CN114978961A - 时延测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种时延测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质，包括：发送设备获取数据载荷报文并将时间标识添加至数据载荷报文，时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息；发送设备将数据载荷报文发送至接收设备的第二协议层进行还原以使接收设备提取到时间标识；接收设备会根据时间标识和第二协议层还原完成后的第二时间信息确定时延信息，时延信息表征数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延。本发明实施例能够对数据载荷报文添加时间标识，使得时间标识能够跟随数据载荷报文并且按照数据载荷报文的传输路径而传输，从而实现发送设备和接收设备的对等协议层之间的数据载荷报文传输时延的精准测量。

Description

时延测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及但不限于通信技术领域，尤其涉及一种时延测量方法、时延测量装置、发送设备、接收设备和计算机可读存储介质。

背景技术

随着工业互联以及垂直行业应用的逐渐普及，能够提供确定的时延、确定的速率、确定的抖动、确定的可靠性等确定性网络指标的确定性网络逐渐变得非常重要。其中，对于时延的测量是较为重要和复杂的部分，而现有的时延测量方法所测量出来的时延并不够精准。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供了一种时延测量方法、时延测量装置、发送设备、接收设备和计算机可读存储介质，能够使得时延测量更加准确。

第一方面，本发明实施例提供了一种时延测量方法，应用于发送设备，所述方法包括：

获取数据载荷报文；

将时间标识添加至所述数据载荷报文，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

将所述数据载荷报文发送至接收设备的第二协议层，以使所述第二协议层对所述数据载荷报文进行还原，并根据所述数据载荷报文携带的所述时间标识和还原完成后的第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延；其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应。

第二方面，本发明实施例还提供了一种时延测量方法，应用于接收设备，所述方法包括：

获取来自发送设备的携带有时间标识的数据载荷报文，其中，所述时间标识由所述发送设备对所述数据载荷报文添加得到，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

通过所述接收设备的第二协议层对所述数据载荷报文进行还原以提取所述时间标识，其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应；

获取所述第二协议层对所述数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；

根据所述时间标识和所述第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延。

第三方面，本发明实施例还提供了一种时延测量装置，包括：

第一报文获取单元，用于获取数据载荷报文；

时间标识添加单元，用于将时间标识添加至所述数据载荷报文，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

发送单元，用于将所述数据载荷报文发送至接收设备的第二协议层，以使所述第二协议层对所述数据载荷报文进行还原，并根据所述数据载荷报文携带的所述时间标识和还原完成后的第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延；其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应。

第四方面，本发明实施例还提供了一种时延测量装置，包括：

第二报文获取单元，用于获取来自发送设备的携带有时间标识的数据载荷报文，其中，所述时间标识由所述发送设备对所述数据载荷报文添加得到，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

时间标识提取单元，用于通过所述接收设备的第二协议层对所述数据载荷报文进行还原以提取所述时间标识，其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应；

时间信息获取单元，用于获取所述第二协议层对所述数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；

时延信息确定单元，用于根据所述时间标识和所述第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延。

第五方面，本发明实施例还提供了一种发送设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的时延测量方法。

第六方面，本发明实施例还提供了一种接收设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第二方面所述的时延测量方法。

第七方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第一方面或第二方面所述的时延测量方法。

本发明实施例包括：发送设备获取到数据载荷报文，并将时间标识添加至数据载荷报文，其中，上述的时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息；接着发送设备会将经过第一协议层处理后的数据载荷报文发送至接收设备；然后接收设备会通过第二协议层对数据载荷报文进行还原以提取到上述的时间标识，其中，第二协议层和第一协议层相对应；接着接收设备还会获取第二协议层对数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；接着接收设备会根据上述的时间标识和上述的第二时间信息确定时延信息，其中，上述的时延信息表征数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延。根据本发明实施例的技术方案，本发明实施例能够在数据载荷报文的基础上添加时间标识，使得时间标识能够跟随着数据载荷报文并且按照数据载荷报文的传输路径而传输，从而能够实现发送设备和接收设备的对等协议层之间的数据载荷报文的传输时延的精准测量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是本发明一个实施例提供的用于执行时延测量方法的系统架构平台的示意图；

图2是本发明一个实施例提供的关于发送设备侧的时延测量方法的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的数据包在空口不发生分片的情况下进行时延测量时的报文结构示意图；

图4是本发明一个实施例提供的数据包在空口发生分片的情况下进行时延测量时的报文结构示意图；

图5是本发明一个实施例提供的时延分解示意图；

图6是本发明一个实施例提供的在整网时间同步的情况下发送设备侧所发送报文中的约定的IP层的时间戳格式示意图；

图7是本发明一个实施例提供的在整网时间不同步的情况下发送设备侧所发送报文中的约定的IP层的时间戳格式示意图；

图8是本发明一个实施例提供的在整网时间不同步的情况下接收设备侧回送报文中的约定的IP层的时间戳格式示意图；

图9是本发明一个实施例提供的时间戳打点格式示意图；

图10是本发明一个实施例提供的关于终端和基站在时间同步时需空口传递的时间戳格式示意图；

图11是本发明一个实施例提供的关于接收设备侧的时延测量方法的流程图；

图12是本发明一个实施例提供的时延测量组网架构示意图；

图13是本发明一个实施例提供关于DTU A和DTU B通信的实例示意图；

图14是本发明一个实施例提供的关于发送设备侧的时延测量装置的结构示意图；

图15是本发明一个实施例提供的关于接收设备侧的时延测量装置的结构示意图。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

随着工业互联以及垂直行业应用的逐渐普及，能够提供确定的时延、确定的速率、确定的抖动、确定的可靠性等确定性网络指标的确定性网络逐渐变得非常重要。其中，对于时延的测量是较为重要和复杂的部分，而现有的时延测量方法所测量出来的时延并不够精准。

基于上述情况，本发明实施例提供了一种时延测量方法、时延测量装置、发送设备、接收设备和计算机可读存储介质，其中，时延测量方法包括但不限于如下步骤：发送设备获取到数据载荷报文，并将时间标识添加至数据载荷报文，其中，上述的时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息；接着发送设备会将经过第一协议层处理后的数据载荷报文发送至接收设备；然后接收设备会通过第二协议层对数据载荷报文进行还原以提取到上述的时间标识，其中，第二协议层和第一协议层相对应；接着接收设备还会获取第二协议层对数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；接着接收设备会根据上述的时间标识和上述的第二时间信息确定时延信息，其中，上述的时延信息表征数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延。根据本发明实施例的技术方案，本发明实施例能够在数据载荷报文的基础上添加时间标识，使得时间标识能够跟随着数据载荷报文并且按照数据载荷报文的传输路径而传输，从而能够实现发送设备和接收设备的对等协议层之间的数据载荷报文的传输时延的精准测量。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

如图1所示，图1是本发明一个实施例提供的用于执行时延测量方法的系统架构平台100的示意图。

在图1的示例中，该系统架构平台100设置有处理器110和存储器120，其中，处理器110和存储器120可以通过总线或者其他方式连接，图1中以通过总线连接为例。

存储器120作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器120可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器120可选包括相对于处理器110远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该系统架构平台。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。

本领域技术人员可以理解的是，该系统架构平台可以应用于3G通信网络系统、LTE通信网络系统、5G通信网络系统以及后续演进的移动通信网络系统等，本实施例对此并不作具体限定。

本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的系统架构平台并不构成对本发明实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

在图1所示的系统架构平台中，处理器110可以调用储存在存储器120中的时延测量程序，从而执行时延测量方法。

基于上述系统架构平台，下面提出本发明的时延测量方法的各个实施例。

如图2所示，图2是本发明一个实施例提供的时延测量方法的流程图，该时延测量方法应用于发送设备，并且该时延测量方法包括但不限于有步骤S100、步骤S200和步骤S300。

步骤S100，获取数据载荷报文；

步骤S200，将时间标识添加至数据载荷报文，时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息；

步骤S300，将数据载荷报文发送至接收设备的第二协议层，以使第二协议层对数据载荷报文进行还原，并根据数据载荷报文携带的时间标识和还原完成后的第二时间信息确定时延信息，时延信息表征数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延；其中，第二协议层和第一协议层相对应。

根据本发明实施例的技术方案，当发送设备需要发送或转发数据载荷报文至接收设备，由于数据载荷报文需要经过发送设备的第一协议层的处理以及接收设备的第二协议层的还原，对此，本发明实施例能够在数据载荷报文的基础上添加时间标识，使得时间标识能够跟随着数据载荷报文并且按照数据载荷报文的传输路径而传输，从而能够实现发送设备和接收设备的对等协议层之间的数据载荷报文的传输时延的精准测量。

可以理解的是，如图3和图4所示，图3为数据包在空口不发生分片的情况下进行时延测量时的报文结构示意图，图4为数据包在空口发生分片的情况下进行时延测量时的报文结构示意图。关于上述的数据载荷报文，包括第一报文头和与第一报文头对应的第一报文体，第一报文头设置有第一字段，第一字段内设置有用于表征地址信息的第一数据，第一报文体设置有第二字段，第二字段内设置有用于表征应用信息的第二数据。具体地，上述的第二字段对应为图3和图4中的IP payload字段，上述的第一字段对应为图3和图4中的位于IP payload字段之前的第二个IP头部字段。

另外，可以理解的是，如图3和图4所示，关于上述的时间标识，包括时间戳报文，时间戳报文包括第二报文头和与第二报文头对应的第二报文体，第二报文头设置有第三字段，第三字段内设置有用于表征地址信息的第三数据，第二报文体设置有第四字段和第五字段，第四字段内设置有表征协议类型的第四数据，第五字段内设置有用于表征时间信息的第五数据。具体地，上述的第三字段对应为图3和图4中的第一个IP头部字段，上述的第四字段对应为图3和图4中的ICMP(Internet Control Message Protocol)字段，上述的第五字段对应为图3和图4中的约定的IP层的时间戳格式字段。另外，第二报文头还设置有第六字段，第六字段对应为图3和图4中的5G网络内部的时间戳格式字段。

需要说明的是，对于端对端的时延，通常是指应用层的端到端的时延，如图5所示，图5是本发明一个实施例提供的时延分解示意图；示例性地，业务的端到端的时延是应用服务器和终端的相应应用之间的时延，该时延包括应用服务器的处理时延、N6接口的时延、5G网络的端到端时延以及终端的应用处理的时延，具体时延的时长范围可参照图5中的实线箭头。其中，上述的端到端的时延可以分解为两部分，其中一部分是指层三等高层以上的时延；另外一部分是5G网络内部的端到端的时延，包括UPF(User Plane Function，用户面功能)到RAN(Radio Access Node，无线接入点)的时延，以及RAN到UE(User Equipment，用户设备)的时延，具体时延的时长范围可参照图5中的虚线箭头。

具体地，对于5G网络内部的端到端的时延，可以分为下行过程中的5G网络内部的端到端时延以及上行过程中的5G网络内部的端到端时延。

关于上述的下行过程中的5G网络内部的端到端时延，具体可以分解为如下五个部分：UPF处理时延、UPF到gNodeB(基站)的传输时延、gNodeB的处理时延、gNodeB到UE的空口传输时延、UE的处理时延。

关于上述的上行过程中的5G网络内部的端到端时延，具体可以分解为如下五个部分：UE的处理时延、UE到gNodeB的空口传输时延、gNodeB的处理时延、gNodeB到UPF的传输时延、UPF处理时延。

对于上述5G网络内部的端到端的时延，可以采用本发明实施例的时延测量方法进行测量。具体地，为了能够保证针对每一个进入5G网络的数据包进行单向的5G网络内部的端到端的时延的准确计算，同时为了最大程度的兼容现有应用的处理，本发明实施例可以通过引入携带时间戳报文的IP适配层，做到时间戳报文和实际数据载荷报文的随路。

对于IP层承载的应用数据的数据载荷报文，如图3和图4所示，本发明实施例可以在其基础上再进行一层ICMP时间戳报文的封装。具体地，数据载荷报文包括原始数据字段，时间标识位于原始数据字段之前，且时间标识的字节长度按照预设长度进行设置。其中，本发明实施例中的原始数据字段对应为上述图3和图4中的第一字段和第二字段，时间标识包括上述图3和图4中的第三字段、第四字段和第五字段，还可以包括图3中的第六字段。

需要说明的是，本发明实施例之所以将时间戳报文放在原始数据字段的前面，原因是：为了更好地实现数据载荷报文的还原。否则，如果将时间戳报文封装在原始数据字段的后面，由于原始数据字段的长度是随应用信息的变化而变化的，所以会导致接收设备在还原数据载荷报文和提取时间戳报文时无法根据报文总长度和预设的时间戳报文长度进行还原。

另外，值得注意的是，封装以后数据载荷报文的长度需要按照实际加时间戳报文以后的报文长度进行重新计算。时间戳报文部分的第二报文头的源地址、目的地址可以从上述的第一报文头直接进行拷贝，修改长度，重新计算校验和即可。当接收设备需要还原数据载荷报文和提取时间戳报文时，对上述逻辑进行求逆的逻辑处理即可。

另外，可以理解的是，本发明实施例通过引入时间戳报文的再次封装，可以灵活的对数据载荷报文严格随路打时间戳。该功能可以通过配置进行灵活开启或者关闭。关闭即相当于对数据载荷报文不进行时间戳报文的再次封装，换句话说，也就是相当于不开启端到端的随路时延测量。开启相当于要进行IP timing stamp over IP payload。

另外，可以理解的是，关于上述的第一协议层和第二协议层，可以包括但不限于PDCP层、RLC层和MAC层。另外，关于上述的发送设备，不限于为终端或者基站；关于上述的接收设备，也不限于为基站或者终端。

需要说明的是，关于上述步骤中的根据数据载荷报文携带的时间标识和还原完成后的第二时间信息确定时延信息，具体为：由于时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息，因此，接收设备可以将第二时间信息减去第一时间信息即可得到数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延信息。

可以理解的是，关于端到端的IP对等层的时延测量，分成整网时间同步和不同步两个情况来考虑，其中，时间戳的报文格式可以参考图6至图8所示，图6是本发明一个实施例提供的在整网时间同步的情况下发送设备侧所发送报文中的约定的IP层的时间戳格式示意图；图7是本发明一个实施例提供的在整网时间不同步的情况下发送设备侧所发送报文中的约定的IP层的时间戳格式示意图；图8是本发明一个实施例提供的在整网时间不同步的情况下接收设备侧回送报文中的约定的IP层的时间戳格式示意图。

对于整网时间同步的情况，如图6所示，则只需要在发送设备和接收设备打上相应的时间戳即可。假设发送设备的时间戳为t1，接收设备的时间戳为t2，则时延是t2-t1，该测量方法对于下行和上行情况均适用。

对于整网时间不同步的情况，如图7和图8所示，则只能基于RTT的思路来进行折算。对于整网时间不同步的情况，需要增加一个指示，用于指示接收设备需要回送时间戳。示例性地，发送设备需要携带需要回送时间戳的标识,标识接收设备需要回送时间戳，并且置为1，同时还会携带时间戳t1，；接收设备记录收到相应报文对应的时间为t2，并在发送上行时间戳的报文时，接收设备回送给发送设备的数据有t1、t2、以及回送这一数据包的时间戳的时间t3，发送设备记录收到接收设备所回送的数据包的时间为t4，则相应的单向时延为[(t4-t1)-(t3-t2)]/2。

当发送设备为用户终端以及接收设备为基站，或者当发送设备为基站以及接收设备为用户终端，则会涉及到用户终端和基站之间的空口传输时延，由于空口传输时延难以基于RTT的思路来进行折算，因此，涉及包括有空口传输时延的时延测量只能采用上述t2-t1的方式进行测量。

基于上述实施例的时延测量方法，具体地，可以测量终端和基站之间的时延信息。

当终端和基站时间同步并且在数据包不发生空口分片的情况下，由于数据包在空口传输时不发生分片，因此，可以将空口协议的每一层协议层处理的时间戳等信息，直接打在目标数据载荷报文里面。示例性地，对于CPE(Customer Premises Equipment，用户端设备)侧的PDU层、PDCP层、RLC层、MAC层和基站侧的GTPU层、PDCP层、RLC层、MAC层，在每一层协议层处理之前和处理完之后打上相应的时间戳，后续接收到带着打点数据的时间戳时，就可以解析并计算各段时延。为了方便接收设备分离时间戳报文和有效的原始数据字段，时间戳报文的长度需要根据预设的固定长度进行设置，例如600字节。

本发明实施例的具体方案实现如下：如图9所示，图9是本发明一个实施例提供的时间戳打点格式示意图；其中，8个字节的标准ICMP协议头中，type字段填8表示ping包请求，sequenceNum字段每个包是递增的，checkSum字段每个包会单独进行计算，其他字段默认填0。后面8字节的pingId固定填写的是识别字段，比如0xf0e2d4c1b3a59786，CPE和基站侧通过此字段进行识别。两字节的realLen表示目前打上的点位的长度，初始值为0，经过CPE或基站时被打上一个点位就增加16。接着就是给CPE或基站打点预留的空间，数据打点的格式是：8字节字符串表示打的点的含义，+8字节的数值表示打点时的绝对时间。而对于RLC、MAC层的点位，绝对时间只占后4个字节，前面4个字节用于记录打点时的帧号和Slot号，其中帧号为3字节，Slot号为1字节。当每个节点获得相应的对等时间戳之后，直接求减法即可得到对等协议层处理的收发之间的时延。

当终端和基站时间同步并且在数据包发生空口分片的情况下，数据载荷报文包括多个报文分片，第一时间信息为：第一协议层接收首个报文分片的时间信息；对应地，第二时间信息为：第二协议层对所有报文分片还原并组合完成后的时间信息。具体地，由于数据包发生空口分片，因此，本发明实施例可以在PDCP层、RLC层、MAC层加入时戳进行时延测量，时间戳报文的处理具体如下：对于发送设备，只在首片发送时写入发送时间；对于接收设备，在组好分片之后写入收到时间。

值得注意的是，本发明实施例还可以对第一协议层接收的所有报文分片标记时间戳，同时对第二协议层还原的所有报文分片标记时间戳，从而可以更好地了解每个报文分片的时延情况。

当终端和基站时间不同步的情况下，可以对基站和终端分别进行测量，不需要经过空口传递时间戳。

另外，对于基站内部处理的时延计算，其中，基站内部处理的时延包括下行处理时延和上行处理时延，基站内部处理的时延计算方法适用于终端和基站同步的情况，也适用于终端和基站不同步的情况。

对于基站内部的下行处理时延，下行时延的计算公式为：DU_OUT-CU_IN，其中，CU_IN为CU(Central Unit，集中式单元)接收到报文的时间，DU_OUT为DU(Distributed Unit，分布式单元)发送出报文的时间。具体地，CU下行收到报文后，预留时间戳位置，一路打上各自的时间戳，通过F1U私有扩展头通知DU特殊报文，在下行DU出口计算，并丢弃掉所有时间戳。

对于基站内部的上行处理时延，上行时延的计算公式为：CU_OUT-DU_IN，其中，DU_IN为DU接收到报文的时间，CU_OUT为CU发送出报文的时间。具体地，DU上行收到报文后，预留时间戳位置，一路打上各自的时间戳，通过F1U私有扩展头通知CU特殊报文，在上行CU出口计算，并丢弃掉所有时间戳。

另外，对于终端和基站时间不同步时的时延测量，基站负责的时延测量如下：

对于下行时延测量，CU发往DU的报文通过尾部携带不加密的时间戳，同时通过定义F1U私有扩展头携带通知。DU收到报文后添加自己的时间戳，并通过harq和arq机制确定发送成功之后统计时延和上报，对于尾部的时间戳要丢弃不发送。

对于上行时延测量方法对于上行用户面可以根据调度给的空口调度时间以及用户面收到的上行报文时间进行求解上行的时延，除了UE的上行PDCP包等待时间无法被计算在内以外，其他时延都会被包括。

下面针对PDCP层和RLC层计算各举一个示例。

示例性地，对于序号为SN的PDCP报文：PDCP SN；报文进入基站PDCP层协议处理的时间为GNBPDCPIN；基站PDCP层处理完的时间为GNBPDCPOUT；则基站的PDCP层处理时延：GNBPDCPOUT-GNBPDCPIN。

示例性地，对于序号为SN的RLC报文：RLC SN；报文进入基站RLC层处理的时间为：GNBRLCIN；基站RLC层处理完的时间为：GNBRLCOUT；则基站的RLC层处理时延：GNBRLCOUT-GNBRLCIN。

另外，对于终端负责的时延测量，终端可以负责计算PDCP、RLC、MAC等每一层处理的时延，可以使用交互的内部接口进行灵活的定义时间戳，供终端内部的逻辑自身使用。

基于上述实施例的时延测量方法，对于终端和基站时间同步条件下，需经空口传递的时间戳格式可以参考图10所示，其中，图10中的GNBPDCPIN为报文进入基站PDCP层处理的时间，GNBPDCPOUT为基站PDCP层处理完的时间，GNBRLCIN为报文进入基站RLC层处理的时间，GNBRLCOUT为基站RLC层处理完的时间，UEPDCPIN为报文进入用户终端PDCP层处理的时间，UEPDCPOUT为用户终端PDCP层处理完的时间，UERLCIN为报文进入用户终端RLC层处理的时间，UERLCOUT为用户终端RLC层处理完的时间。

基于上述实施例的发送设备侧的时延测量方法，本发明实施例还提供了接收设备侧的时延测量方法。

如图11所示，图11是本发明一个实施例提供的时延测量方法的流程图，该时延测量方法应用于接收设备，并且该时延测量方法包括但不限于有步骤S400、步骤S500、步骤S600和步骤S700。

步骤S400，获取来自发送设备的携带有时间标识的数据载荷报文，其中，时间标识由发送设备对数据载荷报文添加得到，时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息；

步骤S500，通过接收设备的第二协议层对数据载荷报文进行还原以提取时间标识，其中，第二协议层和第一协议层相对应；

步骤S600，获取第二协议层对数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；

步骤S700，根据时间标识和第二时间信息确定时延信息，时延信息表征数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延。

根据本发明实施例的技术方案，当发送设备需要发送或转发数据载荷报文至接收设备，由于数据载荷报文需要经过发送设备的第一协议层的处理以及接收设备的第二协议层的还原，对此，本发明实施例能够在数据载荷报文的基础上添加时间标识，使得时间标识能够跟随着数据载荷报文并且按照数据载荷报文的传输路径而传输，从而能够实现发送设备和接收设备的对等协议层之间的数据载荷报文的传输时延的精准测量。

可以理解的是，如图3和图4所示，关于上述的数据载荷报文，包括第一报文头和与第一报文头对应的第一报文体，第一报文头设置有第一字段，第一字段内设置有用于表征地址信息的第一数据，第一报文体设置有第二字段，第二字段内设置有用于表征应用信息的第二数据。具体地，上述的第二字段对应为图3和图4中的IP payload字段，上述的第一字段对应为图3和图4中的位于IP payload字段之前的第二个IP头部字段。

另外，可以理解的是，如图3和图4所示，关于上述的时间标识，包括时间戳报文，时间戳报文包括第二报文头和与第二报文头对应的第二报文体，第二报文头设置有第三字段，第三字段内设置有用于表征地址信息的第三数据，第二报文体设置有第四字段和第五字段，第四字段内设置有表征协议类型的第四数据，第五字段内设置有用于表征时间信息的第五数据。具体地，上述的第三字段对应为图3和图4中的第一个IP头部字段，上述的第四字段对应为图3和图4中的ICMP字段，上述的第五字段对应为图3和图4中的约定的IP层的时间戳格式字段。另外，第二报文头还设置有第六字段，第六字段对应为图3和图4中的5G网络内部的时间戳格式字段。

对于IP层承载的应用数据的数据载荷报文，如图3和图4所示，本发明实施例可以在其基础上再进行一层ICMP时间戳报文的封装。具体地，数据载荷报文包括原始数据字段，时间标识位于原始数据字段之前，且时间标识的字节长度按照预设长度进行设置。其中，本发明实施例中的原始数据字段对应为上述图3和图4中的第一字段和第二字段，时间标识包括上述图3和图4中的第三字段、第四字段和第五字段，还可以包括图3中的第六字段。

当终端和基站时间同步并且在数据包发生空口分片的情况下，数据载荷报文包括多个报文分片，第一时间信息为：第一协议层接收首个报文分片的时间信息；对应地，第二时间信息为：第二协议层对所有报文分片还原并组合完成后的时间信息。具体地，由于数据包发生空口分片，因此，本发明实施例可以在PDCP层、RLC层、MAC层加入时戳进行时延测量，时间戳报文的处理具体如下：对于发送设备，只在首片发送时写入发送时间；对于接收设备，在组好分片之后写入收到时间。

值得注意的是，本发明实施例还可以对第一协议层接收的所有报文分片标记时间戳，同时对第二协议层还原的所有报文分片标记时间戳，从而可以更好地了解每个报文分片的时延情况。

需要说明的是，本发明实施例的接收设备侧的时延测量方法的具体实施方式和技术效果，可以参照上述实施例的发送设备侧的时延测量方法的具体实施方式和技术效果。

基于上述实施例的发送设备侧的时延测量方法和接收设备侧的时延测量方法，本发明实施例提供了时延测量方法的处理流程，具体如下：

对于实际情况，端到端的时延测量实际上可以有多个触发的。通常来说，一般是由核心网或者MEC(Mobile-Edge Computing，移动边缘计算)发起端到端的测量，然后通过相应的信令通知基站也需要进行相应的基站侧和空口相关的测量。其次，对于其他情况，从网管如本地配置LMT等也是可以通过配置来要求基站或者终端进行相应测量。另外，也可以包括设计自定义的空口交互消息进行空口随路数据报文打时间戳的灵活控制。其中，具体时延测量架构可以参考图12所示。

示例性地，首先，基站网管或者MEC或者核心网通过下任务到GNB CU；接着GNB CU决策是否要启用时延采集，通过准则是PDCP SN size＝18bit，RLC SN size＝18bit，其中对于RLC SN size，CU侧无法拿到，需要DU上报自身的SN size到CU；接着GNB CU构造特殊报文发送给UE PDCP，同时标记GNB上行可接收时延采集报文；当UE收到特殊报文后，直接丢弃，同时置UE下行为可接收时延采集报文，通过上行发送特殊报文给基站，此后这个承载上的所有上行报文都携带时间戳；当基站收到上行UE的特殊报文后，直接丢弃，同时通知下行此承载后续所有报文都携带时间戳；接着PDCP层在报文里携带标志位通知RLC打时间戳，其中标志位为F1U私有扩展头；接着PDCP层和RLC层按照各自位置写入尾部时间戳，接收端收到之后需要剥掉尾部时间戳再递交，同时尾部时间戳不能进行解密；当GNB下发特殊报文后一段时间收不到上行反馈，需要把上行可接收时延采集报文重新置回不可接收，需要有定时器保护。

另外，对于不支持时延采集的终端对接，当GNB下达任务后，不支持时延采集的终端收到特殊报文不会回复，同时由于特殊报文没有payload，因此报文会被丢弃，对于这种场景，可以采用DU代替UE，下行计算放到DU，上行由DU主动打时间戳，需要CU UP再与DU交互一次，流程同UE交互流程，需要通过F1U私有字段携带。

对于本发明实施例的时延测量方法，示例性地，对于整网同步的情形，如图13所示。

对于图13中的情况，当需要测量IP的端到端的时延时，若电网DTU A给DTU B发送报文，假设DTU A发出报文的时间为t1＝72057593242551621us，DTU B接收报文的时间为t2＝72057593242561746us，则IP的端到端的时延为t2-t1＝10105us。

对于图13中的情况，当需要测量某段链路的时延时，若DTU A给DTU B发送报文，假设各节点的时间如下：

CPE A终端的入口时间为UPCTX time＝72057593242552121us；

CPE A终端的PDCP层发出时间戳的时间为UPDCPTX time＝72057593242552154us；

CPE A终端的RLC层发出时间戳的时间为URLCTX time＝1351205us；

CPE A终端的MAC层发出时间戳的时间为UDMACTX time＝1352760us；

gNodeB A基站的MAC层收到时间戳的时间为GDMACRX time＝23698717us；

gNodeB A基站的RLC层收到时间戳的时间为GRLCRX time＝23698726us；

gNodeB A基站的PDCP层收到时间戳的时间为GPDCPRX time＝1603115192084465us；

gNodeB A基站的GTPU层收到时间戳的时间为GGTPURX time＝1603115192084520us；

gNodeB B基站的GTPU层发出时间戳的时间为GGTPUTX time＝1603115192086030us；

gNodeB B基站的PDCP层发出时间戳的时间为GPDCPTX time＝1603115192086048us；

gNodeB B基站的RLC层接收时间戳的时间为GRLCRCV time＝23700355us；

gNodeB B基站的RLCH层发出时间戳的时间为GRLCHTX time＝23700406us；

gNodeB B基站的RLCL层发出时间戳的时间为GRLCLTX time＝23701518us；

gNodeB B基站的MAC层发出时间戳的时间为GDMACTX time＝23701526us；

CPE B终端的RLC层接收时间戳的时间为URLCRX time＝1360204us；

CPE B终端的PDCP层接收时间戳的时间为UPDCPRX time＝72057593242561214us；

CPE B终端的出口时间为UPCRX time＝72057593242561246us。

基于上述各节点的时间，按照本发明实施例的时延测量方法可以推算出如下各条链路的时延信息：

CPE的IP包的单向传输时延为UPC time＝UPCRX time-UPCTX time＝9125us；

CPE的PDCP层单向传输时延为CPEPDCP time＝UPDCPRX time-UPDCPTX time＝9060us；

CPE的RLC层单向传输时延为CPERLC time＝URLCRX time-URLCTX time＝8999us；

gNodeB的MAC层单向传输时延为GDMAC time＝GDMACTX time-GDMACRX time＝2809us；

gNodeB的PDCP层单向传输时延为GNBPDCP time＝GPDCPTX time-GPDCPRX time＝1583us；

核心网时延为N3 time＝GGTPUTX time-GGTPURX time＝1510us；

CPE上行等待调度时延为URLCMAC time＝UDMACTX time-URLCTX time＝1555us；

gNodeB的RLC层单向传输时延为GRLC time＝GRLCRCV time-GRLCRX time＝1629us；

gNodeB的下行等待调度时延为GRLCH-L time＝GRLCLTX time-GRLCHTX time＝1112us。

基于上述实施例的发送设备侧的时延测量方法，下面提出本发明的发送设备侧的时延测量装置的各个实施例。

如图14所示，图14是本发明一个实施例提供的发送设备侧的时延测量装置的示意图。该时延测量装置包括但不限于有第一报文获取单元210、时间标识添加单元220和发送单元230。

具体地，第一报文获取单元210用于获取数据载荷报文；时间标识添加单元220用于将时间标识添加至数据载荷报文，时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息；发送单元230用于将数据载荷报文发送至接收设备的第二协议层，以使第二协议层对数据载荷报文进行还原，并根据数据载荷报文携带的时间标识和还原完成后的第二时间信息确定时延信息，时延信息表征数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延；其中，第二协议层和第一协议层相对应。

需要说明的是，本发明实施例的发送设备侧的时延测量装置的具体实施方式和技术效果，可以参照上述实施例的发送设备侧的时延测量方法的具体实施方式和技术效果。

基于上述实施例的接收设备侧的时延测量方法，下面提出本发明的接收设备侧的时延测量装置的各个实施例。

如图15所示，图15是本发明一个实施例提供的接收设备侧的时延测量装置的示意图。该时延测量装置包括但不限于有第二报文获取单元310、时间标识提取单元320、时间信息获取单元330和时延信息确定单元340。

具体地，第二报文获取单元310用于获取来自发送设备的携带有时间标识的数据载荷报文，其中，时间标识由发送设备对数据载荷报文添加得到，时间标识表征发送设备的第一协议层接收数据载荷报文的第一时间信息；时间标识提取单元320用于通过接收设备的第二协议层对数据载荷报文进行还原以提取时间标识，其中，第二协议层和第一协议层相对应；时间信息获取单元330用于获取第二协议层对数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；时延信息确定单元340用于根据时间标识和第二时间信息确定时延信息，时延信息表征数据载荷报文从第一协议层传输至第二协议层的时延。

需要说明的是，本发明实施例的接收设备侧的时延测量装置的具体实施方式和技术效果，可以参照上述实施例的接收设备侧的时延测量方法的具体实施方式和技术效果。

基于上述时延测量方法，下面分别提出本发明的发送设备、接收设备和计算机可读存储介质的各个实施例。

另外，本发明的一个实施例提供了一种发送设备，该发送设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。

处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。

需要说明的是，本实施例中的发送设备，可以对应为包括有如图1所示实施例中的存储器和处理器，能够构成图1所示实施例中的系统架构平台的一部分，两者属于相同的发明构思，因此两者具有相同的实现原理以及有益效果，此处不再详述。

实现上述实施例的发送设备侧的时延测量方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例的时延测量方法，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤S100至S300。

另外，本发明的一个实施例提供了一种接收设备，该接收设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。

处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。

需要说明的是，本实施例中的接收设备，可以对应为包括有如图1所示实施例中的存储器和处理器，能够构成图1所示实施例中的系统架构平台的一部分，两者属于相同的发明构思，因此两者具有相同的实现原理以及有益效果，此处不再详述。

实现上述实施例的接收设备侧的时延测量方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例的时延测量方法，例如，执行以上描述的图11中的方法步骤S400至S700。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当计算机可执行指令用于执行上述的时延测量方法，例如，执行以上描述的图2中的方法步骤S100至S300，或者，执行以上描述的图11中的方法步骤S400至S700。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (15)

1.一种时延测量方法，应用于发送设备，所述方法包括：

获取数据载荷报文；

将时间标识添加至所述数据载荷报文，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

将所述数据载荷报文发送至接收设备的第二协议层，以使所述第二协议层对所述数据载荷报文进行还原，并根据所述数据载荷报文携带的所述时间标识和还原完成后的第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延；其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述数据载荷报文包括原始数据字段，所述时间标识位于所述原始数据字段之前，且所述时间标识的字节长度按照预设长度进行设置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据载荷报文包括多个报文分片，所述第一时间信息为：所述第一协议层接收首个所述报文分片的时间信息；

对应地，所述第二时间信息为：所述第二协议层对所有所述报文分片还原并组合完成后的时间信息。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述数据载荷报文包括第一报文头和与所述第一报文头对应的第一报文体，所述第一报文头设置有第一字段，所述第一字段内设置有用于表征地址信息的第一数据，所述第一报文体设置有第二字段，所述第二字段内设置有用于表征应用信息的第二数据。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述时间标识包括时间戳报文，所述时间戳报文包括第二报文头和与所述第二报文头对应的第二报文体，所述第二报文头设置有第三字段，所述第三字段内设置有用于表征地址信息的第三数据，所述第二报文体设置有第四字段和第五字段，所述第四字段内设置有表征协议类型的第四数据，所述第五字段内设置有用于表征时间信息的第五数据。

6.一种时延测量方法，应用于接收设备，所述方法包括：

获取来自发送设备的携带有时间标识的数据载荷报文，其中，所述时间标识由所述发送设备对所述数据载荷报文添加得到，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

通过所述接收设备的第二协议层对所述数据载荷报文进行还原以提取所述时间标识，其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应；

获取所述第二协议层对所述数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；

根据所述时间标识和所述第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据载荷报文包括原始数据字段，所述时间标识位于所述原始数据字段之前，且所述时间标识的字节长度按照预设长度进行设置。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据载荷报文包括多个报文分片，所述第一时间信息为：所述第一协议层接收首个所述报文分片的时间信息；

对应地，所述第二时间信息为：所述第二协议层对所有所述报文分片还原并组合完成后的时间信息。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的方法，其特征在于，所述数据载荷报文包括第一报文头和与所述第一报文头对应的第一报文体，所述第一报文头设置有第一字段，所述第一字段内设置有用于表征地址信息的第一数据，所述第一报文体设置有第二字段，所述第二字段内设置有用于表征应用信息的第二数据。

10.根据权利要求6至8任意一项所述的方法，其特征在于，所述时间标识包括时间戳报文，所述时间戳报文包括第二报文头和与所述第二报文头对应的第二报文体，所述第二报文头设置有第三字段，所述第三字段内设置有用于表征地址信息的第三数据，所述第二报文体设置有第四字段和第五字段，所述第四字段内设置有表征协议类型的第四数据，所述第五字段内设置有用于表征时间信息的第五数据。

11.一种时延测量装置，其特征在于，包括：

第一报文获取单元，用于获取数据载荷报文；

时间标识添加单元，用于将时间标识添加至所述数据载荷报文，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

发送单元，用于将所述数据载荷报文发送至接收设备的第二协议层，以使所述第二协议层对所述数据载荷报文进行还原，并根据所述数据载荷报文携带的所述时间标识和还原完成后的第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延；其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应。

12.一种时延测量装置，其特征在于，包括：

第二报文获取单元，用于获取来自发送设备的携带有时间标识的数据载荷报文，其中，所述时间标识由所述发送设备对所述数据载荷报文添加得到，所述时间标识表征所述发送设备的第一协议层接收所述数据载荷报文的第一时间信息；

时间标识提取单元，用于通过所述接收设备的第二协议层对所述数据载荷报文进行还原以提取所述时间标识，其中，所述第二协议层和所述第一协议层相对应；

时间信息获取单元，用于获取所述第二协议层对所述数据载荷报文还原完成后的第二时间信息；

时延信息确定单元，用于根据所述时间标识和所述第二时间信息确定时延信息，所述时延信息表征所述数据载荷报文从所述第一协议层传输至所述第二协议层的时延。

13.一种发送设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的时延测量方法。

14.一种接收设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6至10中任意一项所述的时延测量方法。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至10中任意一项所述的时延测量方法。

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