CN113644998A

CN113644998A - 一种5g网络的ioam时延测量方法和装置

Info

Publication number: CN113644998A
Application number: CN202110971026.0A
Authority: CN
Inventors: 戎听红
Original assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Current assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2041-08-23
Also published as: CN113644998B

Abstract

本发明涉及通信技术领域，提供了一种5G网络的IOAM时延测量方法和装置。在Ingress节点中将入口时间戳放到报文的第一预设字段中，方法包括：在一个或者多个Transit节点中，根据当前配置的检测模式选择透传所述第一预设字段中的内容，以便于Egress节点根据本地的出口时间戳与Ingress节点的入口时间戳求差值，从而计算出端到端时延；或者，各Transit节点将本地时间戳作为更新所述第一预设字段内容的依据，逐一的将上一级节点的本地时间戳传递给下一级节点，从而使得各个节点计算出逐跳时延。本发明可以真实的反应数据报文传输时延。进一步的，本发明实现了L报文和D报文的功能解耦，可以按需开启使用。

Description

一种5G网络的IOAM时延测量方法和装置

【技术领域】

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种5G网络的IOAM时延测量方法和装置。

【背景技术】

在5G飞速发展过程中，网络传输能力不断增强，对网络质量也达到了更高要求，对网络传输丢包、时延、乱序高度敏感。网络传输过程中存在很多的突发现象，如果传输负荷超过设备的传输能力会有丢弃行为，而且会引起传输时延抖动过大，从而导致通信双方重传报文，进而影响通信质量。

IOAM(全称为：In-situ Operation Administration Maintenance)技术在丢包率、时延测量和乱序上能带来更好的运维服务，为智能运维提供很好的技术基础。IOAM的特点是IOAM数据内容被封装到业务数据报文中，作为业务数据报文的一部分在网络中传递。

其基本思路是在源节点识别流信息(如：SIP、DIP、UDP、DSCP等)，为每个流分配唯一的一个FLOW ID。首先在源节点根据标记周期启动定时器，按照IOAM配置的流识别信息识别业务报文并将In-Band Flow OAM Lable Indication和FLOW ID(如图1所示)封装到业务报文中，按照交替标记周期将业务报文标记为A和B标识的报文(即将图1所示的L bit标记为0或1)，同时将每个标记周期的第一个报文标记为D(即将图2所示的，每一个Counter-A和Counter-B相邻的方波上升沿位置的D bit标记为1)报文，基于FLOW ID配置A、B两个计数器，用来统计标记了A和B的报文。所有站点通过D报文携带收到D报文时刻的1588us时间。设备将计数戳和1588us时间戳等信息上送到控制器，用来计算丢包、时延等应用。

目前的IOAM做法是一个采集周期只采样一个报文的收、发时戳，然后将这些报文的收发时戳上报到控制器，控制器根据这些数据计算平均时延、最大时延、最小时延和时延抖动等指标。最终用这些数据代表网络时延。显然一个采集周期一个数据报文的时戳是无法真实的反应网络时延的。要真实反应链路时延，必须要对每个报文的时延进行统计、计算，这样会带来数据量特别大，无法将采集数据上送到控制器的问题。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是一个采集周期一个数据报文的时戳是无法真实的反应网络时延的，而对每个报文的时延进行统计、计算，这样会带来数据量特别大，无法将采集数据上送到控制器的问题。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种5G网络的IOAM时延测量方法，在Ingress节点中将入口时间戳放到报文的第一预设字段中，方法包括：

在一个或者多个Transit节点中，根据当前配置的检测模式选择透传所述第一预设字段中的内容，以便于Egress节点根据本地的出口时间戳与Ingress节点的入口时间戳求差值，从而计算出端到端时延；或者，各Transit节点将本地时间戳作为更新所述第一预设字段内容的依据，逐一的将上一级节点的本地时间戳传递给下一级节点，从而使得各个节点计算出逐跳时延。

优选的，第一预设字段具体为对IOAM预留字段Optional Data重定义为Timestamp获得，并且，重定义了TTL字段，具体的：

通过TTL值定义是否携带了Timestamp字段的内容。

优选的，对每个IOAM报文都进行D标记。

优选的，转发芯片对每个报文的时延数据进行预处理，包括：在每个报文的预设位置承载每个采集周期的平均时延、最大时延和最小时延的相关数据。

优选的，将所述每个采集周期的平均时延、最大时延和最小时延的相关数据，按照固定压缩格式组装成性能报文的形式传递给控制器，所述固定压缩格式具体为：

一个条目占用8个字节，每个bit定义如下：

bit位63:44为IOAM条目ID；

bit位43:24为一个采集周期所有报文的平均时延，转发芯片根据时延大小组装成相应的格式；

bit位23:13为一个采集周期相对平均时延的正向抖动时延；

bit位12:2为一个采集周期相对平均时延的负向抖动时延；

bit位1:0为平均时延、正向抖动和负向时延抖动的单位，跟踪平均时延大小动态调整存储单位。

优选的，所述转发芯片根据时延大小组装成相应的格式，具体包括：

当网络转发时延小于1ms时，bit位43:24按照ns单位存储；

当网络出现轻微拥塞或异常时，bit位43:24按照ms+us进行存储，舍弃ns部分；

当网络出现进一步恶化时，bit位43:24按照s+ms进行存储，舍弃us部分。

优选的，组装的性能报文长度配置为64bit-1518bit，所述性能报文用于存储各种IOAM条目时延信息。

优选的，所述方法还包括：

若启动了L测量，各节点将统计到的收发包数上送到控制器，否则不对L进行处理。

优选的，控制器按照所述固定压缩格式解析收到的性能报文，从而获取IOAM时延数据。

第二方面，本发明还提供了一种5G网络的IOAM时延测量装置，用于实现第一方面所述的5G网络的IOAM时延测量方法，所述装置包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第一方面所述的5G网络的IOAM时延测量方法。

第三方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第一方面所述的5G网络的IOAM时延测量方法。

本发明可以真实的反应数据报文传输时延。进一步的，本发明实现了L报文和D报文的功能解耦，可以按需开启使用。

在本发明优选实现方案中，还提出了一种数据压缩技术，对不同的时延数据段进行压缩处理，然后将时延数据封装成报文的形式上送到控制器。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种RFC8321推荐的IOAM封装格式；

图2是本发明实施例提供的一种D报文标记示意图；

图3是本发明实施例提供的一种5G网络的IOAM时延测量方法流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种重定义的IOAM封装格式；

图5是本发明实施例提供的一种IOAM报文处理流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种时延数据压缩示意图；

图7是本发明实施例提供的一种5G网络的IOAM时延测量装置结构示意图。

【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。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种5G网络的IOAM时延测量方法，在Ingress节点中将入口时间戳放到报文的第一预设字段中，方法包括：

本发明可以真实的反应数据报文传输时延。

在本发明实施例实现过程中，第一预设字段的设定方式提供了一种具体手段，例如：对IOAM预留字段Optional Data重定义为Timestamp获得，并且，重定义了TTL字段，具体的：通过TTL值定义是否携带了Timestamp字段的内容。

在本发明实施例具体实现过程中，优选的是对每个IOAM报文都进行D标记。这样就能够不再依赖每个周期的L的第一个报文进行D标记，实现了L和D的解耦。

所述方法还包括：若启动了L测量，各节点将统计到的收发包数上送到控制器，否则不对L进行处理。

转发芯片对每个报文的时延数据进行预处理，包括：在每个报文的预设位置承载每个采集周期的平均时延、最大时延和最小时延的相关数据。

将所述每个采集周期的平均时延、最大时延和最小时延的相关数据，按照固定压缩格式组装成性能报文的形式传递给控制器，所述固定压缩格式具体为：

一个条目占用8个字节，共64bit，每个bit定义如下：

bit 63:44为IOAM条目ID；

bit 43:24为一个采集周期所有报文的平均时延，转发芯片根据时延大小组装成相应的格式；

bit 23:13为一个采集周期相对平均时延的正向抖动时延，为了压缩数据位，只存储抖动时延数据，此时最大时延＝平均时延+正向时延抖动；

bit 12:2为一个采集周期相对平均时延的负向抖动时延，为了压缩数据位，只存储抖动时延数据，此时最小时延＝平均时延-负向时延抖动；

bit 1:0为平均时延、正向抖动和负向时延抖动的单位，默认是纳秒，跟踪平均时延大小动态调整存储单位。

在本发明优选实现方案中，还提出了一种数据压缩技术，对不同的时延数据段进行压缩处理，然后将时延数据封装成报文的形式上送到控制器。相应的转发芯片根据时延大小组装成相应的格式，具体包括：

正常情况当网络转发时延小于1ms时，bit位43:24按照ns单位存储，可以存储1048576ns，时延精度可以达到ns级别。

当网络出现轻微拥塞或异常时，bit位43:24按照ms+us进行存储，舍弃ns部分；如果平均时延大于1048576ns(1024*1024)，此时关心的是网络时延恶化程度，精度可以降低。

当网络出现进一步恶化，此时20b按照s+ms进行存储，舍弃us部分。如果平均时延大于1025024us(1024000+1024)，此时关心的是网络时延恶化程度，精度可以进一步降低。

在本发明可选的实施方式中，组装的性能报文长度可以配置为64B-1518B，每种报文可以存储不同IOAM条目时延信息。控制器按照所述固定压缩格式解析收到的性能报文，从而获取IOAM时延数据。

实施例2：

本发明实施例是基于实施例1所阐述的方法基础上，利用具体的实例场景展现方法实现过程。如图3所示，具体包括：

在步骤301中，部署IOAM和1588us时间同步，1588us时间误差可以在ns级内，保证满足IOAM定时器和各个设备间的时间同步在ns级内。其中，1588us时间具体对标IEEE 1588Precision Clock Synchronization Protocol，简称PTP。

在步骤302中，根据IOAM采集周期启动交替标记定时器，按照RFC8321的要求进行IOAM报文的封装。

在RFC8321标准的基础上，对IOAM标准定义进行了扩展，尤其是对IOAM预留字段进行了扩展，重定义了图1TTL字段和Optional Data两个字段，如图4所示。通过TTL值定义是否携带Optional data字段和内容，本发明Optional Data字段的内容是Timestamp。基于此，对每个业务报文进行时戳统计，以实现高精度时延测量的目的。

其中，TTL：表示扩展数据类型，指示是否携带扩展头；0x00：预留；0x01：表示FIH为基本检测信息，带时戳扩展头；0x02：表示FIH为基本检测信息，不带时戳扩展头；0x03：表示FIH为可选逐跳检测信息，带时戳扩展头；0x04：表示FIH为可选逐跳检测信息，不带时戳扩展头；0x05-0xFF：预留扩展使用。

在步骤303中，如果IOAM配置中使能了L测量，在步骤302基础上对L进行交替染色，即L＝1或0的交替赋值处理。

在步骤304中，如果IOAM配置中使能了D测量，在步骤302基础上，各个节点对IOAM报文进行D打时戳处理，所述D打时戳处理具体为对报文中的D标记为1的报文进行打时间戳处理。

在步骤305中，如果配置的是端到端检测，如图5所示，Ingress将入口时戳TS1放到报文中，Egress节点在出口用本地时戳TS4-TS1，从而算出端到端时延。

在步骤306中，如果配置的是逐跳检测：在中间节点的出口用本地时戳TS3-TS1,同时将本地时戳TS2替换TS1到报文中，中间节点处理逻辑以此类推。Egress节点在出口用本地时戳TS4-TS2，从而算出逐跳时延。

在步骤307中，在步骤305和步骤306基础上，转发芯片对每个报文的时延数据进行预处理，然后按照图6的方式直接上送每个采集周期的平均时延和与最大时延、最小时延的相关数据，并将这些数据按照固定压缩格式组装成报文的形式上送到控制器，从而实现了数据的大幅压缩。相关条目定义详见实施例1中表述，在此不再赘述。

在步骤308中，如果步骤303启动了L测量，设备将统计到的收发包数上送到控制器，否则不对L进行处理。

在步骤309中，控制器按照图6规定的格式解析收到的性能报文，从而获取IOAM时延数据。

实施例3：

如图7所示，是本发明实施例的5G网络的IOAM时延测量装置的架构示意图。本实施例的5G网络的IOAM时延测量装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图7中以一个处理器21为例。

处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。

存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例1中的5G网络的IOAM时延测量方法。处理器21通过运行存储在存储器22中的非易失性软件程序和指令，从而执行5G网络的IOAM时延测量方法。

存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1中的5G网络的IOAM时延测量方法，例如，执行以上描述的图3所示的各个步骤。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

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

1.一种5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，在Ingress节点中将入口时间戳放到报文的第一预设字段中，方法包括：

2.根据权利要求1所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，第一预设字段具体为对IOAM预留字段Optional Data重定义为Timestamp获得，并且，重定义了TTL字段，具体的：

通过TTL值定义是否携带了Timestamp字段的内容。

3.根据权利要求1所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，对每个IOAM报文都进行D标记。

4.根据权利要求1所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，转发芯片对每个报文的时延数据进行预处理，包括：在每个报文的预设位置承载每个采集周期的平均时延、最大时延和最小时延的相关数据。

5.根据权利要求4所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，将所述每个采集周期的平均时延、最大时延和最小时延的相关数据，按照固定压缩格式组装成性能报文的形式传递给控制器，所述固定压缩格式具体为：

一个条目占用8个字节，每个bit定义如下：

bit位63:44为IOAM条目ID；

bit位23:13为一个采集周期相对平均时延的正向抖动时延；

bit位12:2为一个采集周期相对平均时延的负向抖动时延；

6.根据权利要求5所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，所述转发芯片根据时延大小组装成相应的格式，具体包括：

当网络转发时延小于1ms时，bit位43:24按照ns单位存储；

7.根据权利要求5所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，组装的性能报文长度配置为64bit-1518bit，所述性能报文用于存储各种IOAM条目时延信息。

8.根据权利要求5所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的5G网络的IOAM时延测量方法，其特征在于，控制器按照所述固定压缩格式解析收到的性能报文，从而获取IOAM时延数据。

10.一种5G网络的IOAM时延测量装置，其特征在于，所述装置包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行权利要求1-9任一所述的5G网络的IOAM时延测量方法。