CN1937543A - 逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法及测试装置 - Google Patents

Abstract

一种逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法和装置，测试方法是在端到端的测量路径上设置多个测量节点，并在其中分别设置测试模块，以将整条测量路径划分成多段路径，其中除了首个发送节点的发送模块和最后一个节点的接收模块以外，处于中间测量路径上的其它各个接收模块从前驱节点接收到测量数据包和控制消息后，先执行逐跳转发操作：直接向后继节点转发该测量数据包和控制消息，用于端到端的传输性能测量；同时根据前驱节点发送来的测量数据包和控制消息，计算该节点与其前驱节点之间分段路径的各项传输性能参数，以便在一次测量过程中，同时获得端到端和逐段路径的传输性能参数，快速定位网络问题的发生位置。

Description

逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法及测试装置

技术领域

本发明涉及一种快速定位网络传输发生问题的所在位置的技术方案，确切地说，涉及一种逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法及测试装置，即采用逐跳转发技术，实现IPTV流媒体的传输性能测量的方法和装置，属于互联网的网络性能测量技术领域。

背景技术

随着网络技术的进步以及网络带宽的提高，以IPTV和VoIP等为代表的新一代多媒体应用已经成为热点。交互式网络电视，即IPTV是一种集互联网、多媒体、通信等多种技术为一体的新技术。它以计算机、数字电视机、加接机顶盒的传统模拟电视机、手机等为显示终端，通过互联网提供以电视节目为主的内容丰富的多媒体服务。IPTV采用高效的视频压缩技术，并且可以采用不同的压缩比，以满足不同带宽节目的传输和播放需求。它既可以通过多播技术实现传统电视的功能，也可以以点播形式实现服务者和消费者的互动。

相对于传统的互联网应用，IPTV业务对底层的网络提出了更高要求。除了带宽外，时延、时延抖动、丢包率等服务质量QoS(Quality of Service)参数都要满足一定的要求。因此，IPTV服务提供商为了保证所提供的服务能够满足服务质量的要求，需要了解端到端乃至逐段传输路径的服务质量参数，以便及时掌握传输网络的性能状况，并能够确定系统的性能瓶颈或准确定位网络传输中问题发生的位置，以便针对不同的位置采取相应的措施。

目前，IPTV测量的比较成熟的技术方案通常采用端到端的测量方法，为了能够定位网络问题发生的位置，服务提供商需要在可能发生问题的各段传输路径的两端分别放置测试设备，并在每段传输路径两端的测试设备间执行一个测量任务。这样不但大大增添了工作量，而且给网络带来重复开销。如何对端到端的测量技术进行改进，就成为业内技术人员关注和急需解决的热点问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法及其测试装置，该方法和装置的关键是采用逐跳转发的测量技术，把端到端的测量和逐段路径的测量结合起来，快速定位网络发生问题的所在位置，解决现有技术必须执行多个测量任务的缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：在端到端的测量路径上设置多个测量节点，并在其中分别设置测试模块，以将整条测量路径划分成多段测量路径，其中除了首个发送节点的发送模块和最后一个节点的接收模块以外，处于中间测量路径上的其它接收节点的各个接收模块从前驱节点接收到测量数据包和控制消息后，先执行逐跳转发操作：直接向后继测量节点转发该测量数据包和控制消息，用于端到端传输性能的测量；同时根据前驱节点发送来的测量数据包和控制消息，计算该节点与其前驱节点之间分段路径的各项传输性能参数，以便在一次测量过程中，同时获得端到端和逐段路径的传输性能参数，快速定位网络问题的发生位置。

所述测量方法包括下述具体操作步骤：

(A)选择测量节点，下发测量任务；

(B)协商测量任务；

(C)发送测量数据及控制消息，计算并报告测量结果，模拟播放媒体数据；

(D)协商测量任务结束。

所述测量方法的步骤(A)进一步包括下列操作内容：

(A1)在测量路径上选择若干个关键节点作为测量节点，并在各测量节点中分别设置相应的测试模块，所述关键节点是部署在需要测量传输性能参数的各段传输路径两端的测量节点；其中位于媒体服务器一端的节点为发送节点；

(A2)给发送节点下发测量任务，传递给发送节点的测量任务的信息至少包括媒体数据类型、测量时间长度、测量节点的IPv4或IPv6地址列表及任务号。

所述测量方法的步骤(B)进一步包括下列操作内容：

(B1)发送节点先与它的后继节点，即第一个接收节点建立TCP连接；

(B2)发送节点把任务信息组织成任务通知，通过建立的TCP连接发送给第一个接收节点，然后等待该接收节点的响应消息；

(B3)第一个接收节点接收到任务通知后，先给该任务分配至少包括任务信息存储空间、测量数据UDP接收端口的本地资源，即准备本地环境；如果本地环境准备失败，该接收节点给发送节点发送错误通知；如果本地环境准备成功，第一个接收节点先与它的后继节点、即第二个接收节点协商任务，再根据协商结果给发送节点发回任务响应或错误通知；前者表示协商成功，接收到后继节点的任务响应消息，后者表示协商失败，接收到后继节点的错误通知；该协商过程与发送节点和第一个接收节点协商任务的过程相同，只是在该过程中，第一个接收节点充当发送节点的角色；

(B4)第二个接收节点接收到任务通知后，继续按照上述步骤与它的后继节点协商测量任务，每个后继节点再与它的后继节点按照前述步骤协商测量任务，直至最后一个接收节点；最后一个接收节点不需要与后继节点协商任务，直接根据本地环境的准备结果给其前驱接收节点发回任务响应或错误通知；

(B5)发送节点接收到第一个接收节点的响应消息后查看消息类型，如果是任务响应，表明任务协商成功，开始发送测量数据；如果是错误通知，表明任务协商失败，退出测量任务。

所述测量方法的步骤(C)中进一步包括下列操作内容：

(C1)发送节点判断测量任务是否结束，如果任务没有结束，就根据媒体数据类型生成相应的测量数据，并发送给后继节点；否则，退出测量任务；

(C2)发送节点每次发送完测量数据后，都要判断是否需要发送相应的控制消息，如果需要就发送该消息；

(C3)发送节点根据媒体类型休眠适当的时间，返回步骤(C1)；

(C4)接收节点接收到测量数据后，先向其前驱节点回送测量数据，如果存在后继节点，则再向它的后继节点转发测量数据，然后处理测量数据；

(C5)接收节点接收到控制消息后，先记录这些消息，如果有后继节点，则再转发之；对后处理请求通知或任务结束通知，除了进行上述处理外，接收节点根据记录的包括测量信息数据及测量数据包的到达时间、长度及其它相关信息、媒体数据相关信息计算测量结果，并向管理系统报告；

(C6)在上述测量过程中，所有的接收节点都模拟播放媒体数据；模拟播放的过程中，接收节点根据媒体数据类型对媒体数据进行解码，并记录解码后媒体数据的信息。

所述测量方法的步骤(D)进一步包括下列操作内容：

(D1)测量任务结束时，发送节点停止发送测量数据，并向其后继节点发送任务结束通知；且在接收到后继节点的确认通知后，退出测量任务操作；

(D2)接收节点接收到任务结束通知后，先向前驱节点发送确认通知，如果存在后继节点，再转发该消息并等待后继节点的确认通知，然后结束本次测量任务，释放该任务资源，并等待下次任务。

所述控制消息包括用于同步消息接收的同步码、用于指明从消息类型字段开始直到消息内容字段结束的字节长度的消息长度、用于标明具体操作类型的消息类型和子消息类型、消息内容的四部分信息，其中消息内容的具体格式取决于消息类型和子消息类型的定义；所述控制消息至少包括任务通知、任务响应、错误通知、确认通知、就绪通知、任务结束通知、任务停止通知、单向丢包率标识通知、单向时延标识通知、吞吐率标识通知、后处理请求通知；

所述测量数据由构成用户数据报协议UDP数据包的净荷的媒体数据和测量信息数据两部分组成，其中媒体数据是封装在实时传输协议RTP数据包中的IPTV流数据，测量信息数据紧跟在RTP数据包后面；其中测量信息数据包括三部分：发送时间、发送时间点偏移和转发时间，发送时间是依据发送节点时钟测量数据的发送时间；发送时间点偏移是发送模块发送测量数据的时间点相对于任务开始时间点所经过的时间，用作测量过程中统一的时间坐标；转发时间是处于测量路径中间的节点转发测量数据的时间，该时间依据转发测量数据的节点的时钟，每经过一个这样的节点，转发时间都被更新。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试装置，其特征在于：该装置由选择部署在网络上、组成一条测量路径的多个测量节点中设置的各个测试模块所构成，其中设置在第一个节点、即发送节点的测试模块是发送模块，其余节点、即各个接收节点的测试模块都是接收模块，各测量节点的测试模块通过传送测量数据和控制消息完成流媒体传输性能的测试任务；其中：

发送模块，用作测量任务的发起者，其功能包括：接收测量任务，与其后继节点的接收模块协商任务、发送模拟IPTV业务的测量数据、与其后继节点的接收模块进行控制信息的交互；

接收模块，用于接收、转发测量任务，接收、处理、转发测量数据和控制消息，模拟播放媒体数据以及计算测量结果；由四个分别完成各自处理程序的子模块和三个缓存区所组成：即顺序连接的负责接收任务请求、分配任务资源和与后继节点协商任务的主模块，负责存储当前所有任务信息的任务信息缓存区，负责接收并处理前驱节点发送来的测量数据、同时向后继节点转发测量数据的测量模块，负责存储测量模块和播放模块记录的、用于计算测量结果所需数据的相关信息的信息数据缓存区，以及负责计算测量结果的后处理模块；测量模块还顺序连接有：负责存储接收到的媒体数据的媒体数据缓存区和负责模拟播放接收到的媒体数据的播放模块。

所述上游节点是指在测量路径中处于某个节点前面的所有测量节点，而下游节点是指处于该节点后面的所有测量节点；其中测量路径中处于某个节点前面的紧邻测量节点为该节点的前驱节点，处于该节点后面的紧邻测量节点为该节点的后继节点。

所述测量节点应设置在网络的边缘：广域网和/或城域网的边缘节点、接入网网关、用户机顶盒所在的主机；所述测试模块包括发送模块和接收模块，是安置在测量节点主机内的测试软件包；所述各个测量节点的测试模块通过传输控制协议TCP交换控制消息，通过用户数据报协议UDP发送测量数据。

本发明测试方法和装置的优点是：现在，测试和定位网络问题的技术方案普遍采用端到端的测试方式，需要执行多次测量任务。利用本发明测试方法和装置的逐跳转发技术，管理员只需要给出部署在网络中的测量节点的IP地址列表，就可以一次性完成逐段路径和端到端的流媒体传输性能的测量工作，从而很容易地定位问题发生的位置。该测试装置采用分布式结构的测试软件包，结构简单，费用较低，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明逐跳转发的分布式流媒体传输性能测量装置的结构示意图。

图2是本发明测试方法中使用的控制消息示意图。

图3是本发明测试方法中使用的测量数据格式示意图。

图4是本发明测试方法中使用的测量信息数据格式示意图。

图5是本发明测试装置的发送模块操作流程图。

图6是本发明测试装置的接收模块结构组成示意图。

图7是本发明测试装置的接收模块中的主控模块操作流程图。

图8是本发明测试装置的接收模块中的测量模块操作流程图。

图9是本发明测试装置的接收模块中的后处理模块操作流程图。

图10是本发明测试装置的接收模块中的播放模块操作流程图。

图11是本发明测试方法的操作步骤方框图。

图12是本发明测试方法的操作步骤B的协商任务、发送测量数据示意图。

图13是本发明测试方法的一网络测量实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，介绍本发明逐跳转发的分布式流媒体传输性能测试装置的结构组成：该装置由选择部署在网络上、组成一条测量路径的多个测量节点中设置的各个测试模块所构成，其中第一个节点，即发送节点的测试模块是发送模块，其余节点，即接收节点都设置接收模块。发送节点发送测量数据及控制消息；接收节点接收、处理、转发测量数据和控制消息，并计算测量结果。各测量节点的测试模块通过传送测量数据和控制消息完成流媒体传输性能的测试任务；各测量节点之间通过TCP协议交换控制消息，通过UDP协议发送测量数据。而且，各测量节点通常选择部署在网络的边缘，如广域网和城域网的边缘节点、接入网网关、用户机顶盒所在的主机。

下面分别介绍本发明中使用的控制消息、测量数据、发送节点(发送模块)和接收节点(接收模块)的情况：。

参见图2，控制消息由四部分组成：同步码、消息长度、消息类型(包括子消息类型)及消息内容。其中同步码用于同步消息的接收；消息长度用于指明从消息类型字段开始直到消息内容字段结束的字节长度；消息类型和子消息类型指明具体的操作类型；消息内容的具体格式则根据消息类型和子消息类型定义。控制消息包括：任务通知、任务响应、错误通知、确认通知、就绪通知、任务结束通知、任务停止通知、单向丢包率标识通知、单向时延标识通知、吞吐率标识通知、后处理请求通知等。

参见图3，测量数据包括两部分：媒体数据和测量信息数据，其中媒体数据即IPTV流数据，它封装在实时传输协议RTP数据包中；测量信息数据紧跟在RTP数据包后，但它不是RTP数据包的一部分。这两部分构成用户数据报协议UDP数据包的净荷。

参见图4，测量信息数据包括三部分：发送时间、发送时间点偏移和转发时间。其中，发送时间是依据发送节点时钟测量数据的发送时间；发送时间点偏移是发送模块发送测量数据的时间点相对于任务开始时间点所经过的时间，它是测量过程中统一的时间坐标；转发时间是处于测量路径中间的节点转发测量数据的时间，该时间的依据是转发测量数据的节点的时钟，每经过一个这样的节点，转发时间都被更新。

参见图5，发送模块是测量任务的发起者，功能是：接收任务并判断任务参数是否合法，与后继节点的接收模块协商任务、发送模拟IPTV业务的测量数据和控制消息、与后继节点的接收模块进行控制信息的交互。下面介绍发送模块的工作流程：

(1)解析任务命令：发送节点先解析、判断所获取的测量任务参数是否合法，任务参数至少包括媒体数据类型、测量时间长度、测量节点的IPv4或IPv6地址列表、以及任务号等；如果参数合法，执行后续操作；如果参数不合法，退出测量任务。

(2)协商任务：发送模块把测量任务信息组织成任务通知，发送给它的后继节点，即第一个接收节点，然后等待后继节点的响应消息。若响应消息指示后继节点准备就绪，即下游节点准备就绪，发送节点开始准备发送测量数据及控制消息，执行后续操作；否则，退出测量任务。

(3)发送测量数据及控制消息：发送模块根据媒体数据类型生成相应的测量数据，发送给它的后继节点；且每次发送完一个测量数据包后，发送模块依次判断是否需要发送对应的某个控制消息；如果需要，就发送该消息给后继节点，同时，在发送测量数据及控制消息的过程中，发送模块也接收后继节点回送的测量数据，这些数据用于计算时延。

参见图6，接收模块用于接收、转发测量任务，接收、处理、转发测量数据和控制消息，模拟播放媒体数据以及计算测量结果，它由四个顺序连接、分别完成各自处理程序的子模块和三个缓存区所组成：即顺序连接的负责接收任务请求、分配任务资源和向后继节点转发任务请求的主模块，负责存储当前所有任务信息的任务信息缓存区，负责接收并处理前驱节点发送来的测量数据、同时向后继节点转发测量数据的测量模块，负责存储接收模块和播放模块记录的、用于测量结果计算的数据的相关信息的信息数据缓存区，以及负责计算测量结果的后处理模块；测量模块还顺序连接负责存储接收到的媒体数据的媒体数据缓存区和负责模拟播放接收到的测试数据的播放模块。

参见图7～图10，结合接收模块的各个子模块的流程图，分别介绍其功能。

先介绍图7所示的主控模块的操作流程：

(1)初始化：测量模块、播放模块、后处理模块及各个缓存区都是由主控模块创建的，主控模块初始化工作主要是创建这些模块和缓存区。其中，主控模块创建了多个测量模块和播放模块，用于支持路径交叉的多个测量任务，这些测量模块和播放模块是一一对应的；主控模块还创建一个后处理模块，用于处理本模块的所有测量数据。

(2)初始化完成后，主控模块处于监听任务状态。当有新的测量任务请求到来时，主控模块接收该请求并处理：先给该测量任务分配至少包括任务信息存储空间、测量数据UDP接收端口的本地资源，并把任务信息存入任务信息缓存区，然后如果存在后继节点，还要与后继节点协商测量任务。最后，主控模块向前驱节点发送响应消息。

(3)调度任务：主控模块通知所有的测量模块有新的测量任务到来，某个空闲的测量模块从任务信息缓存区中取出该任务信息，执行该任务。

下面介绍图8所示的测量模块的操作流程：

(1)等待任务：测量模块被创建后，处于等待任务状态。

(2)通知播放模块：测量模块获得测量任务后，先通知相应的播放模块准备处理媒体数据。

(3)此后，测量模块处于等待接收数据状态。接收的数据包括测量数据、控制消息以及后继节点的回馈数据。

(4)如果接收到的是测量数据，测量模块首先把测量数据回送给其前驱节点，并且如果存在后继节点，也把测量数据转发给后继节点，然后处理该测量数据：先把测量数据中的媒体数据存入媒体数据缓存区，再记录测量数据中的测量信息数据、测量数据包的接收时间、长度、初始的单向时延及其他相关信息。

(5)如果接收到的是控制消息，测量模块首先查看是否存在后继节点，如果存在，就把控制消息转发给后继节点，然后处理该控制消息。转发控制消息之前可能要对某些消息进行修改。特别是接收的是后处理请求通知时，测量模块把包括测量模块和播放模块记录的、用于计算测量结果所需的数据的相关信息存入信息数据缓存区，并通知后处理模块，由后处理模块根据这些信息进行计算，生成测量结果；当接收到的是任务结束通知或任务停止通知时，测量模块首先执行与处理后处理请求通知时的相同操作，然后结束该测量任务，同时通知相应的播放模块，并等待下一测量任务。

(6)如果接收到的是后继节点的回馈数据，则主要用于计算时延。

参见图9，介绍后处理模块的操作流程：

(1)等待处理数据：后处理模块被创建后，处于等待任务状态。

(2)获取数据：后处理模块接收到测量模块的通知后，从信息数据缓存区取出测量模块和播放模块记录的数据的相关信息。

(3)依次计算各类性能参数：后处理模块根据从信息数据缓存区取出的信息获得测量模块和播放模块记录的数据，依次计算各类传输性能参数并向管理系统报告。

参见图10，介绍播放模块的流程图：

(1)等待任务：播放模块被创建后，处于等待任务状态。

(2)取出媒体数据并解码：播放模块从媒体数据缓存区取出媒体数据，根据媒体数据类型对其进行解码。

(3)记录媒体数据的信息：播放模块记录解码后的媒体数据的信息，如帧的到达时间、丢失情况等。

本发明是一种逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法，它是在端到端的测量路径上设置多个测量节点，并在其中分别设置测试模块，以将整条测量路径划分成多段路径，其中除了首个发送节点的发送模块和最后一个节点的接收模块以外，处于中间测量路径上的其它接收节点的各个接收模块从前驱节点接收到测量数据包和控制消息后，先执行逐跳转发操作：直接向后继测量节点转发该测量数据包和控制消息，用于端到端QoS的测量；同时根据前驱节点发送来的测量数据包和控制消息，计算该节点与其前驱节点之间分段路径的各传输性能参数，以便在一次测量过程中，同时获得端到端和逐段路径的传输性能参数，快速定位网络问题的发生位置。

参见图11，本发明的测量方法可以分解为四个操作步骤，下面分别具体说明各个操作步骤的详细过程：

(A)选择测量节点，下发测量任务；该步骤又细分为下述两个操作过程：

(A1)在测量路径上选择若干个关键节点作为测量节点，并在各测量节点中分别设置相应的测试模块，所述关键节点是需要测量传输性能参数的各段传输路径两端的节点；通常选择完测量节点后，就确定了发送节点-位于媒体服务器一端的节点；

(A2)给发送节点下发测量任务，传递给发送节点的测量任务的信息至少包括媒体数据类型、测量时间长度、测量节点的IPv4或IPv6地址列表及任务号。

(B)协商测量任务；协商测量任务由发送节点发起，发送节点先与它的后继节点，即第一个接收节点协商任务，每个后继节点再与它的后继节点协商任务，直到测量路径结束。参见图12，下面用三个测量节点示意协商任务过程：

B1：发送节点与它的后继节点，即接收节点1建立TCP连接；

B2：发送节点把任务信息组织成任务通知，通过建立的TCP连接发送给接收节点1，然后等待接收节点1的响应消息，即任务响应或错误通知；

B3：接收节点1接收到任务通知后，首先给该任务分配至少包括任务信息存储空间、测量数据UDP接收端口的本地资源，即准备本地环境。如果本地环境准备失败，接收节点1给发送节点发送错误通知；如果本地环境准备成功，接收节点1注意到它还有后继节点，先与它的后继节点、即接收节点2协商任务，再根据协商的结果给发送节点发送任务响应或错误通知。其中发送任务响应表明协商成功，接收到后继节点的任务响应消息；发送错误通知表明协商失败，接收到后继节点地错误通知。协商的过程与发送节点和接收节点1协商任务的过程相同，即接收节点1先与接收节点2建立TCP连接，再把任务信息发送给接收节点2并等待响应消息。在这个过程中，接收节点1充当发送节点的角色；

B4：接收节点2接收到任务通知后，对任务的处理过程与接收节点1相同。只是由于它没有后继节点，不需要进行与后继节点协商任务的过程，而是根据本地环境的准备结果直接给接收节点1发送任务响应或错误通知；

B5：发送节点接收到接收节点1的响应消息后查看消息类型，如果是任务响应，表明任务协商成功，开始发送测量数据；如果是错误通知，表明任务协商失败，退出测量任务。

(C)发送测量数据及控制消息，计算并报告测量结果，模拟播放媒体数据；该步骤又细分为下述六个操作过程：

(C1)发送节点判断测量任务是否结束，如果任务没有结束，就根据媒体数据类型生成相应的测量数据，并发送给后继节点；否则，退出测量任务；

(C2)发送节点每次发送完测量数据后，都要判断是否需要发送相应的控制消息，如果需要就发送该消息；

(C3)发送节点根据媒体类型休眠适当的时间，返回步骤(C1)；

(C4)接收节点接收到测量数据后，先向其前驱节点回送测量数据，如果存在后继节点，则再向它的后继节点转发测量数据，然后处理测量数据；例如图12中，接收节点1接收到发送节点的测量数据后，给发送节点回送该测量数据，又给接收节点2转发该测量数据，最后处理测量数据；接收节点2给接收节点1回送测量数据，然后处理测量数据。

(C5)接收节点接收到控制消息后，先记录这些消息，如果有后继节点，则再转发之；对后处理请求通知或任务结束通知，除了做上述处理外，接收节点根据记录的包括测量信息数据及测量数据包的到达时间、长度及其他相关信息、媒体数据的相关信息计算测量结果并向管理系统报告；

(C6)在上述测量过程中，所有的接收节点都模拟播放媒体数据；模拟播放的过程中，接收节点根据媒体数据类型对媒体数据进行解码，并记录解码后媒体数据的信息。

(D)协商测量任务结束；该步骤又细分为下述两个操作过程：

(D1)测量任务结束时，发送节点停止发送测量数据，并向其后继节点发送任务结束通知；发送节点在接收到后继节点的确认通知后，退出测量任务；

(D2)接收节点接收到任务结束通知后，先向前驱节点发送确认通知，如果存在后继节点，再转发该消息并等待后继节点的确认通知，然后结束本次测量任务，释放该任务资源，并等待下次任务。

本发明已经在实验室进行了测试试验，试验的结果表明本发明的方法和装置能够完成设计任务，实现了发明目的。

参见图13，介绍本发明用于IPTV流媒体网络测量的一个实施例：为了测量从流媒体服务器到用户端的传输性能，选择处于各个不同网络边缘上的测量节点构成测量路径，其中位于流媒体服务器端的测量节点则作为发送节点。用户下发给发送节点的测量任务中，包括有各接收节点的IP地址列表。发送节点与下游节点协商测量任务成功后，开始发送测量数据。接收节点转发、记录、处理测量数据。最后，根据各个节点的测量结果可获得各个分段AB、BC、CD、DE、EF、F和机顶盒之间及发送端A和机顶盒之间端到端路径的传输性能参数。

Claims (10)

1、一种逐跳转发的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：在端到端的测量路径上设置多个测量节点，并在其中分别设置测试模块，以将整条测量路径划分成多段测量路径，其中除了首个发送节点的发送模块和最后一个节点的接收模块以外，处于中间测量路径上的其它接收节点的各个接收模块从前驱节点接收到测量数据包和控制消息后，先执行逐跳转发操作：直接向后继测量节点转发该测量数据包和控制消息，用于端到端的传输性能测量；同时根据前驱节点发送来的测量数据包和控制消息，计算该节点与其前驱节点之间分段路径的各项传输性能参数，以便在一次测量过程中，同时获得端到端和逐段路径的传输性能参数，快速定位网络问题的发生位置。

2、根据权利要求1所述的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：

所述测量方法包括下述具体操作步骤：

(A)选择测量节点，下发测量任务；

(B)协商测量任务；

(C)发送测量数据及控制消息，计算并报告测量结果，模拟播放媒体数据；

(D)协商测量任务结束。

3、根据权利要求2所述的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：

所述测量方法的步骤(A)进一步包括下列操作内容：

(A1)在测量路径上选择若干个关键节点作为测量节点，并在各测量节点中分别设置相应的测试模块，所述关键节点是部署在需要测量传输性能参数的各段传输路径两端的测量节点；其中位于媒体服务器一端的节点为发送节点；

(A2)给发送节点下发测量任务，传递给发送节点的测量任务的信息至少包括媒体数据类型、测量时间长度、测量节点的IPv4或IPv6地址列表及任务号。

4、根据权利要求2所述的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：

所述测量方法的步骤(B)进一步包括下列操作内容：

(B1)发送节点先与它的后继节点，即第一个接收节点建立TCP连接；

(B2)发送节点把任务信息组织成任务通知，通过建立的TCP连接发送给第一个接收节点，然后等待该接收节点的响应消息；

(B3)第一个接收节点接收到任务通知后，先给该任务分配至少包括任务信息存储空间、测量数据UDP接收端口的本地资源，即准备本地环境；如果本地环境准备失败，该接收节点给发送节点发送错误通知；如果本地环境准备成功，第一个接收节点先与它的后继节点、即第二个接收节点协商任务，再根据协商结果给发送节点发回任务响应或错误通知；前者表示协商成功，接收到后继节点的任务响应消息，后者表示协商失败，接收到后继节点的错误通知；该协商过程与发送节点和第一个接收节点协商任务的过程相同，只是在该过程中，第一个接收节点充当发送节点的角色；

(B4)第二个接收节点接收到任务通知后，继续按照上述步骤与它的后继节点协商测量任务，每个后继节点再与它的后继节点按照前述步骤协商测量任务，直至最后一个接收节点；最后一个接收节点不需要与后继节点协商任务，直接根据本地环境的准备结果给其前驱接收节点发回任务响应或错误通知；

(B5)发送节点接收到第一个接收节点的响应消息后查看消息类型，如果是任务响应，表明任务协商成功，开始发送测量数据；如果是错误通知，表明任务协商失败，退出测量任务。

5、根据权利要求2所述的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：

所述测量方法的步骤(C)中进一步包括下列操作内容：

(C1)发送节点判断测量任务是否结束，如果任务没有结束，就根据媒体数据类型生成相应的测量数据，并发送给后继节点；否则，退出测量任务；

(C2)发送节点每次发送完测量数据后，都要判断是否需要发送相应的控制消息，如果需要就发送该消息；

(C3)发送节点根据媒体类型休眠适当的时间，返回步骤(C1)；

(C4)接收节点接收到测量数据后，先向其前驱节点回送测量数据，如果存在后继节点，则再向它的后继节点转发测量数据，然后处理测量数据；

(C5)接收节点接收到控制消息后，先记录这些消息，如果有后继节点，则再转发之；对后处理请求通知或任务结束通知，除了进行上述处理外，接收节点根据记录的包括测量信息数据及测量数据包的到达时间、长度及其它相关信息、媒体数据相关信息计算测量结果，并向管理系统报告；

(C6)在上述测量过程中，所有的接收节点都模拟播放媒体数据；模拟播放的过程中，接收节点根据媒体数据类型对媒体数据进行解码，并记录解码后媒体数据的信息。

6、根据权利要求2所述的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：

所述测量方法的步骤(D)进一步包括下列操作内容：

(D1)测量任务结束时，发送节点停止发送测量数据，并向其后继节点发送任务结束通知；且在接收到后继节点的确认通知后，退出测量任务；

(D2)接收节点接收到任务结束通知后，先向前驱节点发送确认通知，如果存在后继节点，再转发该消息并等待后继节点的确认通知，然后结束本次测量任务，释放该任务资源，并等待下次任务。

7、根据权利要求1所述的分布式流媒体传输性能的测试方法，其特征在于：

所述控制消息包括用于同步消息接收的同步码、用于指明从消息类型字段开始直到消息内容字段结束的字节长度的消息长度、用于标明具体操作类型的消息类型和子消息类型、消息内容的四部分信息，其中消息内容的具体格式取决于消息类型和子消息类型的定义；所述控制消息至少包括任务通知、任务响应、错误通知、确认通知、就绪通知、任务结束通知、任务停止通知、单向丢包率标识通知、单向时延标识通知、吞吐率标识通知、后处理请求通知；

所述测量数据由构成用户数据报协议UDP数据包的净荷的媒体数据和测量信息数据两部分组成，其中媒体数据是封装在实时传输协议RTP数据包中的IPTV流数据，测量信息数据紧跟在RTP数据包后面；其中测量信息数据包括三部分：发送时间、发送时间点偏移和转发时间，发送时间是依据发送节点时钟测量数据的发送时间；发送时间点偏移是发送模块发送测量数据的时间点相对于任务开始时间点所经过的时间，用作测量过程中统一的时间坐标；转发时间是处于测量路径中间的节点转发测量数据的时间，该时间依据转发测量数据的节点的时钟，每经过一个这样的节点，转发时间都被更新。

8、一种用于权利要求1所述测试方法的逐跳转发的分布式流媒体传输性能测试装置，其特征在于：该装置由选择部署在网络上、组成一条测量路径的多个测量节点中设置的各个测试模块所构成，其中设置在第一个节点、即发送节点的测试模块是发送模块，其余节点、即各个接收节点的测试模块都是接收模块，各测量节点的测试模块通过传送测量数据和控制消息完成流媒体传输性能的测试任务；其中：

发送模块，用作测量任务的发起者，其功能包括：接收测量任务，与其后继节点的接收模块协商任务、发送模拟IPTV业务的测量数据、与其后继节点的接收模块进行控制信息的交互；

接收模块，用于接收、转发测量任务，接收、处理、转发测量数据和控制消息，模拟播放媒体数据以及计算测量结果；由四个分别完成各自处理程序的子模块和三个缓存区所组成：即顺序连接的负责接收任务请求、分配任务资源和与后继节点协商任务的主模块，负责存储当前所有任务信息的任务信息缓存区，负责接收并处理前驱节点发送来的测量数据、同时向后继节点转发测量数据的测量模块，负责存储测量模块和播放模块记录的、用于计算测量结果所需数据的相关信息的信息数据缓存区，以及负责计算测量结果的后处理模块；测量模块还顺序连接有：负责存储接收到的媒体数据的媒体数据缓存区和负责模拟播放接收到的媒体数据的播放模块。

9、根据权利要求8所述的分布式流媒体传输性能测试装置，其特征在于：

所述上游节点是指在测量路径中处于某个节点前面的所有测量节点，而下游节点是指处于该节点后面的所有测量节点；其中测量路径中处于某个节点前面的紧邻测量节点为该节点的前驱节点，处于该节点后面的紧邻测量节点为该节点的后继节点。

10、根据权利要求8所述的分布式流媒体传输性能测试装置，其特征在于：

所述测量节点应设置在网络的边缘：广域网和/或城域网的边缘节点、接入网网关、用户机顶盒所在的主机；所述测试模块包括发送模块和接收模块，是安置在测量节点主机内的测试软件包；所述各个测量节点的测试模块通过传输控制协议TCP交换控制消息，通过用户数据报协议UDP发送测量数据。

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