CN113169832B

CN113169832B - 分组交换通信网络中的性能测量

Info

Publication number: CN113169832B
Application number: CN201980080285.5A
Authority: CN
Inventors: M·科西格里奥; G·费奥库拉
Original assignee: Telecom Italia SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: WO2020114971A1; IT201800010791A1; US20220029898A1; EP3891916A1; US11784895B2; CN113169832A; EP3891916B1

Abstract

公开了一种用于在通信网络中执行性能测量的方法。网络中的每个测量点识别多点分组流的分组，并基于通过将散列函数应用于每个识别的分组中的比特掩码而计算的采样签名的值，从中选择多个样本。对于每个样本，性能参数和分组的内容被提供给管理服务器。管理服务器识别测量点的集群，使得由集群的输入测量点接收的多点分组流的每个所识别的分组也在集群的输出测量点处被接收到。在由集群的测量点提供的性能参数当中，基于分组内容来识别与属于某个分组子流的样本有关的性能参数。然后，对分组子流执行性能测量。

Description

分组交换通信网络中的性能测量

技术领域

本发明涉及通信网络领域。特别地，本发明涉及一种用于在分组交换通信网络中执行性能测量的方法。此外，本发明涉及被配置为实现这种方法的通信网络。

背景技术

在分组交换通信网络中，分组流通过可能的中间节点从源节点传输到目的地节点。示例性的分组交换网络是IP互联网协议)网络、以太网网络和MPLS(多协议标签交换)网络。

分组不总是到达它们的目的地节点，即它们可能在通过网络传输期间丢失。分组丢失由不同的原因造成。例如，节点或链路可能发生故障，或者分组可能由于其端口拥塞而被节点丢弃。此外，分组可能因为它们包含比特差错而被节点丢弃。

此外，每个分组在发送时间由源节点发送，并在接收时间由目的地节点接收(如果它没有丢失)。在发送时间和接收时间之间经过的时间通常被称为“单程延迟”。分组的单程延迟主要取决于分组从源到目的地可能经过的中间节点的数量、分组在每个节点处的停留时间以及沿着链路的传播时间。

此外，分组可能具有不同的单程延迟。同一分组流的两个分组的单程延迟之间的差异被称为“到达间隔抖动”(或简称为“抖动”)。

当通过分组交换网络提供通信服务(特别是诸如呼叫、电话会议、视频会议等的实时语音或数据服务)时，承载该服务的分组流上的分组丢失、单程延迟和抖动方面的性能测量提供了对该服务的终端用户所感知的服务质量(QoS)的指示。此外，分组丢失和高延迟/抖动可能需要重新传输，从而降低通信网络的效率。因此，测量通信网络中分组流的分组丢失、单程延迟和/或抖动是网络运营商尤为关注的。

同一申请人名下的WO2010/072251公开了一种使用交替标记技术来测量从发送节点发送到接收节点的分组流的分组丢失的方法。分组流是其分组在发送节点和接收节点之间遵循相同路径的点到点分组流。

同一申请人名下的WO2017/186302公开了一种用于对多点分组流执行性能测量的方法，该多点分组流的分组遵循通过网络的两条或更多条至少部分不重叠的端到端路径。多点分组流的所有分组由各源节点进行交替标记。在支持多点分组流的传输的子网中实现多个测量点。每个测量点提供与接收到的分组相关的性能参数(例如，计数器)。为了提供性能测量，识别集群，即，如果没有发生分组丢失、则表现出如下性质的一组测量点：在集群的输入测量点处接收到的分组的全体与在集群的输出测量点处接收到的分组的全体相同。然后，由集群的所有输入和输出测量点提供的性能参数被组合，以提供集群中的多点分组流的性能测量。

发明内容

申请人已经注意到，当要测量的分组流的数量增加时，在通信网络的节点处实现WO2010/072251的性能测量可能表现出可扩展性问题。为了识别要测量的每个分组流的分组，实际上每个节点都应配置有适当的过滤器，该过滤器能够区分属于期望的分组流的分组和不属于它的分组。为了识别特定的点到点分组流(例如，承载某种特定服务，例如语音服务)，过滤器应基于分组报头的若干字段(源地址、目的地地址等)，因此是相当复杂的。为了识别要测量的相应分组流而在通信网络的节点处实现若干这种类型的过滤器(例如，1000个或更多)是极其昂贵的，并且在某些情况下实际上是不可行的。

相反，根据WO2017/186302的技术，识别多点分组流的所有分组可以需要单个过滤器或少量过滤器，每个过滤器比识别单个点到点分组流的分组所需的任何过滤器简单得多。例如，可以基于单个报头字段(例如，源地址)来识别多点分组流的所有分组。然而，由WO2017/186302提供的性能测量指示选定集群内的整个多点分组流的行为。如果网络运营商希望仅获得关于多点分组流的一部分的性能测量，例如，关于多点分组流中所包括的并且承载某种特定服务(例如，语音服务)的单个点到点分组流，则它不能从由集群的测量点提供的性能参数推断这种测量。

有鉴于以上内容，申请人已经解决了提供一种用于在分组交换通信网络中执行性能测量的方法的问题，该方法克服了上述缺点。

特别地，申请人已经解决了提供一种用于在分组交换通信网络中执行性能测量的方法的问题，该方法允许网络运营商获得与多点分组流的任何期望部分(例如，任何点到点分组流)有关的性能测量，而不需要在通信网络的节点处实现复杂且昂贵的过滤器。

在本说明书和权利要求书中，表述“多点分组流”将表示如下分组流：该分组流包括沿着两条或更多条至少部分不重叠的端到端路径传输的分组，使得可以在沿着这些路径实现的不同测量点处接收多点分组流的不同分组。例如，多点分组流可以包括具有不同源节点和/或不同目的地节点的两个或更多个点到点分组流。替代地或另外地，多点分组流可以包括其分组例如由于负载平衡算法而从同一源节点经由不同的中间节点传输到同一目的地节点的点到点分组流。

此外，在本说明书和权利要求书中，表述“分组子流”将表述多点分组流的任意部分，其可以包括多点分组流的单个点到点分组流或多点分组流的两个或更多个点到点分组流的聚合(其中不包括多点分组流的所有点到点分组流的聚合)。

此外，在下面的描述和权利要求书中，表述“对分组流执行性能测量”将表述测量以下项的操作：

-通过两个测量点之间的传输而在所述分组流的分组上产生的单程延迟、双向延迟或抖动；和/或

-通过两个测量点之间的传输而在所述分组流的分组上产生的分组丢失。

此外，在本说明书和权利要求书中，表述“分组内容”将表示其报头的内容和其有效载荷的内容的全体。

根据本发明的实施例，上述问题通过一种用于在通信网络中执行性能测量的方法来解决，其中，在通信网络中实现的多个测量点中的每个测量点识别多点分组流的分组，并且基于通过将散列函数应用于每个所识别的分组中的预定比特掩码而计算的采样签名的值，从中选择多个样本分组。然后，对于每个样本分组，每个测量点向管理服务器提供样本性能参数和分组内容的至少一部分(作为非限制性示例，其报头的至少一部分)。为了提供性能测量，管理服务器识别测量点的集群，其中，如果没有发生分组丢失，则由集群的输入测量点接收的多点分组流的每个识别的分组也在集群的输出测量点被接收到。然后，在由集群的测量点提供的样本性能参数当中，管理服务器基于所述分组的内容的至少一部分来识别样本性能参数，该样本性能参数与属于在多点分组流中包括的特定分组子流的样本分组有关。然后，管理服务器基于所识别的样本性能参数对分组子流执行性能测量。

因此，有利地，通过处理从测量点接收的样本分组的内容部分(作为非限制性示例，样本分组的报头)，管理服务器可以在任何时间对多点分组流中包括的任何分组子流的样本分组提供离线或后验性能测量。例如，在样本分组的报头由其支配的情况下，管理服务器可以基于若干报头字段来向样本分组报头应用离线过滤，从而仅推断在与多点分组流的样本分组有关的所有性能参数当中与在多点分组流中包括的特定分组子流有关的那些性能参数。通过适当地改变过滤标准，可以针对形成多点分组流的每个分组子流并且以任何期望的粒度进行这样的离线过滤。例如，在存在由相应点到点分组流承载的若干服务的场景中，有利地向网络运营商提供获得针对所提供的每个服务的单独性能测量的能力。

在这方面，应注意的是，散列采样签名与集群的属性相结合使用保证了由集群的任何输入测量点识别的样本分组也在集群的输出测量点被接收并被正确地识别为样本分组(假设其在通过集群的传输期间未丢失)，从而保证提供给管理服务器的性能参数彼此一致。因此，管理服务器具有由其支配的可公度(commensurable)且一致的样本性能参数(例如，具有相应的分组报头)的数据库，管理服务器可以如上所述经受离线过滤，以推断针对任何期望的分组子流的性能测量。

此外，有利地，不必在通信网络的测量点处实现复杂且昂贵的过滤器。测量点实际上累积地识别形成多点分组流的所有分组，这可以使用非常简单的过滤器来完成，例如基于分组报头的单个字段。由管理服务器改为应用允许识别与任何期望的分组子流的样本分组有关的样本性能参数的更复杂的过滤器，因此管理服务器负责识别单个分组子流所需的大部分计算工作。

根据第一方面，本发明提供了一种用于在通信网络中执行性能测量的方法，该方法包括，在所述通信网络中实现的多个测量点的每个测量点处：

a)识别多点分组流的分组；

b)在多点分组流的所识别的分组当中，选择多个样本分组，所述选择基于通过将散列函数应用于每个所识别的分组中的预定比特掩码而计算的采样签名的值；

c)针对每个样本分组，向管理服务器提供样本性能参数和分组内容的至少一部分；

该方法还包括，在管理服务器处：

d)在多个测量点当中，识别测量点的集群，其中如果没有发生分组丢失，则由所述集群的输入测量点接收的多点分组流的每个所识别的分组也在所述集群的输出测量点处被接收到；

e)在由所述集群的测量点提供的样本性能参数当中，基于所述分组内容的至少一部分，识别与属于在所述多点分组流中包括的分组子流的样本分组有关的样本性能参数；以及

f)基于所识别的样本性能参数对分组子流执行性能测量。

优选地，在多点分组流的分组被注入通信网络中之前，对它们进行标记，所述标记包括将多点分组流的每个分组中包括的标记字段的值设置为至少两个备选的标记值之一，并且以标记周期Tm循环切换标记字段的值。

优选地，在步骤c)，分组内容的至少一部分包括分组报头的至少一部分，分组报头的至少一部分包括分组子流的除在步骤a)用于识别多点分组流的一个或多个标识字段以外的至少一个标识字段。

另外地或替代地，在步骤c)，分组内容的至少一部分包括分组有效载荷的至少一部分，所述分组有效载荷的至少一部分包括分组子流的除在步骤a)用于识别多点分组流的一个或多个标识字段以外的至少一个标识字段。

优选地，当在管理服务器处接收到样本性能参数和分组内容的至少一部分时，将样本性能参数和分组内容的至少一部分存储在数据库中。

优选地，在发生由管理服务器检测到的事件时，在所述存储之后离线执行步骤d)、e)和f)。

优选地，在步骤e)，识别与属于分组子流的样本分组有关的样本性能参数包括：

-确定包括在分组内容的所述至少一部分中的至少一个标识字段，所述标识字段的值标识所述分组子流；

-在数据库中读取伴随每个存储的样本性能参数的分组内容的至少一部分，并且如果它在所述至少一个标识字段中包括识别所述分组子流的值，则从数据库中检索相应的样本性能参数。

根据一种变型，

-步骤c)包括，针对每个样本分组，还向管理服务器提供样本分组的标识符；以及

-步骤f)包括，基于所述标识符，识别与同一样本分组有关并且由所述集群的不同测量点提供的样本性能参数。

可选地，该方法还包括，在步骤a)之后，更新指示多点分组流作为整体的行为的累积性能参数，并且步骤f)还包括基于从所述集群的测量点接收到的累积性能参数提供累积性能测量。

优选地，所述累积性能测量由管理服务器基本上实时执行。

根据第二方面，本发明提供了一种用于在通信网络中执行性能测量的系统，所述系统包括在所述通信网络中实现的多个测量点和管理服务器，其中，每个测量点被配置为：

a)识别多点分组流的分组；

并且其中，管理服务器被配置为：

d)在所述多个测量点当中，识别测量点的集群，其中如果没有发生分组丢失，则由所述集群的输入测量点接收的多点分组流的每个识别的分组也在所述集群的输出测量点处被接收到；

e)在由所述集群的测量点提供的样本性能参数当中，基于分组内容的至少一部分，识别与属于在多点分组流中包括的分组子流的样本分组有关的样本性能参数；以及

f)基于所识别的样本性能参数对分组子流执行性能测量。

附图说明

通过参照附图阅读作为示例而非限制给出的以下详细描述，本发明将变得更加清楚，其中：

图1示意性地示出了支持多点分组流传输的示例性通信网络；

图2示出了IP分组的报头的结构；

图3是示出了根据本发明的实施例的测量点的操作的流程图；

图4是示出了根据本发明的实施例的管理服务器的操作的流程图；

图5是更详细地示出了根据本发明的实施例的图4的流程图的步骤之一的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了实现根据本发明的实施例的用于执行性能测量的方法的示例性分组交换通信网络CN的一部分。分组交换通信网络CN可以是IP网络或任何其他类型的分组交换网络(例如，MPLS或以太网)。

分组交换通信网络CN包括根据任何已知拓扑通过链路相互互连的多个节点。特别地，网络CN包括节点N0、N1、N2、N3、…NK(其中K为整数且大于2，优选地大于10，例如100、500、1000或5000)，作为非限制性示例，它们根据树形拓扑相互互连。特别地，节点N0连接到节点N1、N2、N3、…NK中的每一个。节点N0与每个节点N1、N2、N3、…NK之间的链路可以是直接链路，或者可以包括一个或多个中间节点，为简单起见，图1中未示出这些中间节点。

通信网络CN支持多点分组流PF的传输。多点分组流PF可以包括若干个分组子流，例如由N＝1个源节点发起并寻址到M>1个目的地节点的若干个点到点分组流。这是图1中描述的示例性场景的情形，其中分组流PF包括K个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK，具有N＝1个源节点N0和M＝K个目的地节点N1、N2、N3、…NK。特别地，根据图1的示例性场景，多点分组流PF作为整体经由节点N0被注入通信网络CN中，然后被拆分，使得每个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK到达相应的目的地节点N1、N2、N3、…NK。

图1的场景是非限制性的。多点分组流PF可以具有N>1个源节点和M＝1个目的地节点。替代地，多点分组流可以具有N>1个源节点和M>1个目的地节点。在这种情况下，多点分组流PF可以具有很少的源节点和若干个目的地节点，即N<<M。这是例如如下情形：下游方向(即，从很少的OTT服务器到多个终端用户)上承载OTT互联网服务的业务的多点分组流，或者下游方向(即，从很少的分组网关到若干个eNodeB)上承载LTE(长期演进)业务的多点分组流。替代地，多点分组流PF可以具有若干个源节点和很少的目的地节点，即N>>M。这是例如如下情形：上游方向(即，从多个终端用户到很少的OTT服务器)上承载OTT互联网服务的业务的多点分组流，或者上游方向(即，从若干个eNodeB到很少的分组网关)上承载LTE业务的多点分组流。

优选地，多点分组流PF的每个分组包括报头和有效载荷。优选地，报头包括通信网络CN的节点用来路由分组的信息。报头格式取决于格式化分组所依据的协议。作为非限制性示例，图2示出了根据IPv4(互联网协议版本4)上的已知TCP(传输控制协议)格式化的分组的报头H。报头H包括40个字节，分为用于IP报头的20个字节和用于TCP报头的20个字节。

优选地，多点分组流PF由一个或多个上述报头字段的一个或多个值来定义(并且因此可在通信网络CN中传输的所有业务之间进行区分)，这些报头字段在本文中被称为“标识字段”。特别地，在IPv4协议的情况下，标识字段可以包括以下中的一个或多个：IP报头的源地址、目的地地址、协议和DSCP以及TCP报头的源端口和目的地端口。通过适当地选择标识字段及它们的值，可以定义不同类型的多点分组流。

例如，图1所示的场景的多点分组流PF可以由源地址字段的单个值(即，直接或间接连接到源节点N1的主机设备的IP地址)来定义。通常，通过源地址字段的单个值定义多点分组流会导致多点分组流具有N＝1个源节点(如图1中的PF)，而通过目的地地址字段的单个值定义多点分组流会导致多点分组流具有M＝1个目的地节点。

优选地，在通信网络CN中实现多个测量点。每个测量点可以被嵌入到相应的节点内，或者被实现为连接到相应节点的独立机器。例如，参照图1，在节点N0处(特别是在它的输入接口上，分组流PF通过该输入接口被注入通信网络CN中)实现测量点MP0，而测量点MP1、MP2、MP3、…MPK在节点N1、N2、N3、…NK处实现(例如，在它们的输入接口处，它们通过其输入接口接收相应的点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK)。

优选地，通信网络CN还设置有管理服务器MS，该管理服务器MS可以是例如SDN(软件定义网络)控制器或用于大数据分析的专用服务器。管理服务器MS优选地与测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK合作并且具有用于存储从测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK收集的信息的数据库DB。

根据本发明的优选实施例，多点分组流PF的分组在它们被注入通信网络CN中之前被标记。例如，参照图1的场景，多点分组流PF的分组可以在节点N0处或在它们到达节点N0之前被标记。

出于标记目的，多点分组流PF的每个分组优选地包括标记字段MF，该标记字段MF包括至少一个比特，其值被设置为至少两个备选的标记值MA、MB中的一个。标记字段MF优选地被包括在分组报头H中。标记字段MF可以是例如格式化分组所依据的协议尚未向其分配特定功能的字段。替代地，标记字段MF可以被包括在具有其他用途的字段中。例如，在IP分组的情况下(参见图2)，标记字段MF可以包括8-比特TOS(服务类型)字段中的一个比特或标志字段的RSV比特，并且其两个备选的标记值MA和MB可以分别为1和0。

标记字段MF的值以周期Tm在MA和MB之间交替(例如，周期性地)切换，该周期Tm将在下文中称为“标记周期”。标记周期Tm可以由网络运营商根据期望的时间测量速率来设置(如下文中将详细描述的，标记周期Tm也与测量周期有关)。例如，标记周期Tm可以等于5分钟。标记周期Tm可以是非恒定的，即，标记值在至少两个值MA、MB之间的切换可以以非周期速率发生，诸如在受网络相关事件影响的交替标记的情况下。

如果，不同于图1所示的场景，K个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK具有不同的源节点，则多点分组流PF的所有K个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK的标记优选地为基本上同步，即，对于多点分组流PF的所有K个点到点分组流，标记值基本上同时改变(即，最大失配为Tm/2)。这样，在某个标记周期期间发送的多点分组流PF的分组基本上都被标记有相同的标记值MA或MB。

现在将参照图3的流程图详细描述根据本发明的实施例的每个测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK(在下面的描述中也一般表示为MPk，k＝0，1，2，3，…K)的行为。

在每个标记周期期间，每个测量点MPk接收在相应节点处接收所有业务(或其副本)(步骤300)。

然后，测量点MPk过滤所有传入业务，以便识别多点分组流PF的分组(步骤301)。为了执行过滤步骤301，测量点MPk优选地读取每个接收分组的报头H中包括的(多个)标识字段的(多个)值，并检查它(它们)是否等于如上所述定义多点分组流PF的一个或多个标识字段。假设图1的示例性场景中所示的分组流PF由源节点N0的IP地址值定义，则在步骤301，每个测量点MPk优选地检查每个传入分组的源地址是否等于该值。可以理解，在步骤301处执行的过滤需要在每个测量点MPk处实现相同的、非常宽且简单的过滤器。

然后，可选地，每个测量点MPk更新指示多点分组流PF作为整体的行为的累积性能参数(步骤302)。特别地，每个测量点MPk优选地实现一对累积性能参数CPP(K)^A、CPP(K)^B，一个与由MA标记的分组有关，一个与由MB标记的分组有关。这样的一对累积性能参数CPP(K)^A、CPP(K)^B可以包括，例如：

-一对计数器CC(K)^A、CC(K)^B，分别对所识别的由MA和MB标记的分组流PF的分组的数量进行计数；和/或

-一对平均时间戳AT(K)^A、AT(K)^B，分别指示在测量点MPk处所识别的由MA和MB标记的分组流PF的分组的平均接收时间。

由于在每个标记周期期间仅发送具有相同标记值MA或MB的分组，因此在由MA标记分组的标记周期期间的步骤302的迭代导致累积性能参数CPP(K)^A被更新，而累积性能参数CPP(K)^B为空闲，即具有与在前标记周期结束时达到的值恒定相等的值。相反，在由MB标记分组的标记周期期间的步骤302的迭代导致累积性能参数CPP(K)^B被更新，而累积性能参数CPP(K)^A为空闲。

然后，在如在步骤301识别的多点分组流PF的分组当中，每个测量点MPk优选地基于针对如在步骤301识别的分组流PF的每个分组计算的采样签名SS的值来识别多个样本分组(步骤303)。采样签名SS优选地通过将散列函数应用于分组中(优选地，分组报头H中)的预定比特掩码来计算。

根据优选实施例，在每个测量点MPk处，根据同一申请人名下的WO2018/072828执行基于采样签名SS的样本分组的识别。简而言之，对于在步骤301识别的每个分组，每个测量点MPk优选地计算S_max(例如，S_max＝32)个比特的采样签名SS。然后，测量点MPk将样本分组识别为其采样签名SS包括等于某个采样值H_S*的S个比特(例如，S个最高有效比特)的一部分的那些分组。S_max-S个比特的未使用散列由测量点MPk存储，并且将被用于唯一地识别样本分组，如下文中将详细描述的。可选地，当测量点MPk执行样本选择时，其对所选样本分组的数量进行计数，并基于该数量回溯地调整用于选择样本分组的采样签名部分的长度S。

根据其他实施例，在每个测量点MPk处，根据同一申请人名下的WO2017/071779来执行基于采样签名SS的样本分组的识别。在这种情况下，通过将散列函数应用于每个样本分组中的某个比特掩码来计算采样签名，并且采样签名具有固定长度S，并且为了唯一地识别每个样本分组，使用识别签名，每个测量点MPk通过将另一个散列函数应用于每个样本分组中的另一个比特掩码来计算该识别签名。

优选地，所有测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK使用相同的比特掩码、相同的散列函数和相同的采样值(或者，如果每个测量点MPk具有调整用于选择样本分组的采样签名部分的长度S的能力，则使用相应的采样值)作为用于确定分组是否为样本分组的判别式。因此，如果多点PF的同一分组被两个测量点截获，则两个测量点也将选择它作为样本分组。

然后，在识别每个测量样本时，每个测量点MPk优选地提供与其相关的样本性能参数SPPi(k)(步骤304)，i是样本索引。例如，在步骤304，每个测量点MPk可以提供样本时间戳STi(k)，该样本时间戳STi(k)指示该测量点MPk已经接收到样本分组的时间。

优选地，在步骤304，每个测量点MPk将以下中的一个或多个关联到每个样本性能参数SPPi(k)：

-如在步骤303计算的样本分组的采样签名SS，或者至少采样签名SS的未使用散列，即采样签名SS的尚未用于在步骤303选择样本分组的最低有效S_max-S个比特；

-在步骤301使用的(多个)标识字段，其标识多点分组流PF(因此，该信息对于由所有测量点提供的所有样本性能参数STi(k)是相同的)；

-测量点Mk的标识符；以及

-已识别样本分组的标记周期Tm的标识符(例如，由测量点MPk检测为接收到的分组的标记值MA、MB中的改变的标记周期Tm的开始时间)。

除了该信息之外，根据本发明的实施例，每个样本性能参数SPPi(k)还与样本分组的内容的一部分PCi(k)相关联，该部分包括允许区分多点分组流PF的不同分组子流中包括的样本分组的信息。

例如，伴随由测量点MPk提供的样本性能参数SPPi(k)的样本分组的内容的一部分PCi(k)可以包括分组报头H，或者至少分组报头H的一部分(该部分包括除在步骤301用于识别多点分组流PF的分组的一个或多个标识字段以外的一个或多个标识字段)。例如，如果多点分组流PF由源地址字段(特别地，在图1的示例性场景中，为节点N0的IP地址)标识，则与和样本分组有关的样本性能参数SPPi(k)相关联的分组内容的部分PCi(k)可以包括至少其报头的目的地地址字段。这样，与每个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK的样本分组有关的样本性能参数SPPi(k)伴随着目的地址字段的相应值，即节点N1、N2、N3、…NK的IP地址。

这是非限制性示例。根据其他实施例，例如，与和某个样本分组有关的样本性能参数SPPi(k)相关联的样本分组内容的部分PCi(k)可以包括分组的有效载荷的至少一部分或整个分组。例如，如果多点分组流PF的分组是根据若干个堆叠协议格式化的，则这可能是有用的。在这种情况下，分组的报头H对应于最低层协议，而有效载荷的最高有效部分包括更高层协议的报头。因此，与样本分组的样本性能参数SPPi(k)相关联的分组内容的部分PCi(k)可以包括包含更高层协议的报头的有效载荷的最高有效部分。

优选地，在步骤304，每个测量点MPk本地存储样本性能参数SPPi(k)和与每个性能参数SPPi(k)相关联的信息，例如在本地临时存储器或缓冲器中。

然后，每个测量点MPk优选地向管理服务器MS发送累积性能参数CPP(K)^A、CPP(K)^B二者和样本性能参数SPPi(k)(步骤305)。

就累积性能参数CPP(K)^A、CPP(K)^B而言，如上所述，由于对多点分组流PF的分组应用交替标记，因此在每个标记周期Tm期间，累积性能参数之一(例如，CPP(K)^A)运行而另一个(例如，CPP(K)^B)空闲。然后，在每个标记周期结束时，每个测量点MPk优选地向管理服务器MS发送当前空闲的(多个)累积性能参数的(多个)值。

就样本性能参数而言，优选地，在每个标记周期Tm结束时，每个测量点MPk优选地向管理服务器MS发送多个n_k个样本性能参数SPPi(k)(i＝1，2，…n_k)，该n_k个样本性能参数与在该标记周期期间执行的步骤303的迭代中已经识别的n_k个样本分组有关。例如，根据实施例，在步骤305，每个测量点MPk优选地向管理服务器MS发送n_k个样本时间戳STi(k)(i＝1，2，…n_k)的序列。

优选地，发送到管理服务器MS的每个样本性能参数STi(k)伴随着分组内容的相应部分PCi(k)以及可能如上所述的其它伴随信息。

在管理服务器MS处接收如上所述的所有累积性能参数CC(K)^A、CC(K)^B以及具有分组内容的相应部分PCi(k)以及可能的其他伴随信息的样本性能参数SPPi(k)，管理服务器MS优选地将它们存储在数据库DB中。

每个测量点MPk迭代步骤300-305，直到测量会话结束(步骤306)。

然后，管理服务器MS可以使用存储在数据库DB中的信息来提供与多点分组流PF和其中包含的K个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK有关的性能测量。

参照图4的流程图，为了提供对多点分组流PF的性能测量，管理服务器MS首先优选地在部署于通信网络CN中的所有测量点中识别至少一个测量点集群，并且管理服务器MS从该集群接收累积和/或样本性能参数(步骤400)。优选地，集群被定义为一组测量点，其表现出如下性质：如果没有发生分组丢失，则在集群的(多个)输入测量点处接收的多点分组流PF的分组的全体与在集群的(多个)输出测量点处接收的多点分组流PF的分组的全体相同。

管理服务器MS可以例如通过应用同一申请人名下的WO2017/186302所描述的算法来识别不同大小的若干集群。然而，可以理解，测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK自身形成集群，其唯一的输入测量点为MP0，并且其输出测量点为MP1、MP2、MP3、…MPK。实际上，由于多点分组流PF已经被定义为在节点N0发起并分别寻址到节点N1、N2、N3、…NK的K个点到点分组流的聚合，因此显然，如果没有发生分组丢失，则在输入测量点MP0处接收的多点分组流PF的分组的全体与在输出测量点MP1、MP2、MP3、…MPK处接收的多点分组流PF的分组的全体相同。

然后，管理服务器MS可以基于从集群的测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK接收的累积性能参数CC(K)^A、CC(K)^B来提供累积性能测量(步骤401)。

例如，如果累积性能参数是对所识别的由MA和MB标记的分组流PF的分组的数量进行计数的计数器CC(K)^A、CC(K)^B，则在步骤401，管理服务器MS可以执行累积分组丢失测量，即，对在通过集群传输期间丢失的多点分组流PF整体的分组的数量的测量。多点分组流PF的累计分组丢失PL_CUM可以针对标记周期计算如下：

PL_CUM＝C_CUM ⁱⁿ-C_CUM ^out [1]

其中：

(i)C_CUM ⁱⁿ是在该标记周期结束时由集群的N个输入测量点提供的N个计数器的总和，以及

(ii)C_CUM ^out是在该标记周期结束时由集群的M个输出测量点提供的M个计数器的总和。

在图1的示例性场景中，C_CUM ⁱⁿ等于由唯一的输入测量点MP0提供的计数器(即CC(0)^A或CC(0)^B)，而C_CUM ^out等于由集群的K个输出测量点MP1、MP2、MP3…MPK提供的计数器的总和。

作为另一示例，如果累积性能参数是指示所识别的由MA和MB标记的分组流PF的分组的平均接收时间的平均时间戳AT(K)^A、AT(K)^B，则在步骤401，管理服务器MS可以执行累积时间测量，如同一申请人名下的WO2017/186302所描述的那样。

累积性能测量可以由管理服务器MS基本上实时地执行。这意味着，当管理服务器MS从测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK接收与某个标记周期有关的值时，例如，计数器CC(k)^A(k＝0，1，2，3，…K)，然后它可以通过立即或以任何方式在它接收与下一个标记周期有关的计数器CC(k)^B(k＝0，1，2，3，…K)之前应用上述公式[1]来执行针对该标记周期的分组丢失计算。这样，管理服务器MS可以基本上实时地监控多点分组流PF的累积性能。

然而，累积分组丢失测量提供了集群中的多点分组流PF作为整体的性能的总体指示。因此，如果在标记周期期间发生分组丢失，则PL_CUM的测量不提供对其中发生分组丢失的特定点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK的任何指示。

根据本发明的实施例，只要累积性能测量提供肯定的结果(步骤402)，管理服务器MS就可以继续仅提供这种类型的测量。

如果，在某时，累积性能测量结果指示性能恶化，则管理服务器MS优选地提供与多点分组流PF中包括的K个点到点分组流中的至少一个有关的点到点性能测量(步骤403)。

这仅是示例性的。点到点性能测量可以离线执行——即在从测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK接收到累积性能参数CC(K)^A、CC(K)^B和样本性能参数SPPi(k)之后的任何时间——并且可以由不同类型的事件触发。例如，在检测到其QoS恶化的客户端进行投诉之后，网络运营商可以决定开始与承载特定服务(例如，语音服务)的点到点分组流有关的点到点性能测量。

图5的流程图根据本发明的实施例，更详细地示出了对多点分组流PF中包括的K个点到点分组流中的至少一个执行点到点性能测量的步骤403。

首先，管理服务器MS应设置有要经受点到点性能测量的点到点分组流PFk*(其中k*等于1、2、3、…K中的任何一个)的指示(步骤500)。

点到点分组流PFk*由除在步骤301用于识别多点分组流PF的分组的(多个)标识字段以外的一个或多个标识字段的(多个)值来定义(并且因此可与多点分组流PF中包括的其他点到点分组流进行区分)。因此，在步骤500，管理服务器MS主要(例如，从网络运营商)接收定义要经受点到点性能测量的点到点分组流PFk*的一个或多个标识字段的(多个)值。

例如，如果多点分组流PF由源地址字段(即，在图1的示例性场景中为节点N0的IP地址)的值定义，则点到点分组流PFk*可以由目的地地址字段(即，在图1的示例性场景中为节点Nk*的IP地址)的特定值定义。

这是一个非常简单的、非限制性的示例。更一般地，要经受点到点测量的点到点分组流PFk*可以基于分组内容的一部分PCi(k)中包括的任何(多个)字段的(多个)值来定义，该部分伴随着由每个测量点MPk(k＝0，1，2，3…K)发送到管理服务器MS的每个样本性能参数SPPi(k)(参见图3中的步骤304和上面的相关描述)。

然后，在步骤501，管理服务器MS优选地从数据库DB中检索在与从集群的输入和输出测量点接收的分组流PF有关的所有样本性能参数SPPi(k)当中与分组流PFk*的样本分组有关的那些样本性能参数SPPi(k)(步骤501)。

为此，在步骤501，管理服务器MS优选地在数据库DB中读取伴随由每个测量点MPk发送的每个样本性能参数SPPi(k)的分组内容的一部分PCi(k)，并且如果它包括定义点到点分组流PFk*的一个或多个标识字段的(多个)值，则它检索相应的样本性能参数SPPi(k)。例如，参照图1的场景，步骤501的应用提供了由测量点MP0为分组流PFk*的样本分组提供的多个样本时间戳STi(0)以及由测量点MPk*为相同样本分组(如果没有发生分组丢失)提供的多个样本时间戳STj(k*)。如果在分组的有效载荷中包括定义点到点分组流PFk*的一个或多个标识字段(如上所述，当多点分组流PF的分组根据若干堆叠协议格式化时可能发生这种情况)，则管理服务器MS优选地通过应用深度分组检测技术来读取它们。

优选地，与样本性能参数SPPi(k)一起，在步骤501，管理服务器MS还从数据库DB检索伴随样本性能参数的其他信息，特别是样本分组的标识符(例如，如在步骤303计算的样本分组的采样签名SS，或者至少采样签名SS的未使用散列，即在步骤303未被用于选择样本分组的采样签名SS的最低有效S_max-S个比特)，提供样本性能参数SPPi(k)的测量点Mk的标识符和在其间识别样本分组的标记周期Tm的标识符。

然后，管理服务器MS可以基于由步骤501提供的与分组流PFk*有关的样本性能参数，对分组流PFk*的样本分组执行样本性能测量。

例如，参照图1的场景，可以基于由测量点MP0提供的样本时间戳STi(0)和由测量点MPk*提供的样本时间戳STj(k*)来提供样本时间测量。特别地，管理服务器MS可以对分组流PFk*的每个样本分组执行单独的时间测量。例如，在步骤502，管理服务器MS可以通过应用以下等式来针对每个样本分组PFk*计算从节点N0到节点Nk*的单程延迟OWDi：

OWDi＝STj(k*)-STi(0) [2]

其中i和j是样本索引，分别指示由测量点MP0和由测量点MPk*识别的相同样本分组。

优选地，为了识别由不同测量点针对同一样本分组提供的样本时间戳，管理服务器MS可以使用针对样本分组计算的采样签名SS的未使用散列，如上所述，该未使用散列被发送到管理服务器MS并与和每个样本分组有关的样本性能参数SPPi(k)一起存储在数据库DB中。为此，可以使用同一申请人名下的WO2018/072828描述的技术。

除了或替代与点到点分组流PFk*的样本分组有关的时间测量，还可以进行分组丢失测量。然而，不同于可以在步骤401执行的累积分组丢失测量，与点到点分组流PFk*有关的分组丢失测量是统计学上的，即，它们仅对样本分组计算，而不是对点到点分组流PFk*的所有分组计算。

因此，有利地，通过处理从测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK接收的样本分组的内容部分CPi(k)(作为非限制性示例，样本分组的报头)，管理服务器MS可以在任何时间对多点分组流PF中包括的K个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK中的任何一个的样本分组提供例如离线或后验性能测量。实际上，在样本分组的内容部分CPi(k)由其支配的情况下，管理服务器MS可以基于分组的内容部分CPi(k)的一个或多个字段来应用离线过滤，从而在与多点分组流PF的样本分组有关的所有样本性能参数SPPi(k)中仅推断与多点分组流PF中包括的特定点到点分组流有关的那些样本性能参数SPPi(k)。

可以针对形成多点分组流PF的每个分组子流(即，在所描述的示例性场景中为K个点到点分组流PF1、PF2、PF3、…PFK)，通过适当地改变过滤标准来进行这种离线过滤。假设分组的内容部分CPi(k)包括提供适当过滤器所需的信息，则点到点分析的粒度可以是期望的粒度。例如，在存在由相应点到点分组流承载的若干服务的情况下，有利地向网络运营商提供获得以期望的粒度所提供的每个服务的单独性能测量的能力。

在这方面，应注意的是，散列采样签名SS与集群的属性相结合使用保证了由集群的任何输入测量点识别的样本分组也在集群的输出测量点被接收到并被正确地识别为样本分组，从而保证提供给管理服务器的性能参数彼此一致。因此，管理服务器MS具有由其支配的可公度且一致的样本性能参数SPPi(k)的数据库DB，管理服务器MS可以如上所述经受离线过滤，以推断针对任何期望的点到点数据分组流PF1、PF2、PF3、…PFK的性能测量。

此外，有利地，不必在通信网络CN的测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK处实现复杂且昂贵的过滤器。测量点MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK实际上累积地识别形成多点分组流PF的分组，这在步骤301使用非常简单的过滤器来完成，例如基于分组的报头H的单个字段。改为由管理服务器MS应用允许识别与任何期望的分组子流的样本分组有关的样本性能参数SPPi(k)的更复杂的过滤器，因此管理服务器MS负责识别单个分组子流所需的大部分计算工作。

即使上面已经提到样本性能参数SPPi(k)的离线或后验处理，这样的处理也可以近实时地执行，即紧接在管理服务器MS处接收到样本性能参数SPPi(k)之后执行，以便提供对期望子流的近实时测量。

根据其他变型，管理服务器MS可以从各个测量点收集具有如上所述的相关信息的多点分组流PF上的样本性能参数，并且仅将它们存储在数据库DB中。然后，在任何时间，管理服务器MS可以使用存储的数据来提供对多点分组流PF的统计分析，不仅从性能的角度，而且从其他的角度，诸如追踪各种分组子流，确定多点分组流PF的组成(考虑所承载的服务类型(例如，视频、呼叫等))等。

此外，为了本发明的目的，应当注意，将样本分组的内容的相应部分PCi(k)关联到每个样本性能参数SPPi(k)并将其发送到管理服务器MS被认为等同于将通过对样本分组内容PCi(k)应用双射函数而获得的数据关联到每个样本性能参数SPPi(k)并将这些数据发送到管理服务器MS。

Claims

1.一种用于在通信网络(CN)中执行性能测量的方法，所述方法包括，在所述通信网络(CN)中实现的多个测量点(MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK)中的每个测量点(MPk)处：

a)识别多点分组流(PF)的分组；

b)在所述多点分组流(PF)的所识别的分组当中，选择多个样本分组，所述选择基于通过将散列函数应用于每个识别的分组中的预定比特掩码而计算的采样签名(SS)的值；

c)针对每个样本分组，向管理服务器(MS)提供样本性能参数(SPPi(k))和分组内容的至少一部分(PCi(k))；

所述方法还包括，在所述管理服务器(MS)处：

d)在所述多个测量点(MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK)当中，识别测量点的集群，其中如果未发生分组丢失，则由所述集群的输入测量点(MP0)接收的所述多点分组流(PF)的每个识别的分组也在所述集群的输出测量点(MP1、MP2、MP3、…MPK)处被接收到；

e)在由所述集群的测量点提供的样本性能参数当中，基于所述分组内容的所述至少一部分(PCi(k))，识别与属于在所述多点分组流(PF)中包括的分组子流(PFk*)的样本分组有关的样本性能参数；以及

f)基于所识别的样本性能参数，对所述分组子流(PFk*)执行所述性能测量。

2.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在所述多点分组流(PF)的所述分组被注入所述通信网络(CN)中之前，标记所述多点分组流(PF)的所述分组，所述标记包括将所述多点分组流(PF)的每个分组中包括的标记字段(MF)的值设置为至少两个备选的标记值(MA，MB)之一，并且以标记周期Tm循环切换所述标记字段(MF)的所述值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤c)，所述分组内容的所述至少一部分包括分组报头的至少一部分，所述分组报头的至少一部分包括所述分组子流(PFk*)的除在步骤a)用于识别所述多点分组流(PF)的一个或多个标识字段以外的至少一个标识字段。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在步骤c)，所述分组内容的所述至少一部分包括所述分组有效载荷的至少一部分，所述分组有效载荷的至少一部分包括所述分组子流(PFk*)的除在步骤a)用于识别所述多点分组流(PF)的一个或多个标识字段以外的至少一个标识字段。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述方法还包括：当在所述管理服务器(MS)处接收到所述样本性能参数(SPPi(k))和所述分组内容的所述至少一部分时，将所述样本性能参数(SPPi(k))和所述分组内容的所述至少一部分存储在数据库(DB)中。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在发生由所述管理服务器(MS)检测到的事件时，在所述存储之后离线执行步骤d)、e)和f)。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中在步骤e)，所述识别与属于所述分组子流(PFk*)的样本分组有关的样本性能参数包括：

-确定所述分组内容的所述至少一部分(PCi(k))中的至少一个标识字段，所述至少一个标识字段的值标识所述分组子流(PFk*)；

-在所述数据库(DB)中读取伴随每个存储的样本性能参数(SPPi(k))的所述分组内容的至少一部分(PCi(k))，并且如果它在所述至少一个标识字段中包括标识所述分组子流(PFk*)的所述值，则从所述数据库(DB)中检索相应的样本性能参数(SPPi(k))。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：

-步骤c)包括，针对每个样本分组，还向所述管理服务器(MS)提供所述样本分组的标识符；以及

-步骤f)包括，基于所述标识符，识别与同一样本分组有关并且由所述集群的不同测量点(MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK)提供的样本性能参数。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述方法还包括：在步骤a)之后，更新指示所述多点分组流(PF)作为整体的行为的累积性能参数(CPP(k)^A、CPP(k)^B)，并且其中步骤f)还包括基于从所述集群的测量点(MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK)接收到的所述累积性能参数(CC(k)^A、CC(k)^B)提供累积性能测量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述累积性能测量由所述管理服务器(MS)基本上实时执行。

11.一种用于在通信网络(CN)中执行性能测量的系统，所述系统包括在所述通信网络(CN)中实现的多个测量点(MP10、MP1、MP2、MP3、…MPK)和管理服务器(MS)，其中，每个测量点(MPk)被配置为：

a)识别多点分组流(PF)的分组；

b)在所述多点分组流(PF)的识别出的分组当中，选择多个样本分组，所述选择基于通过将散列函数应用于每个所识别的分组中的预定比特掩码而计算的采样签名(SS)的值；

c)针对每个样本分组，向管理服务器(MS)提供样本性能参数(SPPi(k))和分组内容的至少一部分；

并且其中所述管理服务器(MS)被配置为：

d)在所述多个测量点(MP0、MP1、MP2、MP3、…MPK)当中，识别测量点的集群，其中如果未发生分组丢失，则由所述集群的输入测量点(MP0)接收的所述多点分组流(PF)的每个所识别的分组也在所述集群的输出测量点(MP1、MP2、MP3、…MPK)处被接收到；

e)在由所述集群的测量点提供的样本性能参数当中，基于所述分组内容的所述至少一部分，识别与属于包括在所述多点分组流(PF)中的分组子流(PFk*)的样本分组有关的样本性能参数；以及

f)基于所识别的样本性能参数对所述分组子流(PFk*)执行所述性能测量。