CN110380933A - 用于通信链路性能测量的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

所描述的是一种用于通信设备的性能测量的方法。该方法包括：由通信设备执行主动探测，该通信设备经由形成通信链路的网络与另一通信设备联接；响应于执行主动探测，读取与该通信链路关联的操作数据；以及由该通信设备测量与该通信设备相关的该通信链路的性能，该性能是根据所读取的操作数据而测量的。

Description

用于通信链路性能测量的方法和系统
本申请是2012年7月13日提交的、申请号为201280075723.7且名称为“用于通信链路性能测量的方法和系统”的分案申请。
背景技术
执行监视通信链路的性能，例如以便前摄性地解决和防止用户抱怨，决定何时升级与通信链路关联的硬件，决定何时触发用于优化通信链路的优化算法，验证该优化算法已确实导致提高的性能等。
本文中的术语“性能”通常指网络吞吐量(例如，TCP/UDP)、延迟、抖动、连通性、错误率、功耗、发射功率等。改善通信系统的性能包括提高该通信系统的吞吐量，降低该通信系统的错误率和延迟，改善该通信系统的抖动和功耗等。监视性能通常指确定和/或计算与通信链路关联的上述性能参数中的一个或多个。术语“TCP”代表传输控制协议。术语“UDP”指用户数据报协议。
可以使用传统测试软件应用程序(如iperf、netperf、ttcp等)来评估通信系统性能。这样的软件应用程序需要被安装在至少两个通信设备上，其中一个通信设备上的软件应用程序生成测试数据并发送给另一通信设备，并且另一通信设备上的软件应用程序接收该测试数据。
在发送和接收测试数据以后，评估该测试数据传输的统计结果，以评定这两个通信设备之间的通信链路的性能。通过这样的传统测试软件应用程序测试通信系统或网络以度量其性能，需要在形成通信链路的这两个通信设备上安装兼容的软件应用程序或者在这两个通信设备处可获得兼容的软件应用程序。
例如，具有笔记本计算机的用户访问性能测试网址，并且随后将测试软件应用程序加载至该用户的网页浏览器。然后，使用已经在服务器处可获得的测试软件应用程序测量该笔记本计算机和互联网中的服务器之间的性能。
然而，在一些情况中，如果并非不可能，那么可能也难以使测试软件应用程序在感兴趣的通信链路两端的两个通信设备处可获得。例如，当网络管理者有意从Wi-Fi接入点(AP)向智能电话发起性能测量时，该网络管理者没有将软件应用程序安装至该智能电话的任何方式。因此，该网络管理者不能在Wi-Fi AP和智能电话之间发起性能测量。一般来说，难以在与网络联接的通信设备处获得应用程序或者难以作为网络管理员发起软件应用程序的用户侧安装。
附图说明
根据下面给出的具体实施方式以及根据本公开的各实施例的附图，将更全面地理解本公开的实施例，然而不应认为附图将本公开局限于这些特定实施例，而是仅用于说明和理解。
图1是根据本公开的一个实施例的、可操作来测量通信链路性能的通信网络。
图2是根据本公开的一个实施例的用于测量通信链路性能的流程图。
图3是根据本公开的一个实施例的用于测量通信链路性能的详细流程图。
图4图示根据本公开的一个实施例的用于通信设备的多个配置设置的顺序，该多个设置用于在测量该通信链路的性能之后确定该通信设备的操作设置。
图5是根据本公开的一个实施例的具有机器可读存储介质的基于处理器的系统，该机器可读存储介质具有计算机可执行指令，该机器可执行指令可操作来测量通信链路的性能。
具体实施方式
为了克服上面介绍的局限和其它局限，本文描述用于在不需要在通信链路两侧可获得测试软件应用程序的情况下测量通信链路性能的方法和系统。在本文介绍的实施例中，发送测试数据的通信设备具有测试软件应用程序，而另一通信设备没有该测试软件应用程序。
入侵用户网络服务的用于测试网络性能的传统方法被称为“主动探测”。本文中术语“主动探测”大体地指，通过从一个通信设备经由网络向另一通信设备发送测试样式/数据(例如，以太网分组)，然后在接收器处测量所发送的测试样式/数据的性能统计结果，测试通信网络。一般来说，接收端不发送任何响应数据。接收端可以与发射器共享接收统计结果，即接收器与发射器共享报告。
诸如iperf、netperf、ttcp等之类的传统主动探测软件运行在应用层，其中数据传输应用程序软件和数据接收应用程序软件一起被用于准确地测量这两个发送和接收设备之间的性能，即测量通信链路的性能。传统的主动探测是准确的，因为实际的测试数据是以与用户业务在该网络上会传输的方式相同的方式传输的。频繁进行主动探测可能打扰用户，因为其可能使用户业务延迟。在不停止用户业务的情况下执行主动探测是可能的，但是这样的测量是不准确的，因为测试业务需要与用户业务相竞争，而且主动探测可能因为较低的吞吐量和/或较高的延迟而显著地损伤用户体验。作为示例，因竞争经常低估吞吐量测量结果，因为来自主动探测的测量结果解释了成功接收的测试数据，但未能解释被用于用户业务的链路容量。
一种高级主动探测方法在代理人案号P066PCT(在2012年7月13日与本申请同时提交的标题为“Method and System for Performance Estimation of a CommunicationLink(用于通信链路的性能估计的方法和系统)”的PCT申请No.PCT/US12/46810，通过引用整体并入本文，并且由美国加利福尼亚雷德伍德城94065的ASSIA股份有限公司共同拥有)中被描述，能够通过考虑占用户业务以及测试业务的操作数据，来避免用户业务问题。
此外，传统主动探测要求在位于通信链路端点的两个通信设备处可获得测试应用程序，使得一个通信设备可以发送测试数据(即，主动数据)，另一通信设备可以使用相同协议接收该测试数据用于测试。
用于度量通信链路和/或通信设备的性能的另一机制是监视与一通信设备关联的操作数据。有时该操作数据作为该设备正常操作的副产品而生成，有时被生成来提供基本性能或操作信息。相比于主动探测，这样的数据读取或收集不入侵用户网络服务。这样的通信数据(操作数据)的监视或读取在本文中有时被称为“被动探测”。
根据典型的操作数据，如分组错误计数以及表示每个数据符号正传输多少比特的PHY层星座信息，可以粗略地估计与通信链路关联的吞吐量。
术语“PHY”是开放系统互连(OSI)模型的物理层的缩写。PHY的实例化将链路层设备(常常被称为MAC)连接至物理介质，如光纤、铜线或空气(无线通信)。
术语“MAC地址”是媒体接入控制地址的缩写。MAC地址是分配给物理网络段上用于通信的网络接口的唯一标识符。MAC地址用于多种网络技术以及大多数电气和电子工程师协会(IEEE)802网络技术(包括以太网)。逻辑上讲，MAC地址在OSI参考模型的媒体接入控制协议子层中使用。
在本文介绍的实施例中，操作数据与主动探测数据一起用于确定可靠性能测量结果。在一个实施例中，从计数器(本文中还被称为操作计数器)中读取操作数据，计数器的计数值与成功地传递的分组相关地增加。
本文中的术语“成功”指表示安全接收分组的指示，安全接收分组通常通过ACK(确认)消息分组来确认。在另一实施例中，操作数据，如错误计数、重传计数、调制、信号强度等，被用于估计吞吐量。
在被动探测的过程期间，即在操作数据的读取期间，不中断客户网络服务。操作数据通常是用户可见到的或可访问的数据，并且通常用于通信系统的调试(debug)和基本性能监视，但是通常不用于高级性能估计，因为该数据不是为性能监视而设计的，不携带与性能相关的足够信息，并且没有高精度的已知估计算法。因此，被动探测自身可能不足以确定通信系统的高级性能，操作数据通常包括仅与通信系统的当前性能弱关联的计数器值。
本文的实施例公开一种用于在不需要在位于通信链路两端的两个通信设备上安装和使用测试应用程序软件的情况下进行通信链路性能测量的方法和系统。当这两端中的一端具有这样的应用程序软件时，本文中的实施例可以用于获得准确的性能测量结果。在一个实施例中，通过由通信设备经由通信链路向另一通信设备发送特定分组，执行主动探测，使得测试软件应用程序被安装在发送通信设备上，而不被安装在接收通信设备上。在一个实施例中，执行主动探测和被动探测以测量通信链路的性能。
在一个实施例中，分组可能不以接收器通信设备上的任何应用程序为目的地，但是无论在性能测量期间用户业务的量如何都确保PHY(层1)的满容量使用。这样的分组可能被接收器通信设备在某一通信层(例如，根据分组构造在层3或更高层)最终丢弃，但是较低的层中的一些(例如，层1和层2)可以处理该分组，因此导致从发送通信设备可观察到和可计数的行为。在一个实施例中，在任何层处的主动探测使用在PHY层的满容量数据，因为PHY是所有其它层需要经过的最低层。
在一个实施例中，发送通信设备处的被动操作计数器用于对从发送通信设备到接收通信设备成功传输的分组进行计数。在一个实施例中，在Wi-Fi AP(接入点，通信设备之一)和站(另一通信设备)之间，AP生成以该站的MAC地址为目的地的以太网分组，而在该站中没有实际的应用层程序期待和等待这些分组。
在一个实施例中，以太网分组从AP通过Wi-Fi PHY/MAC层(层1和层2)传输，由该站的Wi-Fi PHY/MAC层接收，并且最终由该站的层3或更高层丢弃，因为没有适当的对应协议或应用程序来接收该数据。即便丢弃以太网分组，由于Wi-Fi PHY/MAC层的固有设计，该站的IEEE 802.11PHY/MAC层将针对每个成功接收的Wi-Fi分组发送“ACK”信号。这样的ACK信号在Wi-Fi驱动中被计数，并且该计数可用作AP(即发射器)处的操作数据。该计数是AP处可获得的许多操作数据的一部分，并且该计数可以用于对由该站成功接收的用户数据字节的总数进行准确地计算。
例如，对层2的ACK消息的数量进行计数。在另一示例中，在固定的持续时间以后，读取计数器。由于AP生成足够的以太网分组来保证PHY层以最高可能速度(或接近最高可能速度)运行，所以所计算的字节数除以时间长度代表Wi-Fi链路的准确吞吐量。在一个实施例中，计数器和字节不仅解释由主动探测生成的测试数据，还解释由用户生成的业务。测试数据可能使用户业务变慢或者不使用户业务变慢。在任一情况下，主动探测确保通过传输足够量的数据，以数据链路的最大(或接近最大)容量使用该数据链路。因此，本文的实施例提供准确的测量结果，而不需要停止或延迟用户业务。
在一个实施例中，在站处不需要可获得任何应用层软件，因此，该站可以用于访问这两个网络通信设备之一的任何场合中。本文介绍的实施例还可以应用于从站侧向AP发送以太网分组并且测量从站至AP的吞吐量。在这种实施例中，在AP处不需要可获得任何应用层软件。本公开的实施例不局限于以太网分组或Wi-Fi。每当在发射器侧可获得相关操作数据时，可以使用本公开的实施例。这样的操作数据包括Wi-Fi中的以太网分组计数，通过数字用户线路(DSL)的ATM中的ATM单元计数等。
在一个实施例中，用测试数据充满PHY层可以用任何类型的数据分组实施，只要这些分组不用于网络用户。在一个实施例中，可以使用“Ping”应用程序或任何其它众所周知的用于充满PHY的应用程序。在一个实施例中，如果这种业务生成(例如，通过“Ping”)不可行，那么操作数据仍可以被观察足够长的时间，使得存在用户生成的业务足够多至使用PHY层的全部容量的一些时间段。
本文中的术语“Ping”指计算机网络管理工具，该计算机网络管理工具被用于测试互联网协议(IP)网络上的主机的可达到性以及测量从源主机向目的计算机发送的消息的往返时间。“Ping”通过向目标主机发送互联网控制消息协议(ICMP)回声请求分组并等待ICMP响应来操作。在该过程中，其测量从发送至接收的时间(往返时间)并且记录任何分组损失。
本文中的实施例可以在可获得层1或层2计数(即，操作数据)的彼此直接连接的两个通信设备(还被称为网元)之间使用。在一个实施例中，测试数据的充满可以用任何Wi-Fi帧(层3IP层可以是包括UDP、TCP、ICMP、完全丢失等的任何部分)或者包括ATM或以太网分组的其它层2来实现。此外，也可以使用通常可获得的任何应用层程序，如Ping。
在下面的描述中，介绍许多细节，以提供本公开的实施例的更全面解释。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，本公开的实施例可以在没有这些特定细节的情况下实践。在其它实例中，以框图形式而不是详细地示出众所周知的结构和设备，以便避免使本公开的实施例模糊。
注意，在实施例的对应图中，以线表示信号。一些线可能较粗，以表示更主要的信号路径，和/或一些线可能在一端或更多端具有箭头，以表示主要信息流向。这样的指示不旨在限制。相反，这些线与一个或多个示例性实施例结合用于帮助电路或逻辑单元的更容易理解。由设计需要或偏好指定的任何被代表的信号实际上可以包括可以沿任一方向传播的一个或多个信号，并且可以以任何适合类型的信号方案来实现。
在下面的描述和权利要求中，可以使用术语“联接”和其派生词。本文中的术语“联接”指直接接触(物理地、电气地、磁性地、光学地等)的两个或更多个元件。本文中的术语“联接”还可以指彼此不直接接触但仍彼此配合或相互影响的两个或更多个元件。
本文中使用的(除非另外指定)用于描述普通对象的序数词“第一”、“第二”和“第三”等，仅表示所指的相似对象的不同实例，并且不旨在指如此描述的这些对象必须在时间上、在空间上、按等级或以任何其它方式处于给定顺序。术语“基本上”、“近似”、“几乎”、“大约”、“接近”及类似术语指位于目标值的+/-20％内的量。
图1是根据本公开的一个实施例的、可操作来测量和改善通信链路性能的通信网络100。在一个实施例中，该通信网络包括与一个或多个通信设备1031-N通信地联接的优化中心101(例如，服务器)，其中“N”是正整数。在一个实施例中，通信设备1032通过DSL链路与客户驻地设备(CPE)调制解调器104联接。在一个实施例中，CPE调制解调器104与接入点(AP)105联接。在一个实施例中，AP 105与一个或多个站(STA)1061-M联接，其中“M”是正整数。
在一个实施例中，在作为用于向一个或多个其它通信设备1061-N发送主动探测数据的发射器使用的通信设备(例如，Wi-Fi设备1031)上，提供(或安装)性能测量软件/算法102。
尽管图1的实施例未示出其它设备104、105和1061-M包括用于性能测量的指令102，但是在一个实施例中，当通信链路上的其它通信设备没有性能测量软件时，与该网络(有线或无线)直接地或间接地联接的任何通信设备可以具有用于测量该通信链路的性能的指令。在一个实施例中，来自性能测量软件102的性能测量结果可以用于调整或配置该通信设备，以优化通信链路的使用。
在一个实施例中，通信设备1031-N包括接入点(AP)、基站、无线局域网(LAN)设备、数字用户线路接入复用器(DSLAM)、网关、性能增强设备、数字用户线路(DSL)CPE调制解调器、家用电力线设备、基于家庭电话线网络联盟(HPNA)的设备、家用同轴电缆分配设备、G.hn(全球家庭网络标准)兼容设备、家用计量通信设备、与LAN通信地接合的家用电器、无线毫微微蜂窝基站、无线WiFi兼容基站、无线移动设备中继器、无线移动设备基站、在自组网/网状网络内的节点、机顶盒(STB)/机顶单元(STU)客户电子设备、支持互联网协议(IP)的电视、支持IP的媒体播放器、支持IP的游戏控制台、以太网网关、与LAN连接的计算设备、连接以太网的计算机外围设备、连接以太网的路由器、连接以太网的无线桥、连接以太网的网桥以及连接以太网的网络交换机。
在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作来执行主动探测，以生成主动探测数据。在该实施例中，该一个或多个通信设备1031-N在它们各自的通往1061-M、104或任何其它通信设备的通信链路上充满业务。在该实施例中，由该一个或多个通信设备1031-N通过这些通信链路从站1061-M、104或任何其它通信设备接收的响应是主动数据，该主动数据由对应的一个或多个通信设备1031-N中的各自的性能测量软件102用于测量它们的通信链路的性能，该主动数据然后可以用于诊断、训练、调整或配置该通信设备，以增强各自的通信链路的性能。
在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作来通过从一个通信设备向另一通信设备发送主动探测数据，来执行主动探测。例如，通信设备1031向通信设备1061发送主动探测数据，和/或通信设备1032通过DSL线路向CPE 104发送主动探测数据。在该示例中，在接收通信设备(即，通信设备1061或CPE 104)上不可获得测试软件。在另一示例中，通信设备1061通过包括1071的通信链路向优化中心101发送主动探测数据。在该示例中，在通信设备1061上可获得测试软件，在接收通信设备(即，优化中心101)上不可获得测试软件。
在一个实施例中，响应于发送测试数据(即，发起主动探测)，该一个或多个通信设备1031-N进一步可操作来在读取包括与各自的通信链路上的用户数据业务相关的计数器值的操作数据之前等待预定的时间。在一个实施例中，该预定的时间位于0.001秒至600秒的范围内。在其它实施例中，可以使用其它等待时间段。在一个实施例中，该等待时间段可通过软件或硬件来编制。
为了不使本公开的实施例模糊，介绍通信设备1031、1032、104和优化中心101。相同的介绍适用于其它通信设备。在一个实施例中，通信设备1031进一步可操作来接收操作数据报告，该操作数据报告表示由其它通信设备(例如，优化中心101和/或通信设备1032)接收的数据的量或数据。在一个实施例中，该报告是响应于发送主动探测数据而接收到的ACK消息的数量。在另一实施例中，该报告表示响应于通信设备发送主动探测数据而由接收通信设备接收到的成功数据的大小。
在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作来读取操作数据，该操作数据包括与信道(例如，链路1071-N，105和1061-M之间的链路，1031和1061-M之间的链路，和/或1032和104之间的DSL链路)和其噪声状况相关的数据、与通信设备1031-N的当前设置相关的数据、以及与通信设备1031-N和另一通信设备(例如，优化中心101、105、1061-M、104等)之间的用户数据业务相关的计数器值，其中该操作数据与通信设备的当前设置相关。这样的操作数据的示例是成功传输的分组计数、成功接收的分组计数、ACK分组计数、错误分组计数、丢弃分组计数、重传计数等。
在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作为根据所传输的主动探测数据和操作数据来训练它们各自的性能估计算法。在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作为，在执行主动探测之前从与通信链路上的用户数据业务相关的计数器值中读取操作数据(即，被动探测)。例如，链路1071-N，105和1061-M之间的链路，1031和1061-M之间的链路，和/或1032和104之间的DSL链路。
在一个实施例中，计数器值包括分组错误计数、分组重传计数、成功的ACK消息计数等中至少之一。在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作来在执行主动探测期间或在执行主动探测之后读取操作数据(即，执行被动探测)。
所测量的通信链路的性能的准确度可能取决于用户业务样式的特性以及噪声和信道环境的特性。在一环境中，噪声和信道可能频繁地改变。在另一环境中，噪声和信道可能不频繁地改变。在又一环境中，噪声和信道可能频繁地改变，但主要仅在两个状态之间改变。在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作来测量性能，然后训练或配置它们各自的操作算法作为一个或多个判据的函数，一个或多个判据包括以下至少之一：一天的时间，一周的时间，通信设备的类型，设备的制造者和型号，设备特性，固件，骨干局限，用户的网络使用样式，包括信号功率、频带和操作模式中至少之一的射频(RF)特性，环境统计，或关于与通信设备相邻的通信设备的操作的数据，其中该数据包括干扰信道和干扰水平中至少之一。噪声可以包括来自在相同频段内操作的其它通信设备的干扰。
在一个实施例中，该一个或多个通信设备1031-N可操作来使用用于测量通信链路性能的主动探测数据，计算通信设备1031-N的吞吐量。
在本文介绍的实施例中，主动数据(即，测试数据)可以包括由一通信设备(例如，设备1031)通过通信链路(虚线)向另一通信设备(例如，STA 1061)发送的以太网分组，其中另一通信设备(例如，STA 1061)没有用于测量的应用测试软件来使用所接收的主动数据帮助进行通信链路的性能测量。在这种实施例中，以太网分组最终被较高层(例如，层3、层4等)丢弃。在该实施例中，由于Wi-Fi PHY/MAC层的固有设计，其它通信设备(例如，STA1061)的较低的IEEE 802.11PHY/MAC层将针对来自通信设备(例如，设备1031)的每个成功接收的Wi-Fi分组，发送“ACK”信号。
在一个实施例中，在通信设备(例如，设备1031)的Wi-Fi驱动中对这样的ACK信号进行计数，并且该计数可在该通信设备(例如，设备1031)作为操作数据获得。该计数是在该通信设备处(例如，设备1031)可获得的许多操作数据的一部分。该计数用于，通过在固定的一段时间内计算层2ACK消息的数量或经由类似的计数器，准确地计算由另一通信设备(例如，STA 1061)成功接收的用户数据字节的总数。由于该通信设备(例如，设备1031)生成足够多的以太网分组来保证PHY层以最高可能速度运行，所以所计算的字节除以时间长度表示Wi-Fi链路(1031和1061之间的虚线)的准确吞吐量。
在该实施例中，在另一通信设备(例如，STA 1061)处不需要可获得任何应用层测试软件，因此，另一通信设备(例如，STA 1061)可以用于访问这两个网络通信设备之一的任何场合中。
本文介绍的实施例还可以应用于从另一通信设备(例如，STA 1061)侧向通信设备1031发送以太网分组并且测量从STA 1061至通信设备1031的吞吐量。在这种实施例中，为测量STA 1061和通信设备1031之间的通信链路的性能，在通信设备1031处不需要可获得任何应用层测试软件。
本公开的实施例不局限于以太网分组或Wi-Fi。每当在发射器侧可获得相关操作数据时，可以使用本公开的实施例。这样的操作数据包括Wi-Fi中的以太网分组计数、通过DSL的ATM中的ATM单元计数等。
图2是根据本公开的一个实施例的用于测量通信链路性能的流程图200。尽管图2中以特定顺序示出该流程图中的框，但是可以修改动作的顺序。因此，可以以不同顺序执行所图示的实施例，并且可以并行执行一些动作/框。图2的流程图是关于图1的实施例图示的。
在一个实施例中，在框201中，由已经在其上安装应用软件的通信设备(例如，1031)执行主动探测，该应用软件用于测量与该通信设备1031和另一通信设备(例如，STA1061)关联的通信链路的性能。在一个实施例中，该主动探测在PHY层执行。如本文中介绍，通过将测试样式/数据(例如，以太网分组)从一个通信设备经由网络发送至另一通信设备，然后测量来自所发送的测试样式的响应，从而执行主动探测。
在框202中，响应于执行主动探测，通信设备1031读取与PHY层关联的操作数据。在一个实施例中，通信设备1031可操作来读取操作数据，该操作数据包括与信道(例如，1031和1061之间的虚线链路)和该信道的噪声状况相关的数据、与通信设备1031的当前设置相关的数据以及与通信设备1031和另一通信设备1061之间的用户数据业务相关的计数器值，其中该操作数据与通信设备1031的当前设置相关。这样的操作数据的示例是成功传输的分组计数、成功接收的分组计数、ACK分组计数、错误分组计数、丢弃分组计数、重传计数等。
在框203中，通信设备1031根据所读取的操作数据，测量通信链路的性能。在这种实施例中，另一通信设备1061没有用于帮助测量通信链路性能的应用软件。
图3是根据本公开的一个实施例的用于测量通信链路性能的详细流程图300。尽管图3中以特定顺序示出该流程图中的框，但是可以修改动作的顺序。因此，可以以不同顺序执行所图示的实施例，并且可以并行执行一些动作/框。图3的流程图是关于图1至图2的实施例图示的。
流程图300图示由在其上安装有应用测试软件的通信设备301(例如，1031)执行的用于测量性能的方法。该方法300还图示由在其上未安装传统应用测试软件的接收通信设备302(例如，1061)执行的、用于测量通信设备301(例如，1031)和另一通信设备302(例如，1061)之间的通信链路的性能的方法。
在框303中，通信设备301(例如，1031)执行主动探测。在该实施例中，通信设备301(例如，1031)向另一通信设备302(例如，1061)发送测试数据。在框304中，另一通信设备302(例如，1061)接收该测试数据。由于该通信设备302没有在其上安装测试应用软件，所以该测试数据最终在较高层(例如层3或层4)被丢弃。然而，由于底层的PHY/MAC通信协议的固有设计，当接收到该测试数据时，通信设备302在框305处向通信设备301发送ACK信号或类似消息。无论该测试数据是否在较高层被丢弃，都传输该ACK信号。在框310中，通信设备302最终丢弃所接收到的测试数据，因为通信设备302确定其没有用于处理从通信设备301接收的该测试数据的方式(即，应用软件)。
在框306中，通信设备301从通信设备302接收该ACK消息。在框307中，通信设备301执行被动探测，即读取与通信设备301关联的各种操作数据。在一个实施例中，在通信设备301中对这样的ACK信号进行计数，并且该计数可作为操作数据在通信设备301处获得。该计数是在通信设备301处可获得的许多操作数据的一部分。在一个实施例中，该计数用于，通过对层2ACK消息的数量进行计数，准确地计算由另一通信设备301成功接收的用户数据字节的总数。由于通信设备301生成足够的测试数据(即，以太网分组)来保证PHY层以最高可能的速度运行，所以在框308中，将根据该计数计算的字节数除以时间长度，以确定该通信链路的准确吞吐量(即，性能指标)。
在框309中，通信设备301根据所测量的通信链路的性能，调整其配置参数，例如功率、传输速度等。例如，如果通信链路的吞吐量高于所需要的值，则没有必要过度执行该通信系统，因为不会获得多少收益。在这种情况下，通信设备301可以为节省能量而降低其发射功率。
在一个实施例中，针对测试数据中的不同服务质量(QoS)设置，执行测量性能。例如，生成在报头中具有不同QoS标记的测试数据本身，使得可以观察每个QoS标记的性能。在一个实施例中，在主动探测数据中控制该标记。
图4图示根据本公开的一个实施例的针对通信设备(例如，1031)的多个配置设置测量性能的顺序400，测量结果用于确定通信链路的通信设备的期望操作设置。
在图4的这个实施例中，主动探测和被动探测都被用于确定通信设备1031的最佳性能设置。在一个实施例中，用N个配置对通信设备1031的吞吐量进行测试，其中“N”是整数。在图4的示例中，N＝3。在其它示例中，“N”可以是任何数。
在一个实施例中，对于性能设置的每次测量，单个被动探测之后是单个主动探测。在另一实施例中，在主动探测之后增加另一被动探测。通常来说，被动探测和主动探测的任意组合可以用于每个配置设置，使得基于哪个配置设置更适合对正在评估的通信链路使用，可以进行更准确的决策。
Wi-Fi AP的可能配置参数的示例是信道、无线电频段、信道绑定、保护间隔长度、分片阈值、重试限制、请求发送(RTS)和清除发送(CTS)的开/关、信标间隔、发射功率、多天线模式、前缀设置、调制和编码方案、服务质量(QoS)设置等。
在一个实施例中，通过用不同配置的被动探测性能结果和主动探测性能结果，有可能准确地测量不同配置的性能并随后选择期望配置来对通信设备1031进行操作。
例如，针对设置1(默认)401、设置2 402以及设置3 403，所测量的吞吐量分别是5Mbps、15Mbps和20Mbps。如果目标是要使吞吐量最大化，则可以用设置3 403对通信设备1031进行配置，使得可以向用户提供20Mbps。在另一示例中，针对设置1(默认)401、设置2402以及设置3 403，所测量的延迟分别是75ms(毫秒)、35ms和5ms。如果目标是要降低(例如，最小化)延迟，则可以用设置3 403对通信设备1031进行配置，使得可以向用户提供5ms的延迟。
在一个实施例中，可以以自适应的和/或实时的方式使用探测(主动的和/或被动的)。例如，可以仅在存在少量用户业务时使用主动探测，使得对用户体验的影响被最小化。在另一示例中，也可以在用户或网络管理员想要诊断情况(解决方案的实时使用)时使用探测。
图5是根据本公开的一个实施例的具有机器可读存储介质504的基于处理器的系统500，该机器可读存储介质504具有计算机可执行指令102/504a，该计算机可执行指令102/504a可操作来测量通信链路的性能。存储介质504和关联的计算机可执行指令102/504a可以位于本文介绍的通信设备和/或服务器中的任一个中。该计算机机器可读/可执行指令102/504a由处理器501执行。实施例的要素被提供作为用于存储计算机可执行指令(例如，用于实施图2至图4的流程图以及本说明书中介绍的其它过程的指令)的机器可读介质。
在一个实施例中，基于处理器的系统500进一步包括用于存储由指令102/504a使用的数据的数据库502。在一个实施例中，基于处理器的系统500包括用于与其它设备通信的网络接口505。在一个实施例中，基于处理器的系统500的组件经由网络总线503彼此通信。
机器可读存储介质504可以包括但不限于：闪存、光盘、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、CD只读存储器(CD-ROM)、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光学卡、或其它类型的适合于存储电子指令或计算机可执行指令的机器可读介质。例如，本公开的实施例可以被下载作为计算机程序(例如，BIOS)，该计算机程序可以利用数据信号从远程计算机(例如，服务器)通过通信链路(例如，调制解调器或网络连接)传送给请求计算机(例如，客户机)。
本说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“其它实施例”的引用指的是，结合这些实施例描述的特定特征、结构或特性包含在至少一些实施例中，但不一定包含在所有实施例中。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”的各种表现不一定全部指相同实施例。如果本说明书中阐述“可以”、“也许”或“可能”包括一组件、特征、结构或特性，那么不要求包括该特定组件、特征、结构或特性。如果说明书或权利要求提到“一”元素，那么这不指仅存在这些元素之一。如果本说明书或权利要求提到“附加”元素，那么这不排除存在一个以上的该附加元素。
此外，特定的特征、结构、功能或特性可以以任何适合的方式在一个或多个实施例中结合。例如，在与第一实施例和第二实施例关联的特定的特征、结构、功能或特性不互斥的任何地方，可以将第一实施例与第二实施例结合。
尽管已经结合本公开的特定实施例描述了本公开，但是根据上面的描述，本领域技术人员将明白这样的实施例的许多替换、修改和变形。本公开的实施例旨在包含落入所附权利要求的广阔范围内的所有这样的替换、修改及变形。
下面的示例关于进一步的实施例。这些示例中的特定内容可以在一个或多个实施例中的任何地方使用。本文描述的装置的所有可选特征还可以关于方法或过程实现。
例如，在一个实施例中，一种用于性能测量的方法包括：由通信设备在物理层执行主动探测，所述通信设备经由形成通信链路的网络与另一通信设备联接；响应于执行主动探测，读取与所述通信链路关联的操作数据；以及由所述通信设备测量与所述通信设备相关的所述通信链路的性能，所述性能是根据所读取的操作数据而测量的。
在一个实施例中，所述操作数据表示在主动探测期间成功传输的分组的数量。在一个实施例中，所述操作数据表示通过所述通信链路成功传输的数据的大小。在一个实施例中，所述操作数据来自与所述通信链路关联的层1或层2。
在一个实施例中，执行主动探测包括发送测试数据，所述测试数据被配置为充满所述网络的层1或层2。在一个实施例中，测量所述通信链路的性能包括应用与所述测试数据和用户业务关联的操作数据。在一个实施例中，另一通信设备不能够在应用层对所述通信设备执行主动探测。在一个实施例中，执行主动探测包括向所述另一通信设备发送分组，所述分组将使用所述网络的层1或层2的全部容量。在一个实施例中，所述分组不是特定应用分组。在一个实施例中，针对测试数据中的不同服务质量(QoS)设置，执行性能测量。
在一个实施例中，针对所述通信设备的不同配置设置，执行性能测量。在一个实施例中，所述配置设置包括以下至少之一：频带、使用中的带宽、QoS参数、速率调整方法、编码方法、波束成形方法、发射功率调整方法、请求发送(RTS)和清除发送(CTS)、帧突发、信道、信道绑定、保护间隔长度、分片阈值、重试限制、RTS和CTS的开/关、信标间隔、发射功率、多天线模式、前缀设置、调制和编码方案或服务质量(QoS)设置。
在一个实施例中，在用第一配置设置执行被动探测之前或之后，执行主动探测。在一个实施例中，该方法进一步包括：用第二配置设置执行被动探测；以及用所述第二配置设置执行主动探测，所述第二配置设置不同于所述第一配置设置。在一个实施例中，测量性能包括用第一配置设置和第二配置设置测量所述通信设备的吞吐量。
在一个实施例中，执行被动探测包括：读取操作数据，所述操作数据包括与信道和信道的噪声状况相关的数据以及与所述通信设备和另一通信设备之间的用户数据业务相关的计数器值，其中所述操作数据与所述通信设备的当前设置相关。在一个实施例中，执行主动探测包括：将主动探测数据从所述通信设备通过所述网络的层1或层2传输至所述另一通信设备；以及在读取操作数据之前等待预定的时间。
在一个实施例中，执行主动探测包括：将主动探测数据从所述通信设备通过所述网络的层1或层2传输至所述另一通信设备；以及接收报告，所述报告表示由所述另一通信设备接收到的数据的量或数据。
在一个实施例中，所述通信设备包括以下至少之一：接入点(AP)、基站、无线局域网(LAN)设备、数字用户线路接入复用器(DSLAM)、网关、性能增强设备、数字用户线路(DSL)客户驻地设备(CPE)调制解调器、家用电力线设备、基于家庭电话线网络联盟(HPNA)的设备、家用同轴电缆分配设备、G.hn(全球家庭网络标准)兼容设备、家用计量通信设备、与LAN通信地接合的家用电器、无线毫微微蜂窝基站、无线WiFi兼容基站、无线移动设备中继器、无线移动设备基站、在自组网/网状网络内的节点、机顶盒(STB)/机顶单元(STU)客户电子设备、支持互联网协议(IP)的电视、支持IP的媒体播放器、支持IP的游戏控制台、以太网网关、与LAN连接的计算设备、连接以太网的计算机外围设备、连接以太网的路由器、连接以太网的无线桥、连接以太网的网桥以及连接以太网的网络交换机。
在另一示例中，提供一种具有机器可执行指令的机器可读存储介质，该机器可执行指令在由计算机访问时引起所述计算机执行本文介绍的用于性能测量的方法。
在另一示例中，一种用于性能测量的系统包括：网络；以及第一通信设备，所述第一通信设备经由所述网络与第二通信设备通信地联接，所述第一通信设备可操作来：由所述第一通信在物理层执行主动探测，以及由所述第一通信设备测量所述网络的吞吐量。
在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来响应于执行主动探测而读取与所述通信链路关联的操作数据。在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来根据所读取的操作数据测量吞吐量。在一个实施例中，所述操作数据表示在主动探测期间成功传输的分组的数量。在一个实施例中，所述操作数据表示通过所述通信链路成功传输的数据的大小。在一个实施例中，所述操作数据来自与所述通信链路关联的层1或层2。在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来通过传输测试数据执行主动探测，所述测试数据被配置为充满所述网络的层1或层2。
在一个实施例中，第一通信设备通过应用与所述测试数据和用户业务关联的操作数据，测量所述通信链路的性能。在一个实施例中，所述第二通信设备不能够在应用层与所述通信设备执行主动探测。在一个实施例中，所述第一通信设备通过向所述第二通信设备发送分组来执行主动探测，所述分组将使用所述网络的层1或层2的全部容量。在一个实施例中，所述分组不是特定应用分组。在一个实施例中，针对测试数据中的不同服务质量(QoS)设置，所述第一通信设备执行性能测量。
在一个实施例中，所述第一通信设备将针对所述第一通信设备的不同配置设置来测量性能，其中所述配置设置包括以下至少之一：频带、使用中的带宽、QoS参数、速率调整方法、编码方法、波束成形方法、发射功率调整方法、请求发送(RTS)和清除发送(CTS)、帧突发、信道、信道绑定、保护间隔长度、分片阈值、重试限制、RTS和CTS的开/关、信标间隔、发射功率、多天线模式、前缀设置、调制和编码方案或服务质量(QoS)设置。
在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来在执行主动探测之前或之后用第一配置设置执行被动探测。在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来：用第二配置设置执行被动探测；并且用所述第二配置设置执行主动探测，所述第二配置设置不同于所述第一配置设置。在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来通过用第一配置设置和第二配置设置测量所述第一通信设备的吞吐量，从而测量性能。在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来通过读取操作数据来执行被动探测，所述操作数据包括与信道和信道的噪声状况相关的数据以及与所述第一通信设备和所述第二通信设备之间的用户数据业务相关的计数器值，其中所述操作数据与所述通信设备的当前设置相关。
在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来，通过从所述第一通信设备经由所述网络的层1或层2向第二通信设备发送主动探测数据以及通过在读取操作数据之前等待预定的时间，执行主动探测。在一个实施例中，所述第一通信设备可操作来通过以下步骤来执行主动探测：将主动探测数据从所述第一通信设备经由所述网络的层1或层2传输至所述第二通信设备；以及接收报告，所述报告表示由所述第二通信设备接收到的数据的量或数据。
在一个实施例中，所述第一通信设备包括以下至少之一：接入点(AP)、基站、无线局域网(LAN)设备、数字用户线路接入复用器(DSLAM)、网关、性能增强设备、数字用户线路(DSL)客户驻地设备(CPE)调制解调器、家用电力线设备、基于家庭电话线网络联盟(HPNA)的设备、家用同轴电缆分配设备、G.hn(全球家庭网络标准)兼容设备、家用计量通信设备、与LAN通信地接合的家用电器、无线毫微微蜂窝基站、无线WiFi兼容基站、无线移动设备中继器、无线移动设备基站、在自组网/网状网络内的节点、机顶盒(STB)/机顶单元(STU)客户电子设备、支持互联网协议(IP)的电视、支持IP的媒体播放器、支持IP的游戏控制台、以太网网关、与LAN连接的计算设备、连接以太网的计算机外围设备、连接以太网的路由器、连接以太网的无线桥、连接以太网的网桥以及连接以太网的网络交换机。
提供摘要，摘要将允许读者确定技术公开内容的本质和主旨。应当理解的是，所提交的摘要将不用于限制权利要求的范围或含义。以下权利要求在此被合并到具体实施方式中，其中每个权利要求作为单独实施例独立存在。

Claims (16)

1.一种用于性能测量的方法，所述方法包括：
由经由网络通信链路与另一通信设备耦合的通信设备向所述另一通信设备发送分组，所述分组使用所述通信链路的层1或层2的全部容量；
响应于发送所述分组，读取与所述通信链路关联的操作数据；以及
由所述通信设备测量与所述通信设备相关的所述通信链路的性能，所述性能是根据所读取的操作数据测量的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中向所述另一通信设备发送分组包括执行主动探测。
3.根据权利要求2所述的方法，其中执行主动探测包括发送目的不在于所述另一通信设备上的应用而是要确保对所述网络的层1或层2的全部容量使用的分组。
4.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述分组的部分或全部包括用于用户产生的业务的分组。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中
a)所述操作数据指示成功传输的分组的数量；和/或
b)所述操作数据指示通过所述通信链路成功传输的数据的大小。
6.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述另一通信设备缺少在应用层上与所述通信设备执行主动探测的能力。
7.根据前述任一权利要求所述的方法，其中针对(a)测试数据中的不同服务质量(QoS)设置和/或(b)所述通信设备的不同的配置设置，执行性能测量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述配置设置包括以下至少之一：
频带；
使用中的带宽；
服务质量参数；
速率调整方法；
编码方法；
波束成形方法；
发射功率调整方法；
请求发送和清除发送；
帧突发；
信道；
信道绑定；
保护间隔长度；
分片阈值；
重试限制；
请求发送和清除发送的开/关；
信标间隔；
发射功率；
多天线模式；
前缀设置；
调制和编码方案；或
服务质量(QoS)设置。
9.根据权利要求2，或引用权利要求2的权利要求3-8中任一项所述的方法，其中在用第一配置设置执行被动探测之前或之后，执行主动探测。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
用第二配置设置执行被动探测；以及
用所述第二配置设置执行主动探测，所述第二配置设置不同于所述第一配置设置；
其中测量性能可选地包括用第一配置设置和第二配置设置测量所述通信设备的吞吐量。
11.根据权利要求10所述的方法，其中执行被动探测包括：
读取操作数据，所述操作数据包括与信道及其噪声状况相关的数据以及与所述通信设备和另一通信设备之间的用户数据业务相关的计数器值，其中所述操作数据与所述通信设备的当前设置相关。
12.根据权利要求2或引用权利要求2的权利要求3-11中任一项所述的方法，其中执行主动探测包括：
(a)从所述通信设备经由所述网络的层1或层2向所述另一通信设备发送主动探测数据并在读取操作数据之前等待预定的时间；或
(b)从所述通信设备经由所述网络的层1或层2向所述另一通信设备发送主动探测数据并接收报告，所述报告表示由所述另一通信设备接收的数据的量或数据。
13.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述通信设备包括以下至少之一：
接入点；
基站；
无线局域网设备；
数字用户线路接入复用器；
网关；
性能增强设备；
数字用户线路客户驻地设备调制解调器；
家用电力线设备；
基于家庭电话线网络联盟的设备；
家用同轴电缆分配设备；
G.hn(全球家庭网络标准)兼容设备；
家用计量通信设备；
与局域网可通信地接合的家用电器；
无线毫微微蜂窝基站；
无线WiFi兼容基站；
无线移动设备中继器；
无线移动设备基站；
自组网/网状网络内的节点；
机顶盒/机顶单元客户电子设备；
支持互联网协议的电视；
支持互联网协议的媒体播放器；
支持互联网协议的游戏控制台；
以太网网关；
与局域网连接的计算设备；
连接以太网的计算机外围设备；
连接以太网的路由器；
连接以太网的无线桥；
连接以太网的网桥；以及
连接以太网的网络交换机。
14.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述发送、读取与测量是由所述通信设备上的性能测量软件执行的，并且其中所述方法不涉及使用所述另一通信设备上的相应的性能测量软件。
15.一种系统，设置成实施前述任一项权利要求所述的方法。
16.一种计算机程序，在由一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器实施权利要求1-14中任一项所述的方法。
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