，尤其涉及一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法及系统。
背景技术
随着Internet的迅猛发展和多媒体通信技术的进步，IP网络的服务质量(QoS)已经变得极为重要。由于不同类型的业务具有不同的业务特性和服务质量要求，需要网络能够提供相应的机制，使其能够在高效地提高资源利用率的同时保证不同类型业务的QoS。目前主要的QoS体系结构有两种：集成服务(InterServ)和区分服务(DiffServ)。InterServ面向动态虚电路，依赖于网络流状态，复杂性高，可扩展性、鲁棒性和实现难度大，发展逐渐受阻；DiffServ业务模型定义了一种具有较高扩展性的QoS实现方法，改变了网络处理不同业务类流量的方式，具有伸缩性较好以及容易实现等优点，是Internet QoS发展的重要方向。
随着Internet的扩展和新应用的不断推出，IPv4网络在地址空间紧缺、端到端网络的安全等方面越来越显示出局限性，因此IETF在20世纪90年代提出IPv6协议的推荐版本，IPv6作为替代IPv4的下一代网络被逐步推进普及。IPv6不仅具有全新的报文结构、巨大的地址空间和全新的地址配置方式，同时也为QoS机制提供了更好支持。
在仿真软件进行参数测量目的是用测量手段取得网络的性能和QoS指标，网络的QoS管理、维护、控制和计费都需要QoS参数测量的支持，而现有的在IPV6下的端到端网络性能验证都是在单一网络环境中进行的，而未来通过网络传输一个端到端的业务需要跨越多个不同的网络类型，因此，对于单一网络环境中进行的在IPV6下的端到端网络性能验证不具备实用性。
发明内容
本发明实施例提供一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法，旨在解决对于单一网络环境中进行的在IPV6下的端到端网络性能验证不具备实用性的问题。
本发明是这样实现的，一种基于OPENT的异构网络端到端的Qos性能验证方法，该方法包括如下步骤：
S1.配置网络节点和整个网络的性能评估量、及配置业务发送端的业务配置参数；
S2.业务发送端根据所述业务配置参数构建业务流，以对应的业务接收端为目标地址，按设定的时间间隔发送所述业务流；
S3.所述业务流经过交换机转发至IPv6下的DiffServ网络及WLAN网络，所述DiffServ网络及所述WLAN网络按WFQ加权公平排队算法安排所述业务流的调度顺序；
S4.所述业务接收端接收对应业务发送端发送的业务流；
S5.查询各个网络节点及整个网络的性能评估量。
本发明提供另一基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证系统，所述系统包括：
仿真配置模块、业务接收端、异构网络及业务发送端；
所述仿真配置模块包括性能评估量配置单元、业务参数配置单元、及性能评估量查询单元；
所述性能评估量配置单元用于配置网络节点和整个网络的性能评估量；
所述业务参数配置单元用于配置业务发送端的业务配置参数；
所述性能评估量查询单元用于查询各个网络节点及整个网络的性能评估量；
所述业务发送端用于根据业务配置参数构建业务流，以对应的业务接收端为目标地址，按设定的时间间隔发送所述业务流；
所述异构网络包括IPv6下的DiffServ网络及WLAN网络、所述WLAN网络及所述DiffServ网络按WFQ加权公平排队算法安排业务流的调度顺序；
所述业务接收端用于接收对应业务发送端发送的业务流。
本发明实施例通过OPENT仿真软件构建DiffServ网络及WLAN网络拓扑结构，基于该网络拓扑结构配置性能评估量及发送端的业务配置参数，以使业务发送端根据业务配置参数配置业务流，通过DiffServ网络及WLAN网络发送至业接收端，OPENT仿真软件自动对性能评估量进行监控，实现对网络性能的评估。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于OPENT的异构网络端到端的Qos性能验证方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的基于OPENT的异构网络端到端的Qos性能验证系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中的异构网络端到端的Qos性能验证方法是基于OPENT仿真软件实现的，OPNET仿真软件相较于其他仿真软件如MATLAB、NS等，仿真速度快、效率高，在搭建完成网络拓扑后，可以在网络拓扑中进行随意配置指定业务，并收集指定统计数据与运行，查看统计结果等，具有可定义业务种类、收集多种统计数据、仿真高效性、设计可扩展性和灵活性等特点。
图1为本发明实施例提供的基于OPENT的异构网络端到端的Qos性能验证方法的流程图，包括如下步骤：
S1.配置网络节点及整个网络的性能评估量、配置业务发送端的业务配置参数；
在本发明实施例中，性能评估量是指用于评估异构网络的QoS性能，性能评估参数主要包括：节点统计参数及全局统计参数，节点统计参数是指针对某个模块进行统计的参数，包括：以太网迟延、IPv6中的丢包率；包的时延抖动、业务流的端到端延迟、业务流的接收个数和业务流的发送个数；全局统计参数是指针对整个网络进行统计的参数，包括：包的时延抖动、业务流的端到端延迟、业务流的接收个数和业务流的发送个数。
在本发明实施例中，业务配置参数为配置业务发送端发送的业务流的参数，主要包括：业务类型、业务流的大小及业务类型对应的服务类型。
S2.业务发送端根据业务配置参数构建业务流，以对应的业务接收端为目标地址，按设定的时间间隔发送所述业务流；
在本发明实施例中，基于OPENT的异构网络端到端的QoS性能验证系统中包括多个业务发送端，业务发送端1、业务发送端2……业务发送端N，可以从9种业务类型选择业务发送端发送的业务类型，例如业务发送端1发送FTP业务，业务发送端2发送VideoConferencing业务，……业务发送端N发送Voice业务，各业务发送端设定的时间间隔发送业务流，作为本发明的优选实施例，各业务发送端按指数分布发送测试业务流，按照此规律发送同类业务测量包将构成一个泊松过程，在此测量时间段内，测量给定状态下的网络所得的性能状况渐近等价于整个网络在此状态下实际的性能状况。
在本发明实施例中，业务发送端根据业务配置参数构建业务流具体为：
S21.根据指定的服务类型构建相匹配的IPV6报文；
在本发明实施例中，DiffServ定义了3种PHB类型：缺省的PHB(Best Effort，BE)，加速转发的PHB(Expedited Forwarding，EF)和确保转发的PHB(Assured Forward，AF，包含AF1，AF2，AF3，AF4四种类型)，不同的PHB类型对应不同的差分服务代码点(DSCP)，也意味着不同的服务级别，根据预先存储的差分服务代码点(DSCP)与流标签值映射表获取与差分服务代码点相对应的流标签值。
例如：FTP业务，对应服务类型为尽力转发，DSCP＝0，对应流标签值flowlabel＝0110 0000 0000 0000 0000；
Video Conferencing业务，对应服务类型为确保转发，DSCP＝104，对应流标签的值flowlabel＝0110 0000 0000 0110 1000；
Voice业务：对应服务类型值为加快转发，DSCP＝184，对应流标签值flowlabel＝0110 0000 0000 1011 1000。
上述流标签值的前3比特位“011”表示PHB标志号的功能，可以用差分服务代码点(DSCP)的值来确定差分服务，第4比特位至19比特位的值预定义一个差分服务代码点(DSCP)，剩下的1比特位作为保留位。
S22.将IPV6报文按设定的大小封装成业务流。
在本发明实施例中，按业务配置参数的数据流的大小将IPV6报文封装成业务流。
S3.业务流经过交换机转发至IPv6下异构网络，异构网络按WFQ加权公平排队算法安排业务流的调度顺序；
在本发明实施例中，异构网络由DiffServ网络及WLAN网络组成，DiffServ网络及WLAN网络均是由若干路由器及与若干路由器连接的IP云组成，路由器为接收的业务流分配目的地址，并发送该业务流IP云采用WFQ加权公平排队算法安排业务流的调度顺序。
在实施DiffServ的网络中，每一个路由器都会根据业务流的DSCP字段执行相应的PHB(Per Hop Behavior)行为，WLAN网络通过识别流标签值中的第4至19比特位的二进制代码，根据预先存储的二进制代码与服务类型的映射表识别业务流的PHB(Per HopBehavior)行为。
S4.所述业务接收端接收对应业务发送端发送的业务流；
在本发明实施例中，业务接收端为与业务发送端相对应，即发送某业务类型的业务发送端与接收相同业务类型的业务接收端对应，两者时间存在一一对应的关系，或者是多对一的关系。
S5.查询网络节点及整个网络性能评估参量。
在本发明实施例中，OPENT仿真软件能自动对配置的网络节点及整个网络性能评估参量进行监测、统计和计算，所以可以直接查询需要的网络节点及整个网络性能评估参量。
本发明实施例通过OPENT仿真软件构建DiffServ网络及WLAN网络拓扑结构，基于该网络拓扑结构配置性能评估量及发送端的业务配置参数，以使业务发送端根业务配置参数配置业务流，通过DiffServ网络及WLAN网络发送至业务接收端，OPENT仿真软件自动对性能评估量进行监控，实现对网络性能的评估。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分可以通过硬件来完成，也可以通过程序指令相关的硬件来完成，执行上述步骤的程序可以存储于一种计算机可读存储介质，上述提到的存储介质可以是只读存储器、闪存、磁盘或光盘等。
图2为本发明实施例提供的基于OPENT的异构网络端到端的Qos性能验证系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
基于OPENT的异构网络端到端的Qos性能验证系统包括：
仿真配置模块、业务接收端、异构网络及业务发送端；
所述仿真配置模块包括性能评估量配置单元、业务参数配置单元、及性能评估量查询单元；
性能评估量配置单元用于配置网络节点和整个网络的性能评估量；
业务参数配置单元用于配置业务发送端的业务配置参数；
性能评估量查询单元用于查询各个网络节点及整个网络的性能评估量；
所述业务发送端用于根据业务配置参数构建业务流，以对应的业务接收端为目标地址，按设定的时间间隔发送所述业务流；
所述异构网络包括IPv6下的WLAN网络及DiffServ网络、所述WLAN网络及所述DiffServ网络按WFQ加权公平排队算法安排业务流的调度顺序；
所述业务接收端用于接收对应业务发送端发送的业务流。
在本发明实施例中给，WLAN网络及DiffServ网络均是由若干路由器及与若干路由器连接的IP云组成，路由器为接收的业务流分配目的地址，并发送该业务流，IP云采用WFQ加权公平排队算法安排业务流的调度顺序。
本发明实施例通过OPENT仿真软件构建DiffServ网络及WLAN网络拓扑结构，基于该网络拓扑结构配置性能评估量及发送端的业务配置参数，以使业务发送端根业务配置参数配置业务流，通过DiffServ网络及WLAN网络发送至业务接收端，OPENT仿真软件自动对性能评估量进行监控，实现对网络性能的评估。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1.配置网络节点和整个网络的性能评估量、及配置业务发送端的业务配置参数；
S2.业务发送端根据所述业务配置参数构建业务流，以对应的业务接收端为目标地址，按设定的时间间隔发送所述业务流；
S3.所述业务流经过交换机转发至IPv6下的DiffServ网络及WLAN网络，所述DiffServ网络及所述WLAN网络按WFQ加权公平排队算法安排所述业务流的调度顺序；
S4.所述业务接收端接收对应业务发送端发送的业务流；
S5.查询各个网络节点及整个网络的性能评估量。
2.如权利要求1所述的基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法，其特征在于，所述业务发送端根据业务配置参数构建业务流的步骤具体包括：
S21.根据指定的服务类型构建相匹配的IPV6报文；
S22.将IPV6报文按设定的大小封装成业务流。
3.如权利要求2所述的基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法，其特征在于，所述根据指定的服务类型构建相匹配的IPV6报文的步骤具体包括：
根据所述服务类型构建IPV6报文的流标签，所述流标签的前3比特位为“011”，表示PHB标志号的功能，第4比特位至19比特位的值预定义一个差分服务代码点(DSCP)，剩下的1比特位作为保留位。
4.如权利要求1所述的基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证方法，其特征在于，所述异构网络由DiffServ网络和WLAN网络组成，所述WLAN网络及DiffServ网络均是由若干路由器及与所述若干路由器连接的IP云组成，所述路由器为接收的业务流分配目的地址，并发送所述业务流，所述IP云采用WFQ加权公平排队算法安排所述业务流的调度顺序。
5.一种基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证系统，其特征在于，所述系统包括：
仿真配置模块、业务接收端、异构网络及业务发送端；
所述仿真配置模块包括性能评估量配置单元、业务参数配置单元、及性能评估量查询单元；
所述性能评估量配置单元用于配置网络节点和整个网络的性能评估量；
所述业务参数配置单元用于配置业务发送端的业务配置参数；
所述性能评估量查询单元用于查询各个网络节点及整个网络的性能评估量；
所述业务发送端用于根据业务配置参数构建业务流，以对应的业务接收端为目标地址，按设定的时间间隔发送所述业务流；
所述异构网络包括IPv6下的DiffServ网络及WLAN网络、所述WLAN网络及所述DiffServ网络按WFQ加权公平排队算法安排业务流的调度顺序；
所述业务接收端用于接收对应业务发送端发送的业务流。
6.如权利要求5所述的基于OPNET的异构网络端到端的QoS性能验证系统，其特征在于，所述WLAN网络及DiffServ网络均是由若干路由器及与所述若干路由器连接的IP云组成，所述路由器为接收的业务流分配目的地址，并发送所述业务流，所述IP云采用WFQ加权公平排队算法安排所述业务流的调度顺序。
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