CN1401170A - 模拟信息流 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种用于在系统中模拟实时应用的双向信息流的方法，该系统包括第一网络单元(101)和第二网络单元(102)，以及在所述第一网络单元和所述第二网络单元之间的分组网络(103)。该方法包括从第一网络单元(101)通过分组网络(103)发送一组分组到第二网络单元(102)。在第二网络单元接收到至少部分发送的分组。从第二网络单元通过分组网络(103)将接收的分组发送回第一网络单元(101)，以响应在第二网络单元(102)接收到分组。在所述返回发送时，仅在距离第二网络单元接收分组的一个延迟后将到达第二网络单元的分组发送回第一网络单元。本发明的目的还在于用于实现本方法的一种系统、一种网络单元和一种计算机程序产品。

Description

模拟信息流
技术领域
本发明涉及模拟实时应用的双向信息流。本发明尤其但不一定涉及模拟VoIP(网际协议的语音传输)呼叫的信息流，以确定在VoIP应用级的服务质量(QoS)。
背景技术
传统情况下，当通过电话呼叫时，语音在电话交换网络(如公众交换电话网(PSTN))中传送。当在数字电路交换网络中由电话呼叫时，为每个呼叫建立64kbps(每秒千比特)的永久连接。该连接的标准带宽为64kbps是由于当以8kHz的抽样频率使用8位脉码调制(PCM)时模拟语音的抽样所需的比特率，该过程使得能以数字格式发送频率在300～3400Hz的模拟语音。
然而上述当前普遍使用的数字电话网效率很低，并由此消耗了大量的网络资源。在这种电话网络中，当连接并未有效使用(即，该连接的任何一方都不沿该连接发送信息，如语音或数据)时仍为该连接保留带宽。这种静态带宽的使用消耗了大量数据传输资源，因此随着用户数量的增加必须为另外的容量投资。上述的这种低效率导致特别在洲与洲之间的通话出现问题，在此增大数据传输容量并不象在其它情况下那么容易。在通话价格上该问题也部分明显；在容量上的高投资必须通过高用户收费来支付。
为补偿和补充在电话网络中使用静态带宽保留的呼叫，所谓的VoIP电话，即IP电话已经开始销售使用。典型地，在IP电话中发送的信息，如语音、话音和/或视频，首先从模拟格式转换为数字格式，接着被压缩和转换为IP分组，通过基于IP的分组交换网络(如因特网)传送，与其它IP业务共享带宽。在IP电话中，带宽的使用效率大大高于保留静态带宽的呼叫。这也可以从呼叫价格上看出。另外，也可使用更有效的编码方案，如G.723.1编码。
在分组到达之前接收方并不知道发送的IP分组到达的时间。而且由于IP按分组路由信息流，因此分组从发送方到接收方的传播时间差异很大而且分组的顺序可能改变。此外，分组可能丢失，例如由于在路由器的缓冲区中发生输入数据的溢出。通过使用例如可靠的基于IP的协议可在协议级自动识别分组丢失而且可重传丢失的分组。其中一种协议就是TCP(传输控制协议)。
然而，所讨论的重传在通过IP网传输信息时将造成附加的可变时延。而且由于在重复语音和/或实时传送的图象中使用的若干应用并不是完美无缺地工作，如果例如在传输信息时时延太大，那么TCP也不是十分适合用作在IP呼叫中基于IP使用的协议。因此，不存在重传的UDP(用户数据报协议)通常用于IP呼叫。然而，在呼叫建立时推荐使用TCP，这样呼叫建立将尽可能地可靠。
例如，仅为了在IP网络上传输的重复实时信息中使用的应用具有较高的实时需求以实现功能上的完美无缺，至少需要某些类型的装置以保证所讨论的IP呼叫想得到的服务质量(QoS)。就这一点而论，IP并不能以提供服务质量保证的形式提供QoS支持。然而，存在若干不同技术，利用这些技术可在IP网络中提供QoS保证。其中，这些技术有DiffServ(混合服务)和IntServ(综合服务)技术。无论使用那种QoS技术，重要的是能测量QoS以便找出哪种技术确实能为每个IP呼叫提供QoS保证。
通常，为描述QoS需要若干QoS参数。因此，适合于为一组不同的QoS参数测量值，这些参数连同VoIP有：端到端延迟、端到端延迟抖动、分组丢失以及分组丢失相关性。这些参数中，端到端延迟是指IP分组从发送方通过IP网络到达接收方所需的时间。端到端延迟也可测量为往返行程，由此能测量IP分组从发送方到达接收方并返回所需的时间。端到端抖动可表示为例如标准误差或方差。分组丢失表明有多少发送的IP分组未被接收方接收，即，在路途中丢失了多少IP分组。对于系统性能来说，IP分组是否消失或在此丢失一个而在那儿丢失一个(不存在分组相关)或是否若干连续IP分组丢失(高分组丢失相关)相当重要。
图1示出了根据现有技术的一种QoS测量的原理。IP分组流从第一主机101通过IP网络103发送到第二主机。在发送之前，第一主机101在要发送的每个IP分组中添加第一信息。由第一主机101发送的IP分组流在第二主机102接收，第二主机102在该IP分组中添加第二信息，并通过IP网络103将它们送回第一主机101，第一主机101在接收到的IP分组中添加第三信息。
图2示意了IP分组的结构，在图1所示的QoS测量方案中，这种结构的使用是众所周知的。IP分组200包括各种类型的用于存储主机添加到IP分组的信息的字段。例如，在字段201和202中，就在发送IP分组之前第一主机101分别存储时间戳数据TS1和分组序号数据SEQ1作为所述第一信息。在字段203和204，第二主机102在接收该IP分组时分别存储时间戳数据TS2和分组序号数据SEQ2作为所述第二信息。在接收到IP分组后，第二主机102将该IP分组立即送回第一主机101，第一主机101在接收IP分组时在字段205存储事件戳数据ST3作为第三信息。现在，QoS参数，例如端到端延迟drt就能通过公式drt＝TS3-TS1确定。
除了字段201-205，图2中的IP分组200还包括伪长度206。伪长度206为特定长度的数据部分，利用该部分，IP分组的长度可适合于实际编解码器的分组的大小，如G.711。如果IP分组200仍然如实际编解码器形成的IP分组的典型的均匀IP分组流那样发送，那么通过上述的方案可模拟真实IP呼叫及其QoS测量。
然而，根据上述现有技术的方案有其缺陷。假设IP分组流200从第一主机101通过IP网络103发送到第二主机102，而且从第一主机到第二主机的IP分组发送均匀地发生。在理想情况下，从第一主机到第二主机的所有IP分组的传输时间(端到端延迟)相同，因此，从第一主机发送的IP分组也将均匀到达第二主机。然而，现实中典型的情况为，例如由于IP网络负载可变，IP分组不是均匀而且突发地到达第二主机。这意味着到达第二主机的IP分组流包括密度(IP分组群集)和间隔(在IP分组之间有异常长的停顿)而不是恒定的IP分组流。
当第二主机将其接收的每个IP分组送回第一主机时，由于在实际的IP呼叫的情况下，被返回的IP分组流已经是突发而不是均匀地离开第二主机。在此情况下，从第二主机返回第一主机的突发IP分组流所经历的QoS通常比从第一主机均匀发送到第二主机的IP分组流所经历的QoS要差。这种不对称不是真实IP呼叫的特点，而且使测量的QoS参数值失真。此外，如果第一主机发送的IP分组在它们到达第二主机的路途中丢失，那么从第二主机返回到第一主机的IP分组流将比从第一主机发送到第二主机的原始IP分组流中的IP分组要少。在此情况下，在从第二主机返回到第一主机的IP分组流中自动形成更多额外的间隔，这再次加剧了不对称性。
发明内容
因此，上面指出的根据现有技术的测量方案并不以最佳可能方式适合用于IP呼叫的QoS测量。现在已经发明一种适合于对IP呼叫进行QoS测量的新方案。根据本发明第一方面，实现一种用于在系统中模拟实时应用的双向信息流的方法，该系统包括第一网络单元和第二网络单元，以及在所述第一网络单元和所述第二网络单元之间的分组网络，该方法包括：
从第一网络单元通过分组网络发送一组分组到第二网络单元；
在第二网络单元接收至少部分发送的分组；
从第二网络单元通过分组网络发送接收的分组返回到第一网络单元，以响应在第二网络单元接收到分组。
该方法的特征在于包括：
仅在距离第二网络单元接收分组的一个延迟后，发送到达第二网络单元的分组返回到第一网络单元。
根据本发明第二方面，实现一种用于模拟实时应用的双向信息流的系统，该系统包括第一网络单元和第二网络单元，以及在所述第一网络单元和所述第二网络单元之间的分组网络，该第一网络单元包括：
用于从第一网络单元通过分组网络发送一组分组到第二网络单元的装置，而第二网络单元包括：
用于在第二网络单元接收至少部分发送的分组的装置；
用于从第二网络单元通过分组网络将所接收的分组发送回第一网络单元以响应在第二网络单元接收到分组的装置。
该系统的特征在于，第二网络单元还包括：
用于仅在距离第二网络单元接收分组的一个延迟后，发送到达第二网络单元的分组返回到第一网络单元的装置。
根据本发明第三方面，实现一种用于在系统中模拟实时应用的双向信息流的网络单元，除了所述网络单元，该系统还包括特定的第一网络单元以及在该网络单元和所述第一网络单元之间的分组网络，该网络单元包括：
用于接收从所述第一网络单元通过分组网络发送的分组的装置；
用于通过分组网络将接收的分组发送回第一网络单元，以响应在该网络单元接收到分组的装置。
该网络单元的特征在于，该网络单元还包括：
用于仅在距离该网络单元接收分组的一个延迟后，发送到达该网络单元的分组返回到第一网络单元的装置。
根据本发明第四方面，实现一种计算机程序产品，它可在用于在系统中模拟实时应用的信息流的网络单元中执行，除了所述网络单元外，该系统还包括特定的第一网络单元以及在该网络单元和所述第一网络单元之间的分组网络，该计算机程序产品包括程序代码：
用于在该网络单元接收从第一网络单元通过分组网络发送的分组；
用于通过分组网络发送接收的分组返回到第一网络单元以响应在该网络单元接收到分组。
该计算机程序产品的特征在于，该计算机程序产品还包括程序代码：
用于仅在距离该网络单元接收分组的一个延迟后，发送到达该网络单元的分组返回到第一网络单元。
在本发明的优选实施例中，所述网络单元为计算机，如PC(个人计算机)、工作站计算机或网络服务器计算机，而所述分组为通信分组，如IP分组。本发明使得能在应用级使用均匀IP分组流和信令比已知的现有技术更好地模拟实时应用的双向信息流，如IP电话的信息流，由此比已知解决方案执行更可靠的QoS测量。本发明尤其可用于网络设计以及从VoIP的观点来看用于测试网络的性能。
对于术语IP网络，在本说明书中除了指基于IP的网络外还指因特网和内联网，以及其它类似的分组网络，如X.25网络。IP呼叫是指其中信息(优选语音、话音、视频或多媒体)通过这种类型的网络传送以典型地实现实时服务的呼叫。因此，本发明也可用于模拟视频会议。
附图说明
下面对照附图详细描述本发明，其中：
图1是根据现有技术的QoS测量的原理；
图2是在根据现有技术的一种QoS测量中使用的IP分组的结构；
图3是适合于实现本发明一个实施例的实现的IP分组的结构；
图4是借助于本发明一个实施例的示例情况；
图5是示意图4所示示例情况的时域图；
图6是用于实现本发明的硬件。
具体实施方式
上面已经联系对现有技术的描述解释了图1和图2。接着，将解释本发明的优选实施例，其中模拟了第一主机和第二主机之间的IP呼叫并执行QoS测量。图1还粗略示意了根据本发明的测量方案。在本发明的优选实施例中，第一主机101通过IP网络103发送由实际编解码器(如G.711)形成的近似均匀的IP分组流到达第二主机102。在此，IP分组的大小对应真实编解码器形成的分组大小。IP分组优选通过利用UDP经IP发送。图3示意了在本发明的优选实施例中使用的IP分组的结构。IP分组300包括各种类型的字段用于存储在特定时刻由主机添加到每个IP分组的信息。在每个IP分组的字段301和302，第一主机就在发送每个IP分组300之前分别存储时间戳数据TS1和分组序号数据SEQ1作为第一信息。例如，当发送第一IP分组时，第一主机存储所述IP分组的发送时间作为所述IP分组的时间戳数据TS1以及数字1作为序号数据SEQ1。相应地，存储第二IP分组的发送时间作为第二IP分组的时间戳数据TS1以及数字2作为序号SEQ1，以此类推。
当IP分组流的IP分组到达第二主机102时，第二主机在每个IP分组的字段303和304分别存储时间戳数据TS2和分组序号数据SEQ2作为第二信息。当IP分组流的第一IP分组(它不一定是第一主机首先发送的IP分组)到达第二主机时，第二主机接着存储所述IP分组到达第二主机的时间作为所述IP分组的时间戳数据TS2以及数字1作为序号数据SEQ2。相应地，存储第二IP分组到达第二主机的时间作为所述IP分组的时间戳数据TS2，以及数字2作为序号SEQ2，以此类推。
然而，根据本发明，到达第二主机的IP分组并不立即返回第一主机，而是它们(或它们的数据)被引导进入第二主机的缓冲区，由此它们以到达顺序如在IP电话中使用的由实际编解码器所形成的类似均匀的IP分组流那样被发送回第一主机。通过这种方式，可比现有技术中已知的解决方案更好地消除发送IP分组时的不对称性。当发送每个经缓冲的IP分组返回第一主机时，第二主机在每个IP分组的字段305存储时间戳数据TS3作为第三信息。每个IP分组的发送时间存储为时间戳数据TS3。
当从第二主机返回第一主机的IP分组流的IP分组到达第一主机时，第一主机在每个IP分组的字段306存储时间戳数据TS4作为第四信息。每个IP分组到达第一主机的时间存储作为时间戳数据TS4。最好是，为指示IP分组返回第一主机的顺序，如果接收的IP分组(或它们所包含的数据)的存储顺序与到达第一主机的顺序相同，则不需要新的序号指示器(例如SEQ3)。然而，根据本发明也可以使用序号指示SEQ3。
除了字段301-306，图3中的IP分组300还包括伪长度307。伪长度是特定长度的数据部分，除了使用它IP分组的长度可适合于诸如G.711的实际编解码器的分组大小外，其不必有任何意义。除了图3中所示的字段，IP分组300典型地包括IP和UDP信头，用于发送方和接收方的地址信息和端口号。字段301-307的内容可称为有效载荷。
现在通过公式drt，new＝TS4-TS1-(TS3-TS2)确定QoS参数往返端到端延迟drt。如果第一和第二主机的时钟已经同步，那么单向端到端延迟可利用公式dow，1＝TS2-TS1(从第一主机到第二主机的行程)以及dow，2＝TS4-TS3(从第二主机到第一主机的返程)计算。在同步主机中，可使用例如GPS(全球定位系统)。
例如通过计算到达第二主机的连续IP分组的时间戳TS2之间的差值可获得用于计算端到端延迟抖动的素材。基于该差值，例如可计算端到端延迟抖动(从第一主机到第二主机)的标准误差和/或方差。
当发送的IP分组数已知时可发现分组丢失。在此情况下，当IP分组流经历第一和第二主机之间的往返行程时，例如，在第一部分期间丢失的分组数可以通过从发送的分组数中减去到达第二主机的IP分组数得到。
通过研究在第二主机接收的IP分组的序号SEQ1以及通过查看哪些序号丢失可检查分组丢失相关性(在此为从第一主机到第二主机)。
接着，通过参考图4和5借助示例详细描述本发明的优选实施例的实现，其中图4是该示例中的基本结构，而图5是用于示意该示例的时域图。在图5中，左边的时间轴表示根据第一主机时钟的时间，而右边的时间轴表示根据第二主机时钟的时间。第一和第二主机的时钟可相互同步。
假设待发送的IP分组数N＝4。在发送IP分组时，模拟由实际编解码器形成的IP分组的发送间隔为Δtti。在QoS测量之前，从第一主机发送一个消息到第二主机，其中通知第二主机参数N、Δtti、以及缓冲延迟Δtbuf的值。在此应指出，尽管为简化起见在本示例中发送的IP分组数N＝4，但实际上发送的IP分组数可以大得多，例如几百或几千。
现在，从第一主机101通过IP网络103发送IP分组流到第二主机102，其中就在发送所述IP分组之前在时刻t1在第一IP分组(分组A)中存储序号SEQ1＝1和时间戳TS1，在时刻t2在第二IP分组(分组B)中存储序号SEQ1＝2和时间戳TS1，在时刻t3在第三IP分组(分组C)中存储序号SEQ1＝3和时间戳TS1，在时刻t4在第四IP分组(分组D)中存储序号SEQ1＝4和时间戳TS1。IP分组以间隔Δtti发送，因此t2-t1＝Δtti，t3-t2＝Δtti，t4-t3＝Δtti。所述时刻t1、t2、t3和t4为根据第一主机的时钟的时刻。
从第一主机得到消息后，在该消息中发送的IP分组数N指示为4，第二主机在特定(发送)缓冲区中存储4个IP分组，它们的序号为SEQ2＝-1(从缓冲区发送的第一IP分组(分组E))，SEQ2＝-2(第二IP分组(分组F))，SEQ2＝-3(第三IP分组(分组G))，SEQ2＝-4(第二IP分组(分组H))。
在时刻t5接收到由第一主机发送的第一IP分组后，其在此为首先发送的IP分组(分组A)(并不总是这种情况，例如，如果在第一IP分组在路途中丢失)，第二主机在所述IP分组(分组A)中存储时间戳TS2以及存储序号SEQ2＝1。在此之后，第二主机拷贝所述IP分组(分组A)的时间戳和序号数据(TS1、SEQ1＝1，TS2和SEQ2＝1)到缓冲区中按次序应首先发送的IP分组(分组E)，于是，除此之外还将缓冲区中按次序应首先发送的IP分组(分组E)中的序号SEQ2＝-1以数字1取代。此时，在缓冲区延迟Δtbuf后，在时刻t11＝t5+Δtbuf从第二主机发送分组E到第一主机。就在发送之前，第二主机在分组E存储时间戳TS3。这大约发生在时刻t11。
当开始返回IP分组流时，在第二主机的缓冲区中等待发送的另三个IP分组(分组F、G和H)以间隔Δtti在时刻t12(分组F)、t13(分组G)、和t14(分组H)发送，因此，如果对分组E、F、G和H分别使用索引号j＝1，2，3，4，那么根据第二主机时钟的每个分组的发送时间t1j可从公式t1j＝t5+Δtbuf+(j-1)Δtti得到。
相应地，当接收属于从第一主机发送到第二主机的IP分组流的另一(不是上述的分组A)IP分组时，第二主机在接收的分组中存储时间戳TS2和序号SEQ2，之后，第二主机拷贝接收的IP分组的数据到第二主机的发送缓冲区中下一轮到要发送的IP分组中，其中某一到达的IP分组的数据尚未拷贝。在发送每个IP分组之前，第二主机在将要发送的每个分组中还存储时间戳TS3。因此，在图4和5示意的情况下，在接收分组B后，第二主机在刻T6在分组中存储时间戳TS2和序号SEQ2＝2，因为分组B是到达第二主机的第二个IP分组。分组B的数据于是拷贝到等待在缓冲区中被发送的分组F中，其中分组F的序号SEQ2＝-2由数字2取代。分组F在时刻T12发送。在发送之前在分组F存储时间戳TS3。
接着，在图4和5示意的示例情况下考查发生分组丢失的情况。假设分组C消失而且无法到达第二主机。由于缓冲区延迟Δtbuf在这种情况下太长以致于下一个发送的分组(分组D)仍然设法在时刻T8到达第二主机，这个时刻在分组G的发送时刻t13＝t5+Δtbuf+2Δtti之前(分组G为其中应拷贝分组C的数据以回送的分组)，不是丢失的分组C，而是分组D的数据(TS1、SEQ1＝4，TS2和SEQ2＝3)被拷贝到分组G，因此，其中分组G的序号SEQ2＝-3由数字3取代。分组G在时刻T13发送。就在发送之前在分组G存储时间戳TS3。
由于分组C无法到达第二主机，因此没有如这样的IP分组到达第二主机，由此数据将不会已经存储在这一分组中，从而在分组H中什么也没有拷贝。为维持均匀的IP分组流，分组H仍然在发送时刻T14作为所谓的伪分组(填充分组)发送，尽管它现在并不包含基于表示TS1、SEQ1和TS2的真实时间戳和序号数据的值。在发送之前时间戳TS3存储于分组H。由于并没有在分组H中拷贝有新的序号SEQ2，原始的负序号SEQ2＝-4仍然是分组H的序号。
当分组E、F、G和H分别在时刻T15、T16、T17和T18到达第一主机时，第一主机在其中存储时间戳TS4。对于QoS参数，现在可如上所述确定值。如果某一接收的IP分组的序号SEQ2为负，第一主机将确定其为伪分组，因此其并不考虑在该伪分组的字段301(TS1)、302(SEQ1)和/或303(TS2)中可能得到的信息，因为这个信息并不是基于真实时间戳或序号数据。在返回的IP分组流中存在伪分组通常意味着最初从第一主机发送到第二主机的IP分组中至少有一个无法到达第二主机或到达过晚。然而，在本发明中，通过上面提供的方式(例如，通过使用伪分组)已经考虑了类似这种情况的出错情形，而且即使出现分组丢失也能成功地模拟实际的IP呼叫和QoS测量。
在传送实时语音的IP电话中，通常会出现突发对话或沉默周期(停顿)。这是因为当IP电话的一方讲话时对方通常沉默的实际情况。对于某些VoIP终端(无线终端，电话)，已经开发了VAD(话音激活检测)检测器，它的工作使得当进入VAD检测器的语音信号的电平下降到低于特定限度(讲话者沉默)，IP分组将不再发送到接收方。在此情况下，节省了数据传输频带。
接着，通过提供为执行QoS测量如何根据本发明模拟IP电话补充本发明的描述，该IP电话的双方在它们的VoIP终端中具有VAD功能。现在IP分组仍以Δtti的间隔从第一主机发送到第二主机，但当已经发送了Nts个IP分组时，在发送IP分组中产生一个将持续NspΔtti周期的暂停时间。之后，为Nts分配一个新值而且在NtsΔtti的周期内发送IP分组。接着，为Nsp分配一个新值而且在IP分组的发送中时再次产生NspΔtti周期的暂停时间，以此类推。数字Nts和Nsp分别从随机分布函数P(Nts)和P(Nsp)分配，其中P(Nts)模拟真实IP电话中突发对话的长度分配，而P(Nsp)模拟沉默周期长度的分配。例如通过测量真实IP电话中的突发对话和停顿的长度已经获得了用于构成分配P(Nts)和P(Nsp)的素材。
实际上，可为每个突发对话和沉默周期独立分配Nts和Nsp的值，而与第一和第二主机彼此无关。而且由于有关发送的分组数N的信息在QoS测量的开始之前已经从第一主机传送到第二主机，在这两个方向上发送的IP分组总数将吻合。或者，只在第一主机分配Nts和Nsp值，在此情况下，当IP分组没有到达第二主机时，由第二主机返回到第一主机的IP分组的发送可定时一个时间周期。因此，在此第二主机“侦听”IP分组是否到达，而且如果没有到达，第二主机开始返回缓冲区中的IP分组到第一主机。实际上，可以实现“侦听”，例如以便如果IP分组没有在指定时间(例如，缓冲区延迟Δtbuf)内到达第二主机，第二主机认为第一主机已到了一个沉默周期，因此它开始返回IP分组到第一主机。
上面的描述集中于描述模拟IP电话和IP电话QoS测量的执行。由于在真实IP电话中，UDP用在不使用重传和确认的情况下，自然，这也不出现在本发明的说明书中。然而，在IP呼叫建立时，必须使用可靠的协议，由此分组的重传和确认变得有意义。众所周知的VoIP信令协议其中有H.323和SIP(会话启动协议)。在呼叫建立中信令协议使得例如拨打IP电话的VoIP终端(第一主机)和应答IP呼叫的VoIP终端(第二主机)能相互告知每个呼叫双方使用的编解码器类型。例如，在H.323中，在呼叫建立中使用的大部分信令通过使用可靠协议(TCP)发生。根据本发明，通过从第一主机发送一个或多个IP分组到第二主机模拟IP呼叫的建立，这取决于要模拟的信令协议。用于模拟呼叫建立的所述IP分组另外类似于上述的IP分组300，但其不是包含UDP信头而是TCP信头。因此，在模拟呼叫建立时，IP分组优选通过使用基于IP的TCP发送。TCP信头其中典型地包含可重传丢失的IP分组中使用的信息。
在模拟呼叫建立时，总是在接收由第一主机发送的IP分组后，第二主机立即发送相同的IP分组返回第一主机。现在可测量呼叫建立时间，它是从发送第一IP分组到在第一主机接收最后一个IP分组所消耗的时间。或者，可能从第一主机只发送一个IP分组并等待它从第二主机返回。当在第一主机接收到返回的IP分组时，呼叫建立时间就可通过将发送IP分组和接收返回的IP分组之间的时间乘以例如适合此目的的某一数字近似估计。在确定呼叫建立时间时，不一定需要时间戳TS2和TS3，因为IP分组在到达第二主机后立即被发送返回。发送IP分组和接收返回的IP分组之间的时间是通过从时间戳TS4中减去时间戳TS1得到的。
自然，只有在已经完成了有关呼叫建立的信令模拟后才能实际上开始模拟IP电话和IP电话的QoS测量。
图6是适合于实现本发明的硬件。该硬件包括第一主机101和第二主机102，以及主机之间的IP网络103。主机可以是例如PC，它可例如利用网络接入卡(图中未示出)连接到IP网络103。第一和第二主机包括控制主机的单元MCU(主控单元)，以及存储器MEM。MCU可以是例如微处理器。方框701-709为功能块，其中MCU安排用于基于主机的MEM中存储的程序执行特定动作。在功能块701中，就在发送之前根据第一主机的时钟CL存储时间戳数据TS1和序号数据SEQ1到要发送的IP分组。在功能块702，IP分组通过IP网络103发送到第二主机102。在功能块705，第二主机102接收由第一主机101发送的IP分组，其中，在功能块706根据该系统的时钟CL存储时间戳数据TS2和序号数据SEQ2。在功能块707，拷贝接收的IP分组的时间戳和序号数据TS1和SEQ1、TS2和SEQ2到在缓冲区中等待发送的IP分组中。在功能块708，根据就在发送之前根据第二主机的时钟CL存储时间戳数据TS3到将要发送到第一主机的IP分组中。在功能块709，IP分组通过IP网络103发送到第一主机101。在功能块703，第一主机接收由第二主机102发送的IP分组，其中在功能块704根据第一主机的时钟CL存储时间戳数据TS4。
实际上，在主机的存储器MEM中，有一个存储区域，其中MCU典型地存储将要发送的每个IP分组的内容(时间戳和序号数据)。因此，在发送IP分组时，在存储区域中就是这个内容被发送到接收端。所述存储区域是指例如上面提及的第二主机中的缓冲区，其中IP分组等待被发送到第一主机。在接收端，MCU在其存储器MEM内存储接收的IP分组的数据到一个文件中，用于之后的分析，如用于计算QoS参数。
因此，本发明的基本部分可编程实现。存储在主机存储器MEM内的所讨论的计算机程序产品可以以适合于此目的的编程语言编程，如C编程语言。
由于本发明提供了用于在应用级利用信令和对称均匀IP分组流比根据现有技术已知的解决方案更精确地模拟实际IP电话的方法，因此本发明能比已知的解决方案更可靠地执行IP电话的QoS测量。在根据本发明的方案中，对IP网络的出错情况也有所准备，由此利用根据本发明的方案在IP呼叫的IP分组沿路途丢失或它们到达接收端过晚时也可执行可靠的QoS测量。
尽管上面在本发明的说明书中描述的方案包括两个主机和介于它们之间的分组网络，但也可以是多个主机。由此，IP分组流可从第一主机发送到两个或多个第二主机，这些第二主机都将返回第一主机发送的IP分组。例如，通过这种方式就可模拟从一个VoIP终端至两个或多个VoIP终端的IP组呼，并执行QoS测量。此外，根据本发明，可同时或非同时模拟一个以上IP呼叫，因此，使用若干不同的主机对执行QoS测量。
本说明书借助例子给出了本发明的实现和实施例。对于本领域的技术人员来说，显然本发明并不局限于上述给出的实施例的细节，而且本发明也可以其它形式实现而不偏离本发明的特征。上面给出的实施例应认为是示意性的而不是限制性的。因此，实现和使用本发明的可能性仅收所附权利要求书的限制。因此，如权利要求书所确定的那样实现本发明的各种选择，包括等效实现，也属于本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于在系统中模拟实时应用的双向信息流的方法，该系统包括第一网络单元(101)和第二网络单元(102)，以及在所述第一网络单元和所述第二网络单元之间的分组网络(103)，该方法包括：
从第一网络单元通过分组网络发送一组分组(300)到第二网络单元；
在第二网络单元接收至少部分发送的分组；
从第二网络单元通过分组网络将所接收的分组发送回第一网络单元，以响应在第二网络单元接收到分组，其特征在于，该方法包括：
仅在距离第二网络单元接收分组的一个延迟后，将到达第二网络单元的分组发送回第一网络单元。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法包括：
从第一网络单元通过分组网络发送所述分组到第二网络单元作为均匀分组流；以及
为响应在第二网络单元接收到分组，发送接收的分组到第一网络单元，作为均匀分组流在应用级模拟真实IP(网际协议)呼叫，用以确定服务质量(QoS)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在该方法中发送的分组大小与真实IP呼叫中发送的IP分组一致。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在发送分组(300)时使用基于IP的UDP(用户数据报协议)。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述网络单元(101，102)为计算机。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法包括模拟组呼，从第一网络单元通过分组网络发送一组分组到一组第二网络单元，第二网络单元为响应接收到分组返回它们所接收的分组到第一网络单元。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法包括使用一个以上的由第一和第二网络单元构成的网络单元对，用于模拟一个以上IP呼叫。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法包括通过在发送所述分组之前，从第一网络单元通过分组网络发送至少一个分组到第二网络单元，以及在该至少一个分组到达所述第二网络单元之后，立即发送所述至少一个分组返回第一网络单元，来模拟IP电话的呼叫建立。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，在发送所述至少一个分组时，使用基于IP的TCP(传输控制协议)。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，当第二网络单元将要返回它从第一网络单元接收的分组时，在第二网络单元没有要返回的分组的情况下，从第二网络单元发送填充分组到第一网络单元以保持均匀分组流。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法包括从第一网络单元通过分组网络发送第一组所述分组到第二网络单元，之后在发送分组之间产生一个特定长度(NspΔtti)的停顿，在该停顿之后从第一网络单元通过分组网络发送第二组分组到第二网络单元，以模拟IP电话的突发对话和沉默周期。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法包括：
在将从第一网络单元发送的分组中存储与该分组的发送有关的第一时间信息(TS1)和第一序号数据(SEQ1)；
在第二网络单元接收的分组中存储与该分组的接收有关的第二时间信息(TS2)和第二序号数据(SEQ2)；
在第二网络单元中，在将返回第一网络单元的分组中存储与该分组的返回发送有关的第三时间信息(TS3)；
在第一网络单元中，在返回到第一网络单元的分组中存储与该分组的接收有关的第四时间信息(TS4)；
基于所述时间信息(TS1-TS4)和序号数据(SEQ1-SEQ4)，为描述服务质量的一组参数确定多个值，以确定服务质量(QoS)。
13.一种用于模拟实时应用的双向信息流的系统，该系统包括第一网络单元(101)和第二网络单元(102)，以及在所述第一网络单元和所述第二网络单元之间的分组网络(103)，所述第一网络单元(101)包括：
用于从第一网络单元(101)通过分组网络(103)发送一组分组(300)到第二网络单元(102)的装置(MCU、MEM、701、702、CL)，而第二网络单元包括：
用于在第二网络单元(102)接收至少部分发送的分组(300)的装置(MCU、MEM、705、706、CL)；
用于从第二网络单元(102)通过分组网络(103)将所接收的分组(300)发送回第一网络单元(101)，以响应在第二网络单元接收到分组的装置(MCU、MEM、707-709、CL)，其特征在于，第二网络单元(102)还包括：
用于仅在距离第二网络单元(102)接收分组的一个延迟后，将到达第二网络单元的分组(300)发送回第一网络单元(101)的装置(MCU、MEM、707-709、CL)。
14.根据权利要求13的系统，其特征在于，该系统用于模拟IP电话的双向信息流以确定服务质量(QoS)。
15.一种用于在系统中模拟实时应用的双向信息流的网络单元(102)，除了所述网络单元外，该系统还包括特定的第一网络单元(101)和在该网络单元(102)和所述第一网络单元(101)之间的分组网络(103)，所述网络单元(102)包括：
用于接收从所述第一网络单元(101)通过分组网络(103)发送的分组(300)的装置(MCU、MEM、705、706、CL)；
用于通过分组网络将所接收的分组(300)发送回第一网络单元(101)以响应在第二网络单元(102)接收到分组的装置(MCU、MEM、707-709、CL)，其特征在于，该网络单元(102)还包括：
用于仅在距离该网络单元(102)接收分组(300)的一个延迟(Δtbuf)后，将到达该网络单元(102)的分组(300)发送回第一网络单元(101)的装置(MCU、MEM、707-709、CL)。
16.根据权利要求15的网络单元，其特征在于，网络单元(102)用于模拟IP电话的信息流以确定服务质量(QoS)。
17.一种计算机程序产品，它可在用于在系统中模拟实时应用的信息流的网络单元(102)中执行，除了所述网络单元外，该系统还包括特定的第一网络单元(10)以及在该网络单元(102)和所述第一网络单元之间的分组网络(103)，该计算机程序产品包括程序代码：
用于在网络单元(102)接收从所述第一网络单元(101)通过分组网络(103)发送的分组(300)；
用于通过分组网络(103)将接收的分组(300)发送回第一网络单元(101)，以响应在网络单元(102)接收到分组，其特征在于，该计算机程序产品包括程序代码：
用于仅在距离网络单元(102)接收分组的一个延迟(Δtbuf)后将到达网络单元(102)的分组(300)发送回第一网络单元(101)。
18.根据权利要求17的计算机程序产品，其特征在于，该计算机程序产品用于模拟IP电话的信息流以确定服务质量(QoS)。
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