CN111711547B - 基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法 - Google Patents

基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法，属于数据传输时延测量技术领域。本发明基于粗时延测量步骤和附加时延测量实现了计算机端到端时延的准确测量，计算机端到端时延测量结果真实可信。

Description

基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法
技术领域
本发明属于数据传输时延测量技术领域，具体涉及一种基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法。
背景技术
分布式应用系统通过网络传输完成数据交换，在对实时性有较高要求的系统中，数据传输时延是系统性能的重要指标。目前对网络端到端时延的研究比较深入，提出了很多网络时延测量方法，但是，对整个系统而言，时延的产生因素除了网络之外，还包括计算机终端的硬件和操作系统性能。一些测试软件通过在数据发送前、接收后打时间戳的方式进行计算机端到端时延的测量，该方法测量出的时延数据较为粗糙。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何能够准确测量计算机端到端时延的方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法，该方法包括粗时延测量步骤和附加时延测量步骤；
(1)粗时延测量步骤为：
a、在发送端计算机101中装配发送端B码卡102，接收端计算机201中装配接收端B码卡202，发送端B码卡102中设置发送端寄存器103，接收端B码卡202中设置接收端寄存器203，发送端B码卡102、接收端B码卡202可接收时统设备的B码信号，解调出时间，将该时间锁存在对应寄存器中以供应用程序读取，发送端B码卡102能够向发送端计算机101的应用层发出硬件中断信息，接收端B码卡202能够向接收端计算机201的应用层发出硬件中断信息，发送端寄存器103锁存硬件中断信息发生时刻和当前时刻，对发送端B码卡102进行时钟同步，接收端寄存器203能够锁存硬件中断信息发生时刻和当前时刻，对接收端B码卡202进行时钟同步；
b、发送端计算机101发出发送端读取时间命令104，从发送端寄存器103中读取发送前时刻303，发送端时间返回应答是一个数据包105携时间数据返回，返回所花时间记为T1，用发送前时刻303给测量数据302打时间戳，然后测量数据302从发送端计算机101发送给接收端计算机201；
c、接收端计算机201接收到测量数据302后，立即发出接收端读取时间命令204，从接收端寄存器203中读取接收后时刻304，接收端读取时间命令204到达接收端B码卡202所花时间记为T2，接收端时间返回应答205携时间数据返回，然后用接收后时刻304给测量数据302再次打时间戳；
d、计算两次时间戳之差，即为粗时延，记为粗时延TC，其中包含T1+T2；
(2)发送端计算机101、接收端计算机201的软硬件配置完全相同时，附加时延测量步骤为：
a、发送端B码卡102向发送端计算机101应用层发送中断信号105’，并将中断时刻305锁存在发送端寄存器103中，中断信号105’到达发送端计算机101的应用层所花的时间为T1’；中断信号105’的发生频率根据发送端B码卡102性能取1Hz以上；
b、发送端计算机101的应用层收到中断信号105’后立即发出时间读取命令106，从发送端寄存器103中读取中断时刻305和当前时刻306，花费时间为T2’；
c、计算当前时刻306与中断时刻305的差，即为T1’+T2’，用T1’代替T1，用T2’代替T2，则上述差值T1’+T2’等效替代T1+T2，记为附加时延TF；TC-TF即为数据302在发送端计算机101、接收端计算机201之间传输时延最终测量结果。
优选地，当发送端计算机101、接收端计算机201的软硬件配置不同时，附加时延测量步骤替换为：分别在发送计算机和接收计算机上采用测量附加时延的方法进行测量，取两端附加时延之和的一半作为整体附加时延。取第1次测量所得粗时延与本次测量所得附加时延之差即为计算机端到端传输时延。
优选地，当发送端计算机101、接收端计算机201的软硬件配置不同时，附加时延测量步骤具体为：分别在发送端计算机101、接收端计算机201上采用测量附加时延的方法测得附加时延TF1、TF2，则T1+T2＝TF1+TF2/2，即附加时延TF＝TF1+TF2/2，TC-TF即为测量数据302在发送端计算机101、接收端计算机201之间传输时延最终测量结果。
优选地，将粗时延测量步骤和附加时延测量步骤分别重复多次，取TC的平均数、TF的平均数替代原数。
优选地，所述附加时延TF用多次测量得到的平均值替代。
优选地，发送端B码卡102、接收端B码卡202可接收时统设备的DC码信号。
优选地，所述中断信号105’的发生频率根据发送端B码卡102性能取1Hz-50Hz。
本发明还提供了一种用于实现所述方法的基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量系统。
优选地，该系统包括发送端计算机101、接收端计算机201，在发送端计算机101中装配的发送端B码卡102，在接收端计算机201中装配的接收端B码卡202，在发送端B码卡102中设置的发送端寄存器103以及在接收端B码卡202中设置的接收端寄存器203。
本发明还提供了一种所述的方法在数据传输时延测量技术领域中的应用。
(三)有益效果
本发明基于粗时延测量步骤和附加时延测量实现了计算机端到端时延的准确测量，计算机端到端时延测量结果真实可信。
附图说明
图1是本发明中粗时延测量模型示意图。
图2是本发明中附加时延测量模型示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
实施例1：
如图1所示，测量数据302在发送端计算机101、接收端计算机201之间传输，发送端计算机101、接收端计算机201的软硬件配置完全相同。该基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法，包括粗时延测量步骤和附加时延测量步骤；
粗时延测量步骤中：在2台待测计算机上插入B码卡，该B码卡可接收时统设备的B(DC)码信号，解调出时间，将该时间锁存在对应寄存器中以供应用程序读取，B码卡102、202进行时钟同步，可以通过高精度时统设备或卫星授时进行时钟同步，时间线301的长度表示时间长短。在2台待测计算机上运行测量程序，测量数据从1台计算机发送到另1台计算机，测量数据发出前，测量程序读取当前B码卡寄存器时间，并记录在测量数据上，完成数据发送前打时间戳，用于接收测量数据的计算机上所运行的测量程序在接收到测量数据后，读取当前B码卡寄存器时间，并记录在测量数据上，完成数据接收后打时间戳，两个时间戳的差值就是该条测量数据的传输时延。可多次测量，取平均值。具体地：
(1)粗时延测量包含如下步骤：
a、在发送端计算机101中装配发送端B码卡102，接收端计算机201中装配接收端B码卡202，发送端B码卡102中设置发送端寄存器103，接收端B码卡202中设置接收端寄存器203，B码卡可接收时统设备的BDC码信号，解调出时间，将该时间锁存在对应寄存器中以供应用程序读取，发送端B码卡102向发送端计算机101的应用层发出硬件中断信息，接收端B码卡202能够向接收端计算机201的应用层发出硬件中断信息，发送端寄存器103锁存硬件中断信息发生时刻和当前时刻，对发送端B码卡102进行时钟同步，接收端寄存器203能够锁存硬件中断信息发生时刻和当前时刻，对接收端B码卡202进行时钟同步；
b、发送端计算机101发出发送端读取时间命令104，从发送端寄存器103中读取发送前时刻303，发送端时间返回应答是一个数据包105携时间数据返回，返回所花时间记为T1，用发送前时刻303给测量数据302打时间戳，然后测量数据302从发送端计算机101发送给接收端计算机201；
c、接收端计算机201接收到测量数据302后，立即发出接收端读取时间命令204，从接收端寄存器203中读取接收后时刻304，接收端读取时间命令204到达接收端B码卡202所花时间记为T2，接收端时间返回应答205携时间数据返回，然后用接收后时刻304给测量数据302再次打时间戳。
d、计算两次时间戳之差，即为粗时延，记为TC，其中包含T1+T2。
此时测量所得传输时延为粗时延，即TC中包含了2种附加时延：1测量数据302发送前，测量程序读取B码卡寄存器到返回应用层打时间戳所花费的时间T1；2测量数据302接收后，测量程序从应用层到物理层读取B码卡寄存器所花费的时间T2。因此该时延测量结果不是真实的计算机端到端时延。
为了解决上述技术问题，如图2所示，本发明用替代的方法测量附加时延T1+T2。B码卡上时间寄存器可以锁存2组以上时间数据，并能够向应用层发出中断信号，按固定频率向上层操作系统发出1次中断信号，同时锁存发送中断的时间数据，应用层对中断信号进行响应，读取B码卡寄存器中当前时间数据和中断时间数据，取当前时间与中断时间之差。可多次测量后，取时延平均值。上述中断信号发生频率根据B码卡性能可取1Hz-50Hz或更高。当2台待测计算机的软硬件配置相同时，此时测量数据即为上述2种附加时延之和，取第1次测量所得粗时延与第2次测量所得附加时延之差即为计算机端到端传输时延。
具体地：
(2)附加时延测量包含如下步骤：
a、发送端B码卡102向发送端计算机101应用层发送中断信号105’，并将中断时刻305锁存在发送端寄存器103中，中断信号105’到达发送端计算机101的应用层所花的时间为T1’；
b、发送端计算机101的应用层收到中断信号105’后立即发出时间读取命令106，从发送端寄存器103中读取中断时刻305和当前时刻306，花费时间为T2’；
c、计算当前时刻306与中断时刻305的差，即为T1’+T2’，用T1’代替T1，用T2’代替T2，则上述差值T1’+T2’等效替代T1+T2，记为附加时延TF。
(3)TC-TF即为数据302在发送端计算机101、接收端计算机201之间传输时延最终测量结果。
实施例2：
当发送端计算机101、接收端计算机201的软硬件配置不同时，分别在发送计算机和接收计算机上采用上述测量附加时延的方法进行测量，取两端附加时延之和的一半作为整体附加时延。取第1次测量所得粗时延与本次测量所得附加时延之差即为计算机端到端传输时延。
具体地，采用实施例1中测量粗时延的方法测量数据302在发送端计算机101、接收端计算机201之间传输的粗时延TC。分别在发送端计算机101、接收端计算机201上采用实施例1中测量附加时延的方法测得附加时延TF1、TF2，在同一计算机中，可近似认为T1’＝T2’，则T1+T2＝(TF1+TF2)/2，即附加时延TF＝(TF1+TF2)/2。TC-TF即为测量数据302在发送端计算机101、接收端计算机201之间传输时延最终测量结果。
实施例1、2中的测量步骤可重复多次，取TC、TF平均数替代本数，将获得更加客观的测量结果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量方法，其特征在于，该方法包括粗时延测量步骤和附加时延测量步骤；
(1)粗时延测量步骤为：
a、在发送端计算机(101)中装配发送端B码卡(102)，接收端计算机(201)中装配接收端B码卡(202)，发送端B码卡(102)中设置发送端寄存器(103)，接收端B码卡(202)中设置接收端寄存器(203)，发送端B码卡(102)、接收端B码卡(202)可接收时统设备的B码信号，解调出时间，将该时间锁存在对应寄存器中以供应用程序读取，发送端B码卡(102)能够向发送端计算机(101)的应用层发出硬件中断信息，接收端B码卡(202)能够向接收端计算机(201)的应用层发出硬件中断信息，发送端寄存器(103)锁存硬件中断信息发生时刻和当前时刻，对发送端B码卡(102)进行时钟同步，接收端寄存器(203)能够锁存硬件中断信息发生时刻和当前时刻，对接收端B码卡(202)进行时钟同步；
b、发送端计算机(101)发出发送端读取时间命令(104)，从发送端寄存器(103)中读取发送前时刻(303)，发送端时间返回应答(是一个数据包)(105)携时间数据返回，返回所花时间记为T1，用发送前时刻(303)给测量数据(302)打时间戳，然后测量数据(302)从发送端计算机(101)发送给接收端计算机(201)；
c、接收端计算机(201)接收到测量数据(302)后，立即发出接收端读取时间命令(204)，从接收端寄存器(203)中读取接收后时刻(304)，接收端读取时间命令(204)到达接收端B码卡(202)所花时间记为T2，接收端时间返回应答(205)携时间数据返回，然后用接收后时刻(304)给测量数据(302)再次打时间戳；
d、计算两次时间戳之差，即为粗时延，记为粗时延TC，其中包含T1+T2；
(2)发送端计算机(101)、接收端计算机(201)的软硬件配置完全相同时，附加时延测量步骤为：
a、发送端B码卡(102)向发送端计算机(101)应用层发送中断信号(105’)，并将中断时刻(305)锁存在发送端寄存器(103)中，中断信号(105’)到达发送端计算机(101)的应用层所花的时间为T1’；中断信号(105’)的发生频率根据发送端B码卡(102)性能取1Hz以上；
b、发送端计算机(101)的应用层收到中断信号(105’)后立即发出时间读取命令(106)，从发送端寄存器(103)中读取中断时刻(305)和当前时刻(306)，花费时间为T2’；
c、计算当前时刻(306)与中断时刻(305)的差，即为T1’+T2’，用T1’代替T1，用T2’代替T2，则上述差值T1’+T2’等效替代T1+T2，记为附加时延TF；TC-TF即为数据(302)在发送端计算机(101)、接收端计算机(201)之间传输时延最终测量结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当发送端计算机(101)、接收端计算机(201)的软硬件配置不同时，附加时延测量步骤替换为：分别在发送计算机和接收计算机上采用测量附加时延的方法进行测量，取两端附加时延之和的一半作为整体附加时延，取第1次测量所得粗时延与本次测量所得附加时延之差即为计算机端到端传输时延。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当发送端计算机(101)、接收端计算机(201)的软硬件配置不同时，附加时延测量步骤具体为：分别在发送端计算机(101)、接收端计算机(201)上采用测量附加时延的方法测得附加时延TF1、TF2，则T1+T2＝(TF1+TF2)/2，即附加时延TF＝(TF1+TF2)/2，TC-TF即为测量数据(302)在发送端计算机(101)、接收端计算机(201)之间传输时延最终测量结果。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将粗时延测量步骤和附加时延测量步骤分别重复多次，取TC的平均数、TF的平均数替代原数。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述附加时延TF用多次测量得到的平均值替代。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送端B码卡(102)、接收端B码卡(202)可接收时统设备的DC码信号。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中断信号(105’)的发生频率根据发送端B码卡(102)性能取1Hz-50Hz。
8.一种用于实现如权利要求1至7中任一项所述方法的基于硬件中断信号的计算机端到端时延测量系统。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该系统包括发送端计算机101、接收端计算机201，在发送端计算机(101)中装配的发送端B码卡(102)，在接收端计算机(201)中装配的接收端B码卡(202)，在发送端B码卡(102)中设置的发送端寄存器(103)以及在接收端B码卡(202)中设置的接收端寄存器(203)。
10.一种如权利要求1至7中任一项所述的方法在数据传输时延测量技术领域中的应用。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1713004A2 (en) * 2002-01-24 2006-10-18 Fujitsu Ltd. Computer for dynamically determining interrupt delay
CN101388741A (zh) * 2008-10-24 2009-03-18 中国科学院计算技术研究所 一种用于计算机网络的高精度时间同步设备、系统及方法
CN102866621A (zh) * 2012-09-12 2013-01-09 北京控制工程研究所 一种航天器gps整秒脉冲高精度校时器及其校时方法
CN103108388A (zh) * 2011-11-14 2013-05-15 无锡物联网产业研究院 无线传感器网络时钟同步方法、装置及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1713004A2 (en) * 2002-01-24 2006-10-18 Fujitsu Ltd. Computer for dynamically determining interrupt delay
CN101388741A (zh) * 2008-10-24 2009-03-18 中国科学院计算技术研究所 一种用于计算机网络的高精度时间同步设备、系统及方法
CN103108388A (zh) * 2011-11-14 2013-05-15 无锡物联网产业研究院 无线传感器网络时钟同步方法、装置及系统
CN102866621A (zh) * 2012-09-12 2013-01-09 北京控制工程研究所 一种航天器gps整秒脉冲高精度校时器及其校时方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Calculation of Control Codes Delays in Onboard SpaceWire Networks";K. I. Alexeeva等;《2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF)》;20190919;全文 *
"IEEE1588网络时延测量研究与实现";陈金凤;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)》;20140415;全文 *
"基于F281xDSP的多通道信号到达时延测量方法";樊长虹等;《电子世界》;20140915;全文 *
"基于TDC测量时间间隔的精度的探索和研究";魏晓飞;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)》;20180415;全文 *

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