CN1901484B - 测量经过度量的测量系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种测量系统，包括位于通信网络中不同点处的一对探针。所述探针生成与观察到的消息有关的事务记录，即构成事务的消息的交换。事务记录被传递到数据存储库，数据存储库被关联器引擎挖掘，以便匹配事务记录。包含在获得的匹配事务记录中的时间戳被测量引擎用来计算经过度量。

Description

测量经过度量的测量系统和方法
技术领域
本发明涉及一种例如采用被动探针的测量系统，所述被动探针能够测量观察到消息经过耦合到被动探针的点的次数。本发明还涉及采用被动探针来测量经过度量(transit metric)的方法。
背景技术
在数据通信领域，数据单元在高速通信网络中，在分别具有源和目的地地址的设备之间传送。在整个通信网络中，在各个设备之间，所谓的“路由器”被互连，从而如它们的名称所表示的那样，当数据单元在从一个路由器传递到另一个路由器时，将数据单元从具有源地址的通信设备路由或转发到具有目的地地址的通信设备。在通信网络中，在源地址和目的地地址之间传送的数据可能会经历延迟，因此可能会迟些到达目的地地址。在一些情形下，数据可能根本不能到达目的地地址。
因此，网络诊断系统的任务是识别通信网络中的任何等待时间，这是去除或避免等待时间的原因的第一步。当然，已知为了支持流量工程应用或记帐应用而监视通信网络中的流量。在这一点上，希望观察和表征被称为“分组”的数据单元，具体而言是穿过通信网络的因特网协议(IP)分组。
一种服务保障技术被称为主动测量技术，其涉及支持例如语音IP(VoIP)呼叫的分组交换网络中的已成型的合成流量的生成、传输和捕获，以得到与某项服务有关的感兴趣的特定性能度量。但是，这些测量涉及合成流量而非真实用户流量，因此不反映真实用户流量的经历。
一种替换的技术被称为被动测量技术，其使用分接头(tap)来分别在通信网络中独立的第一和第二点处将第一和第二探针耦合到通信网络中的链路，以便在不干扰所提供的任何服务的情况下观察链路上的真实用户流量。这些被动技术依赖于与在链路上观察到的真实用户流量有关的过滤、采样和数据精简以及例如数据捕获时间戳这样的其他注释。这种探针的一个示例是所谓的远程监视(RMON)探针，如“SNMP，SNMPv2，SNMPv3，and RMON 1 and 2”(William Stallings，Addison Wesley)中所述。RMON探针被用于需要网络流量的详细视图的情况，尤其是在故障排查时。
US 5,521,907描述了这样的一种无干扰测量装置，其采用分别位于通信网络中不同点处的第一和第二探针来测量通信网络中某一链路上的延迟。利用要辨认的图样来对探针编程，所述图样存在于作为监视任务的对象的分组中，所述监视任务例如是监视会话发起协议(SIP)呼叫建立对话。当第一探针辨认出预先编程的图样经过该探针所在的点处的链路时，第一探针生成用于具有辨认出的图样的分组的时间戳和唯一标识符。当具有预先编程的图样的分组也被第二探针辨认出时，在第二探针处发生类似的过程。时间戳和唯一标识符对被分别存储在缓冲器中，直到缓冲器被充满，然后，收集到的数据被转发到测量控制台，在这里，收集到的数据被匹配和用于生成往返延迟和行进时间。
但是，当分组被重传(这在分组交换通信网络中是很常见的情形)时，上述装置不能区分分组的第一次传输和后续重传，不管后续重传是分组的第一次重传还是第四次重传。因此，由于使用了被错误地假设为标记分组的初始传送的接收的时间戳，可能会计算出错误的行进和往返延迟时间。在任意情形下，即使探针意识到分组的重传，也没有办法确定每个探针辨认出的是哪个分组，因此也就不能识别收集到的数据与给定分组的哪次特定重传有关。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于生成经过度量的测量系统，包括：第一探针，用于耦合到通信网络中的第一点；第二探针，用于耦合到通信网络中的第二点；第一数据记录建立器，所述第一数据记录建立器与所述第一探针相关联，并且被布置为在使用中生成包括与事务有关的第一观察数据的第一记录所述事务包括一个或多个消息并且是完成离散或原子动作的消息序列，其中所述第一观察数据包括与所述第一探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第一时间数据，所述第一记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥，所述第一数据记录建立器被配置为当所述事务结束时将所述第一记录转发给数据存储库；第二数据记录建立器，所述第二数据记录建立器与所述第二探针相关联，并且被布置为在使用中生成包括与所述事务有关的第二观察数据的第二记录，其中所述第二观察数据包括与所述第二探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第二时间数据，所述第二记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥，所述第二数据记录建立器被配置为当所述事务结束时将所述第二记录转发给所述数据存储库；关联器，所述关联器被布置为从所述数据存储库获得所述第一记录和所述第二记录的拷贝，以及在使用中通过将包含在所述第一和第二记录中的数据进行匹配来确定所述第一和第二记录与所述事务有关；以及测量组件，所述测量组件被布置为在使用中至少使用被确定为与所述事务有关的所述第一和第二记录中的所述第一和第二时间数据的相应部分来计算经过度量。
所述关联器还被布置为分析所述第一和第二观察数据的至少一部分，以确定所述第一和第二观察数据的所述至少一部分是否遵从预定互异性。所述关联器可被布置为分析所述第一和第二时间数据的至少一部分，以确定所述第一和第二时间数据的所述至少一部分是否被小于预定时间段的时间所分隔。
所述经过度量可以是单向行进时间。所述经过度量可以是往返延迟时间。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于生成通信网络中的经过度量的方法，该方法包括：在通信网络中的第一点处利用第一探针进行与事务有关的第一观察，所述事务包括一个或多个消息并且是完成离散或原子动作的消息序列，并利用第一数据记录建立器生成包括与所述事务有关的第一观察数据的第一记录并且当所述事务结束时将所述第一记录转发给数据存储库，所述第一观察数据包括与所述第一探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第一时间数据，所述第一记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥；在通信网络中的第二点处利用第二探针进行与所述事务有关的第二观察，并利用第二数据记录建立器生成包括与所述事务有关的第二观察数据的第二记录并且当所述事务结束时将所述第二记录转发给所述数据存储库，所述第二观察数据包括与所述第二探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第二时间数据，所述第二记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥；从所述数据存储库获得所述第一记录和第二记录的拷贝，并且通过将包含在所述第一和第二记录中的数据进行匹配来确定所述第一记录和所述第二记录与所述事务有关；以及利用测量组件使用被确定为与所述事务有关的所述第一记录和第二记录的所述第一和第二时间数据的相应部分来计算所述经过度量。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于生成通信网络中的经过度量的测量装置，其包括用于执行以上根据本发明的第二方面提出的方法的各个步骤的装置。
因此，可以提供这样的一种生成经过度量的测量系统和方法，其不依赖于匹配分组流中的单个分组，因此可生成具有提高了准确度和可靠性的经过度量。在支持普遍的连续网络监视范例的网络中，很容易获得用于后处理的事务数据，而无需特别请求建立事务以获得这样的经过度量。此外，生成经过度量的方式不是特定于协议的，而是可被用于事务涉及多个应用层协议的环境，例如用于无线应用协议(WAP)被网关转换为超文本传输协议(HTTP)的环境。
附图说明
现在参考附图，仅以示例的方式描述本发明的至少一个实施例，在附图中：
图1是根据本发明第一实施例耦合到测量系统的一部分的通信系统的一部分的示意图；
图2是更详细地示出了作为图1所示系统一部分的监视系统的示意图；
图3是用于图1和图2的测量系统的收集数据的方法的流程图；以及
图4是用于图1和图2的测量系统的关联事务记录和计算经过度量的方法的流程图。
具体实施方式
在整个下面的说明中，相同的标号将被用于标识类似的部件。
参考图1，通信网络100(在图1中示出了一部分)包括耦合到因特网协议(IP)网络架构104的客户端102，IP网络104除了耦合到其他设备之外，还耦合到路由器106。路由器106又经由IP架构104耦合到客户端102需要与之通信的服务器108。为了简明起见，这里仅描述通信网络100的一部分。但是，本领域的技术人员将理解，通信网络100比图1示出的和这里描述的更大。
客户端102和服务器108之间用于IP分组的通信路径构成了通信链路110。第一探针112在沿通信链路110的第一点114处耦合到通信链路110。第二探针116在沿通信链路110的第二点118处耦合到通信链路110。
在本示例中，第一和第二探针112、116是通过分接头(未示出)耦合到通信链路110的被动探针。分接头可以是电连接，或者，在被分接的物理连接是光缆时，分光器可以被用作为分接头。第一和第二探针112、116是acceSS7网络监视系统的一部分，第一和第二探针112、116包括各自的事务建立单元。
参考图2，第一和第二探针112、116都耦合到监视支持网络200，监视支持网络200在本示例中是IP网络。监视支持网络200耦合到数据文件202。
数据存储库202是用于数据记录的存储库，所述数据记录例如是呼叫细节记录(CDR)、事务细节记录(TDR)和服务细节记录(SDR)。数据记录可根据本领域已知的任何技术(例如通过使用由诸如OracleTM关系数据库这样的关系数据库支持的可从Agilent Technologies UK Limited获得的作为acceSS7 Business Intelligence Solution的一部分的数据管理组件(DMC))而被收集以存储在数据存储库中。数据存储库202耦合到支持若干个操作支持系统(OSS)应用206(例如关联引擎应用208和测量引擎应用210)的监视服务器204。
监视服务器204在本示例中耦合到位于服务中心的局域网(LAN，未示出)，所述服务中心是一个或多个监视终端(也未示出)，所述监视终端能够与OSS应用206通信，以便向负责监视通信网络的操作的一个或多个工程师提供警报。
在操作中(图1和3)，客户端102发送构成与服务器108的通信事务的一部分的第一消息M1，所述事务是完成离散或原子动作(atomicaction)的消息序列。在本示例中，构成离散或原子动作的一组相关消息是SIP注册事务，所述SIP注册事务涉及发送SIP注册消息，SIP注册消息之后跟随着SIP 200 OK回复消息。但是，本领域的技术人员将理解，本发明并不限于这一特定事务，SIP相关的和SIP不相关的事务均可被监视。
第一探针112等待(300)经由第一分接头接收第一消息M1的拷贝。因此，第一消息M1一旦被发送，就会经过通信链路110中的第一点114，并且被第一探针112观察到。第一探针112生成标识从第一消息M1的内容导出的数据的事务，并使用该标识数据的事务来确定(302)第一消息M1是否与已由第一探针112生成的事务记录有关。所述标识数据的事务是根据已知的例如使用订户ID、IMSI号码、电话号码或甚至是所作出的请求类型来生成事务标识符的技术来生成的，因此将不对其作进一步描述。在本示例中，第一消息M1先前未被第一探针112观察到，因此第一探针建立(304)专用于SIP注册事务的第一事务记录。第一事务记录保存第一消息M1的源地址和目的地地址以及一个密钥。在本示例中，密钥是根据已知的密钥生成技术生成的并且其基于构成形成第一消息M1的分组流的一个或多个分组的净荷内容和/或头部字段内容。然后，第一探针112生成(306)第一时间戳TS1P1，记录观察到第一消息M1的时间，并把第一时间戳TS1P1记录在新建立的事务记录中。
然后，第一探针112确定(308)观察到的第一消息M1是否构成SIP注册事务的最终消息。在本示例中，第一消息M1仅是双消息事务中的第一消息，因此第一探针112返回等待(300)观察另一消息。
不幸的是，第一消息M1没有到达服务器108。这可能是由若干原因造成的，例如，第一消息M1可能由于路由器106的暂时故障而被丢弃。因此，在超时时段之后，客户端102重发第一消息M1，在下文中，第一消息M1的重传是指重发的第一消息M1R。
再一次地，第一探针112观察到重发的第一消息M1R沿通信链路110经过第一点114，并从重发的第一消息M1R的源地址、目的地地址和消息标识符来确定(302)重发的第一消息M1R是否与已有的事务记录有关。由于第一消息M1已被第一探针112观察到，因此第一事务记录已经存在，因此第一探针112生成(310)第二时间戳TS2P1，并将第二时间戳TS2P1添加到第一事务记录。
然后，第一探针112确定(308)观察到的重发的第一消息M1R是否构成SIP注册事务的最终消息。再一次地，重发的第一消息M1R仅是双消息事务(SIP注册事务)的第一消息，因此第一探针112返回等待(300)观察另一消息。
这一次，重发的第一消息M1R被路由器106成功转发，并在到达服务器108之前经过通信链路110中的第二点118。因此，重发的第一消息M1R经由第二分接头被第二探针116观察到，第二探针116等待(300)接收经过第二点118的消息的拷贝。
由于重发的第一消息M1R先前未被第二探针116观察到，因此第二探针116确定(302)重发的第一消息M1R不与第二探针116存储的已有事务记录有关。因此，第二探针116建立(304)第二事务记录，并生成与第二探针116观察到重发的第一消息M1R的时间相对应的第一时间戳TS1P2。然后，第二探针生成的第一时间戳TS1P2与重发的第一消息M1R的源地址和目的地地址以及一个密钥一起被记录(306)在第二事务记录中。
然后，第二探针116确定(308)观察到的重发的第一消息M1R是否构成SIP注册事务的最终消息。在本示例中，重发的第一消息M1R仅是双消息事务的第一消息，因此第二探针116返回等待(300)观察另一消息。
由于重发的第一消息M1R已经到达服务器108，因此服务器108能够通过将第二消息M2发送到客户端102来作出响应。在本示例中，第二消息M2是SIP 200 OK回复消息。在去往客户端102的途中，第二消息M2沿通信链路110经过第二点118，因此被如前所述等待(300)经过第二点118的消息的拷贝的第二探针116观察到。
在观察到第二消息M2时，第二探针116从第二消息M2的源地址、目的地地址和消息标识符确定(302)第二消息M2是否与已有的事务记录有关。由于重发的第一消息M1R已经被第二探针116观察到，因此第二事务记录已经存在，因此第二探针116生成(310)第二时间戳TS2P2，并将第二时间戳TS2P2添加到第二事务记录。
然后，第二探针116确定(308)观察到的第二消息M2是否构成SIP注册事务的最终消息。在本示例中，第二消息M2构成SIP注册事务的最终消息，因此在预定的超时时段之后，第二探针116认为第二事务记录结束，并根据acceSS7系统采用的已有通信技术，经由监视支持网络200将第二事务记录发送(312)到数据存储库202。
在去往客户端102的途中，第二消息M2到达路由器106，然后被路由器106转发到客户端102。但是，在到达客户端102之前，第二消息M2沿通信链路110经过第一点114。因此，第二消息M2被如上所述等待(300)经过第一点114的消息的拷贝的第一探针112观察到。
在观察到第二消息M2时，第一探针112从第二消息M2的源地址、目的地地址和消息标识符确定(302)第二消息M2是否与已有的事务记录有关。由于重发的第一消息M1R已经被第一探针112观察到，因此第一事务记录已经存在，因此第一探针112生成(310)第三时间戳TS3P1，并将第三时间戳TS3P1添加到第一事务记录。
然后，第一探针112确定(308)观察到的第二消息M2是否构成SIP注册事务的最终消息。如上所述，第二消息M2构成SIP注册事务的最终消息，因此在预定的超时时段之后，第一探针112认为第一事务记录结束，并经由监视支持网络200将第一事务记录发送(312)到数据存储库202。
在数据存储库202处，第一和第二事务记录被支持流量工程和/或记帐应用的OSS应用206存储和访问。参考图4，关联引擎208访问数据存储库202，并获取(400)事务记录的拷贝。在本示例中，关联引擎208获得第一事务记录的拷贝。
然后，关联引擎208建立(402)SQL查询，该SQL查询挖掘数据存储库202，以获得与最初从数据存储库202获取的第一事务记录具有相同源地址、目的地地址和密钥的事务记录。然后，SQL查询的结果被过滤，以仅获得这样的事务记录，所述事务记录的时间戳在从第一事务记录的最终时间戳开始的预定时间段之内。所述预定时间段被选择以使得包括至少一个落在预定时间段内的时间戳的事务记录极有可能与事务的同一会话有关，例如在10秒之内，比如5秒内或2秒内。在本示例中，第一事务记录的最终时间戳是第三时间戳TS3P1，第二探针生成的时间戳TS2P2当然落在从第三时间戳TS3P1开始的预定时间段内。因此，过滤的结果是产生作为第一事务记录的匹配的第二事务记录。
一旦事务记录已被关联，关联引擎208就将匹配的事务记录(在本示例中是第一和第二事务记录)传递到测量引擎210。然后，测量引擎210减去(406)最终时间戳(即第一事务记录的第三时间戳TS3P1和第二事务记录的第二时间戳TS2P2)，以获得经过度量。在本示例中，经过度量是第二消息M2的行进时间。但是，测量引擎210可确定(408)是否存在非零的上行链路传输计数，即在本示例中第一消息M1是否是重传的，如果不是重传的，则测量引擎210可减去(410)第一和第二事务记录的最初时间戳，以得到另一经过度量。在本示例中，另一经过度量是第一消息M1的经过时间(假设传输成功因而无需重传)，当该经过时间被添加到第二消息M2的经过时间时，得到SIP注册事务的往返时间。
计算出的经过度量可由测量引擎210比照至少一个预定阈值进行测试，以生成一个或多个用于标识潜在网络问题的警报。
当然，上述计算是基于作为“线速”或交换等待时间的测量的经过度量的。但是，本领域的技术人员将理解，一旦被关联，存储在不同事务记录中的一对时间数据就可被用于确定包括可靠性测量的等待时间，所述可靠性测量例如是包括对由于丢弃和/或丢包引起的延迟的测量。
虽然在以上示例中具体描述了对探针的使用，但是本领域的技术人员应当理解，探针的功能(包括事务建立功能)可被包含在例如交换机这样的网络节点中。
本发明的替换实施例可被实现为与计算机系统一起使用的计算机程序产品，所述计算机程序产品例如是存储在有形数据记录介质(例如磁盘、CD-ROM或固定盘)上，或实现在通过有形介质或无线介质(例如微波或红外线)传输的计算机数据信号中的一系列计算机指令。所述一系列计算机指令可构成上述功能的部分或全部，并且还可被存储在任何易失或非易失存储器设备(例如半导体、磁性、光或其他存储器设备)中。

Claims (8)

1.一种用于生成经过度量的测量系统，包括：
第一探针，用于耦合到通信网络中的第一点；
第二探针，用于耦合到通信网络中的第二点；
第一数据记录建立器，所述第一数据记录建立器与所述第一探针相关联，并且被布置为在使用中生成包括与事务有关的第一观察数据的第一记录，所述事务包括一个或多个消息并且是完成离散或原子动作的消息序列，其中所述第一观察数据包括与所述第一探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第一时间数据，所述第一记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥，所述第一数据记录建立器被配置为当所述事务结束时将所述第一记录转发给数据存储库；
第二数据记录建立器，所述第二数据记录建立器与所述第二探针相关联，并且被布置为在使用中生成包括与所述事务有关的第二观察数据的第二记录，其中所述第二观察数据包括与所述第二探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第二时间数据，所述第二记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥，所述第二数据记录建立器被配置为当所述事务结束时将所述第二记录转发给所述数据存储库；
关联器，所述关联器被布置为从所述数据存储库获得所述第一记录和所述第二记录的拷贝，以及在使用中通过将包含在所述第一和第二记录中的数据进行匹配来确定所述第一和第二记录与所述事务有关；以及
测量组件，所述测量组件被布置为在使用中至少使用被确定为与所述事务有关的所述第一和第二记录中的所述第一和第二时间数据的相应部分来计算经过度量。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述关联器还被布置为分析所述第一和第二观察数据的至少一部分，以确定所述第一和第二观察数据的所述至少一部分是否遵从预定互异性。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述关联器被布置为在使用中通过将包含在所述第一和第二记录中的数据进行匹配，来确定所述第一记录和所述第二记录与所述事务有关，所述关联器还被布置为分析所述第一和第二时间数据的至少一部分，以确定所述第一和第二时间数据的所述至少一部分是否被小于预定时间段的时间所分隔。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述经过度量是单向行进时间。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述经过度量是往返延迟时间。
6.一种用于生成通信网络中的经过度量的方法，该方法包括：
在通信网络中的第一点处利用第一探针进行与事务有关的第一观察，所述事务包括一个或多个消息并且是完成离散或原子动作的消息序列；
利用第一数据记录建立器生成包括与所述事务有关的第一观察数据的第一记录并且当所述事务结束时将所述第一记录转发给数据存储库，所述第一观察数据包括与所述第一探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第一时间数据，所述第一记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥；
在通信网络中的第二点处利用第二探针进行与所述事务有关的第二观察；
利用第二数据记录建立器生成包括与所述事务有关的第二观察数据的第二记录并且当所述事务结束时将所述第二记录转发给所述数据存储库，所述第二观察数据包括与所述第二探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第二时间数据，所述第二记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥；
从所述数据存储库获得所述第一记录和第二记录的拷贝，并且通过将包含在所述第一和第二记录中的数据进行匹配来确定所述第一记录和所述第二记录与所述事务有关；以及
利用测量组件使用被确定为与所述事务有关的所述第一记录和所述第二记录的所述第一和第二时间数据的相应部分来计算经过度量。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一时间数据和所述第二时间数据是时间戳。
8.一种用于生成通信网络中的经过度量的测量装置，包括：
用于在通信网络中的第一点处利用第一探针进行与事务有关的第一观察的装置，所述事务包括一个或多个消息并且是完成离散或原子动作的消息序列；
用于利用第一数据记录建立器生成包括与所述事务有关的第一观察数据的第一记录并且当所述事务结束时将所述第一记录转发给数据存储库的装置，所述第一观察数据包括与所述第一探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第一时间数据，所述第一记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥；
用于在通信网络中的第二点处利用第二探针进行与所述事务有关的第二观察的装置；
用于利用第二数据记录建立器生成包括与所述事务有关的第二观察数据的第二记录并且当所述事务结束时将所述第二记录转发给所述数据存储库的装置，所述第二观察数据包括与所述第二探针至少一次观察到所述一个或多个消息中的至少一个消息的时间相对应的第二时间数据，所述第二记录还包括所述一个或多个消息的源地址、目的地地址和密钥；
用于从所述数据存储库获得所述第一记录和第二记录的拷贝并且通过将包含在所述第一和第二记录中的数据进行匹配来确定所述第一记录和所述第二记录与所述事务有关的装置；以及
用于利用测量组件使用被确定为与所述事务有关的所述第一记录和所述第二记录的所述第一和第二时间数据的相应部分来计算经过度量的装置。
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