DE10210651A1

DE10210651A1 - Determining transmission quality between two users of packet LAN, measures packet reception instants and intervals between them, for analysis

Info

Publication number: DE10210651A1
Application number: DE10210651A
Authority: DE
Inventors: Olaf Zaencker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Reception instants (t1, t2) of data packets (RTP-P) transmitted in one direction are determined. Intervals between packets (DELTAt) are obtained by continuous subtraction of reception instants associated with pairs of successive data packets. An analysis of the reception instants and/or intervals between packets is carried out.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Analyse der Übertragungsqualität - in der Literatur häufig mit Quality of Service, kurz QoS, bezeichnet - in einem paket-orientierten - insbesondere auf dem IP-Protokoll basierenden - Netzwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to a method for a Analysis of the transmission quality - common in the literature with Quality of Service, QoS for short - in one packet-oriented - especially on the IP protocol based - network according to the preamble of the claim 1.

Aufgrund einer zunehmenden globalen Ausrichtung von Unternehmen nimmt die Nutzung von Telekommunikationsdiensten zur Übermittlung von Sprache und Daten ständig zu. Dies hat zur Folge, dass die durch diese Telekommunikationsdienste verursachten Kosten ständig steigen und zu einem erheblichen Kostenfaktor für die Unternehmen werden, die Möglichkeiten zur Reduzierung dieser Kosten suchen. Eine Möglichkeit Daten kostengünstig und weltweit übermitteln zu können, bieten lokale und globale Computernetzwerke, wie beispielsweise ein "Intranet" oder das "Internet". Hierbei werden auch vermehrt echtzeit-kritische Daten, beispielsweise Sprach- und Videodaten, über derartige lokale und globale paket-orientierte Netzwerke übermittelt. Due to an increasing global orientation of Companies are increasing the use of telecommunications services Transmission of voice and data constantly. This has to Consequence that through these telecommunication services Costs are constantly increasing and becoming significant Cost factors for companies will be the opportunities Seek to reduce these costs. One way data Local ones offer the possibility to transmit worldwide inexpensively and global computer networks such as a "Intranet" or the "Internet". This also increases real-time critical data, such as voice and video data, through such local and global packet-oriented networks transmitted.

Bei einer Übermittlung von echtzeit-kritischen Daten über paket-orientierte Netzwerke liegen in der Regel bedingt durch eine Kombination verschiedenster Einflussfaktoren, wie z. B. das verwendete Netzwerk, das verwendete Übertragungsprotokoll etc., keine konstanten - in der Literatur häufig auch als isochrone - Übertragungsbedingungen vor. Aus den wechselnden, d. h. nicht isochronen, Übertragungsbedingungen resultiert eine Beeinträchtigung der Qualität der übermittelten echtzeit- kritischen Daten. Eine Möglichkeit zur Kompensierung von nicht isochronen Übertragungsbedingungen ist das Vorsehen von sogenannten Empfangsspeichern - in der Literatur auch als Receiver-Buffer bezeichnet - durch welche eine Zwischenspeicherung der empfangenen Daten und anschließend ein isochrones Auslesen der Daten ermöglicht wird. Die Einstellung eines Empfangsspeichers ist dabei immer ein Kompromiss zwischen einer möglichst hohen Kompensation einer nicht isochronen Übertragung der echtzeit-kritischen Daten - und somit einem großen Empfangsspeicher - und einer möglichst geringen Verzögerung der übertragenen Daten - und damit einem kleinen Empfangsspeicher. When real-time critical data is transmitted via packet-oriented networks are usually due to a combination of various influencing factors, such as B. the network used, the transmission protocol used etc., not constant - often in literature as isochronous - transmission conditions. From the changing, d. H. not isochronous, transmission conditions result an impairment of the quality of the transmitted real-time critical data. One way to compensate for isochronous transmission conditions is the provision of so-called receive memories - in the literature also as Designated receiver buffer - by which one Intermediate storage of the received data and then an isochronous Reading the data is made possible. The hiring of a Receive memory is always a compromise between the highest possible compensation of a non-isochronous Transfer of real-time critical data - and thus one large reception memory - and the smallest possible Delay in the transmitted data - and thus a small one Reception memory.

Ein bekanntes Verfahren für die Bestimmung der Übertragungsqualität in einem paket-orientierten Netzwerk ist der sogenannte "Ping" gemäß dem ICMP-Protokoll (Internet Control Message Protocol), bei dem ein Testpaket ausgesendet wird und mittels eines empfangenen Antwortpakets die Übertragungsverzögerung - in der Literatur häufig als "Delay" bezeichnet - im Netzwerk ermittelt wird. Ein Nachteil des Ping-Verfahrens ist, dass für die Ermittlung der Übertragungsqualität herkömmliche Datenpakete und keine Datenpakete für die Übermittlung von echtzeitkritischen Daten - in der Literatur häufig als VoIP-Pakekte (Voice over Internet Protokoll) bezeichnet - verwendet werden. Aufgrund unterschiedlicher Übertragungsmechanismen und damit auch eines unterschiedlichen Netzwerkverhaltens für echtzeitkritische und nicht-echtzeitkritische Datenpakete im Netzwerk können mit dem bekannten Verfahren die besonderen Bedingungen einer isochronen Übertragung nicht ausreichend berücksichtigt werden. A known method for determining the Transmission quality in a packet-oriented network is the so-called "ping" according to the ICMP protocol (Internet Control Message Protocol), in which a test packet is sent out and by means of a received response packet Transmission delay - often referred to in the literature as "delay" - is determined in the network. A disadvantage of the ping process is that for determining the transmission quality conventional data packets and no data packets for the Transmission of real-time critical data - often in the literature referred to as VoIP packages (Voice over Internet Protocol) - be used. Because of different Transmission mechanisms and thus a different one Network behavior for real-time critical and non-real-time critical Data packets in the network can use the known method special conditions of an isochronous transfer be considered sufficiently.

Des weiteren stehen gemäß dem Stand der Technik für die Analyse der Übertragungsqualität nur Daten wie beispielsweise "Bandwidth-Utilization" (beschreibt die benutzte Übertragungsbandbreite in Bezug auf die verfügbare Übertragungsbandbreite), "Packet Loss" (beschreibt die Anzahl der im Netzwerk verlorengegangenen Datenpakete, wobei in der Regel nur die Gesamtzahl der vorlorengegangenen Datenpakete zur Verfügung steht) und der bereits weiter oben beschriebene "Delay" zur Verfügung. In der Regel stehen dabei nur Minimal-, Durchschnitts- und Maximalwerte zur Verfügung, so dass nur zusammenfassende und damit unvollständige Aussagen möglich sind. Eine Analyse des Verlaufs der Übertragungsqualität von echtzeitkritischen Daten ist mit den bekannten Verfahren daher nur unzureichend möglich. Furthermore, according to the state of the art for Analysis of the transmission quality only data such as "Bandwidth-Utilization" (describes the used Transmission bandwidth in relation to the available Transmission bandwidth), "Packet Loss" (describes the number of in the network lost data packets, usually only the Total number of previous data packets available stands) and the "Delay" already described above Available. As a rule, only minimal, Average and maximum values are available, so only summarizing and thus incomplete statements are possible. An analysis of the history of the transmission quality of Real-time critical data is therefore with the known methods insufficiently possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch welches eine Analyse des Verlaufs der Übertragungsqualität von echtzeitkritischen Daten auf einfache Weise möglich ist. The present invention is based on the object Specify procedure by which an analysis of the course the transmission quality of real-time critical data simple way is possible.

Gelöst wird die Aufgabe ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale. The task is solved based on the characteristics of the Preamble of claim 1 by its characterizing Characteristics.

Hierbei werden Empfangszeitpunkte von in einer Richtung übertragenen Datenpaketen ermittelt und Zwischenpaketzeiten durch eine kontinuierliche Subtraktion der Empfangszeitpunkte jeweils zweier aufeinanderfolgender Datenpakete ermittelt. Anhand der Folge von Zwischenpaketzeiten kann auf einfache Weise erkannt werden, ob die Datenpakete isochron, oder nicht isochron transportiert werden. In this case, reception times are in one direction transmitted data packets determined and intermediate packet times a continuous subtraction of the reception times determined two successive data packets. On the basis of the sequence of intermediate package times can easily Way to be recognized whether the data packets is isochronous or not to be transported isochronously.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren mit nur geringem Aufwand in bereits bestehende Systeme implementiert und dabei systemunabhängig, d. h. netzwerk- und endgeräteunabhängig, verwendet werden kann. A major advantage of the method according to the invention is that the inventive method with only implemented in existing systems with little effort and independent of the system, d. H. network and device-independent, can be used.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified.

Ein Vorteil von in den Unteransprüchen definierten Ausgestaltungen der Erfindung besteht unter anderem darin, dass durch die Verwendung von für eine Übermittlung von echtzeit-kritischen Daten vorgesehenen RTP-Datenpakten - im Gegensatz zum Verfahren nach dem Stand der Technik - die besonderen Bedingungen einer isochronen Übertragung ohne zusätzlichen Aufwand in Form von Instanzen zur Protokolldekodierung, etc. berücksichtigt werden. An advantage of defined in the subclaims Embodiments of the invention include that the use of for a transmission of real-time critical data provided RTP data packets - in contrast to State-of-the-art processes - the special ones Conditions of an isochronous transfer without additional effort in the form of instances for protocol decoding, etc. be taken into account.

Ein weiterer Vorteil von in den Unteransprüchen definierten Ausgestaltungen der Erfindung besteht unter anderem darin, dass durch die Verwendung der Häufigkeitsverteilung als ein mathematischer Ausdruck der Varianz - wird in der Literatur in diesem Zusammenhang häufig auch als Jitter bezeichnet - der ermittelten Zwischenpaketzeiten auf einfache Weise eine Analyse des Verlaufs der Datenübermittlung ermöglicht wird. So kennzeichnet eine häufige, jedoch geringe Varianz der Zwischenpaketzeiten ungleichmäßige Echtzeit-Übertragungsbedingungen, die jedoch in der Regel unkritisch ist. Eine starke Varianz hingegen führt schon bei einem einmaligen Auftreten einer die zulässige Toleranzgrenze überschreitenden Zwischenpaketzeit zu einer in jedem Fall messbaren und beispielsweise bei Sprachdaten auch zu einer hörbaren Störung. Another advantage of defined in the subclaims Embodiments of the invention include that by using the frequency distribution as a mathematical expression of variance - is used in literature often referred to as jitter in this context - of the determined intermediate package times in a simple manner Analysis of the course of data transmission is made possible. This characterizes a frequent but small variance of the Interim parcel times uneven Real-time transmission conditions, which, however, are usually not critical. A strong Variance, however, leads to a single occurrence one that exceeds the permissible tolerance limit Intermediate package time at a measurable in any case and for example with speech data also to an audible disturbance.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Netzwerk-Management-System kann der Aufwand für die Auslegung und Administration von Netzwerken basierend auf der Analyse von Zwischenpaketzeiten von echtzeit-kritischen Datenpaketen erheblich reduziert werden. By using the method according to the invention in A network management system can be the hassle for that Design and administration of networks based on the Analysis of intermediate package times of real-time critical ones Data packets can be significantly reduced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing.

Dabei zeigen: Show:

Fig. 1 ein Strukturbild zur schematischen Darstellung der wesentlichen am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten Funktionseinheiten; FIG. 1 shows functional units is a structural diagram for the schematic representation of the essential involved in the process of this invention;

Fig. 2 eine Häufigkeitsverteilung von ermittelten Zwischenpaketzeiten mit separater Darstellung der beiden, zu einer Verbindung gehörenden Übertragungsrichtungen; 2 shows a frequency distribution of determined intermediate packet times with a separate representation of the two transmission directions belonging to a connection;

Fig. 3 eine Jitterverteilung von ermittelten Zwischenpaketzeiten mit separater Darstellung der beiden, zu einer Verbindung gehörenden Übertragungsrichtungen; Fig. 3 is a jitter distribution of determined inter-packet times with separate representation of the two belonging to a compound transmission directions;

Fig. 4 eine zeitlich gezoomte Darstellung der Jitterverteilung; . Figure 4 is a zoomed view of the time jitter;

Fig. 5 eine Darstellung eines Kommunikationsmusters für die Übertragung von echtzeit-kritischen Daten; und Figure 5 is a diagram of a communication pattern for the transmission of real-time-critical data. and

Fig. 6 eine zeitlich gezoomte Darstellung des Kommunikationsmusters. Fig. 6 is a time zoomed display of communication pattern.

Fig. 1 zeigt ein Strukturbild zur schematischen Darstellung der wesentlichen am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten Funktionseinheiten. Hierbei sind an ein lokales Netzwerk LAN zwei Endgeräte Tln-A, Tln-B angeschlossen, die über das lokale Netzwerk LAN echtzeit-kritische Daten, beispielsweise Sprach- oder Videodaten - austauschen. Die Endgeräte Tln-A, Tln-B können dabei - wie exemplarisch dargestellt - Telefone für einen direkten Anschluss an das lokale Netzwerk LAN - sogenannte IP-Phones - sein, es können jedoch auch PC-basierte Clients, über entsprechende Adapter an das lokale Netzwerk LAN angeschlossene Schnurlos-Geräte, Gateways, Router, MCUs (Multipoint Control Units), oder allgemein auf Datenverarbeitungseinrichtungen ablaufende, die Übermittlung der echtzeitkritischen Daten steuernde Applikationen sein. Eine Übermittlung der echtzeit-kritischen Daten über das lokale Netzwerk LAN erfolgt auf Basis des bekannten RTP-Protokolls (Real Time Protocol). Beispielhaft sind für jede Übertragungsrichtung zwei, die echtzeit-kritischen Daten enthaltene RTP-Datenpakete RTP-P dargestellt. Fig. 1 shows a structure diagram schematically illustrating the process of the invention substantially at the involved entities. In this case, two terminals Tln-A, Tln-B are connected to a local area network LAN and exchange real-time-critical data, for example voice or video data, over the local area network LAN. The terminals Tln-A, Tln-B can - as shown as an example - be telephones for a direct connection to the local area network LAN - so-called IP phones - but they can also be PC-based clients via appropriate adapters to the local area network LAN-connected cordless devices, gateways, routers, MCUs (multipoint control units), or general applications that run on data processing devices and control the transmission of the real-time-critical data. The real-time critical data is transmitted via the local network LAN on the basis of the known RTP protocol (Real Time Protocol). Two RTP data packets RTP-P containing the real-time-critical data are shown as examples for each transmission direction.

Durch eine am lokalen Netzwerk LAN angeschlossene Analyseeinrichtung ANA werden für jede Übertragungsrichtung separat, d. h. für die Übertragung vom ersten Endgerät Tln-A zum zweiten Endgerät Tln-B und für die Übertragung vom zweiten Endgerät Tln-B zum ersten Endgerät Tln-A, die Empfangszeitpunkte t1, t2 von an der Analyseeinrichtung ANA empfangenen RTP-Datenpaketen RTP-P ermittelt. Die Empfangszeitpunkte t1, t2 sind dabei beispielhaft nur für die Übertragung vom ersten Endgerät Tln-A zum zweiten Endgerät Tln-B dargestellt. Die Ermittlung der Empfangszeitpunkte t1, t2 der RTP-Datenpakete RTP-P erfolgt dabei mit einer Auflösung von bis zu 10 Mikrosekunden. Die RTP-Datenpakete RTP-P kommen üblicherweise in zeitlichen Abständen von mehreren 10 ms (in den nochfolgenden Beispielen, z. B. in Abständen von ca. 35 ms bzw. 72 ms) beim Empfänger an (der konkrete Wert ist abhängig vom verwendeten Übertragungssystem). Um das Verhalten eines Netzwerkes an Hand der Abweichungen von diesem Zeitraster (also dem Jitter) beurteilen zu können, müssen die Abweichungen hinreichend genau erkannt werden können, was eine entsprechend genaue Erfassung der Empfangszeitpunkte t1, t2 der RTP-Datenpakete RTP- P voraussetzt. Um beispielsweise Abweichungen auf 1 Promille (bezogen auf die o. g. absoluten Werte) genau erkennen zu können, ist daher eine Auflösung von 10 Mikrosekunden sinnvoll. Durch die Ermittlung der Empfangszeitpunkte t1, t2 der RTP- Datenpakete RTP-P und nicht der Laufzeit - für deren Bestimmung sowohl am Sender, als auch am Empfänger gemessen werden müsste - kann das erfindungsgemäße Verfahren und damit die Ermittlung der Empfangszeitpunkte t1, t2 an einer beliebigen Stelle im lokalen Netzwerk LAN durchgeführt werden. Wird, bezogen auf eine Übertragungsrichtung an zwei unterschiedlichen Stellen im lokalen Netzwerk LAN zeitgleich gemessen, kann aus der Veränderung der Zwischenpaketzeiten Δt, d. h. des Jitters, unmittelbar der Einfluss der betrachteten Übertragungsstrecke ermittelt werden. Die unterschiedlichen Stellen zur Messung können dabei auch die Endgeräte Tln-A und Tln-B sein. Through a LAN connected to the local network ANA analysis devices are separate for each direction of transmission, d. H. for the transmission from the first terminal Tln-A to second terminal Tln-B and for the transmission of the second Terminal Tln-B to the first terminal Tln-A, the times of reception t1, t2 of those received at the analysis device ANA RTP data packets RTP-P determined. The reception times are t1, t2 exemplary only for the transmission from the first Terminal Tln-A shown to the second terminal Tln-B. The Determination of the reception times t1, t2 of the RTP data packets RTP-P takes place with a resolution of up to 10 Microseconds. The RTP data packets RTP-P usually come in time intervals of several 10 ms (in the following Examples, e.g. B. at intervals of approximately 35 ms or 72 ms) Recipient (the specific value depends on the used Transmission system). To the behavior of a network Hand of the deviations from this time grid (i.e. the jitter) To be able to assess the deviations must be sufficient can be recognized exactly what a correspondingly accurate Detection of the reception times t1, t2 of the RTP data packets RTP P assumes. For example, deviations to 1 per mille (based on the above-mentioned absolute values) resolution of 10 microseconds makes sense. By determining the reception times t1, t2 of the RTP Data packets RTP-P and not the runtime - for their Determination can be measured on both the transmitter and the receiver would - can the inventive method and thus the Determination of the reception times t1, t2 at any one Location in the local network LAN. Becomes, related to a transmission direction on two different ones Locations measured in the local network LAN at the same time, can the change in the interpackage times Δt, d. H. the jitter, immediately the influence of the considered transmission link be determined. The different places for measurement can also be the terminals Tln-A and Tln-B.

In einem nächsten Schritt werden wiederum für beide Übertragungsrichtungen separat Zwischenpaketzeiten Δt durch eine kontinuierliche Subtraktion der Empfangszeitpunkte t1, t2 jeweils zweier aufeinanderfolgender RTP-Datenpakete RTP-P ermittelt. Eine aus den Empfangszeitpunkten t1, t2 resultierende Zwischenpaketzeit Δt ist dabei beispielhaft nur für die Übertragung vom ersten Endgerät Tln-A zum zweiten Endgerät Tln-B dargestellt. Anhand der Folge der Zwischenpaketzeiten Δt kann auf einfache Weise erkannt werden, ob die RTP-Datenpakete RTP-P isochron (also ohne Jitter), oder nicht isochron (also mit einem Jitter) transportiert werden. Folgende Jitter- Parameter sind dabei ausschlaggebend für die Beurteilung der Übertragungsqualität:

- absolute Beträge aller, innerhalb der Übertragung der echtzeit-kritischen Daten auftretenden Zwischenpaketzeiten Δt und deren Varianz (Jitter), und
- die Häufigkeit aller, innerhalb der Übertragung der echtzeitkritischen Daten auftretenden Beträge von Zwischenpaketzeiten Δt.

In a next step, intermediate packet times Δt are again determined separately for both transmission directions by continuous subtraction of the reception times t1, t2 of two successive RTP data packets RTP-P. An intermediate packet time Δt resulting from the reception times t1, t2 is shown by way of example only for the transmission from the first terminal Tln-A to the second terminal Tln-B. Based on the sequence of the intermediate packet times Δt, it can be easily recognized whether the RTP data packets RTP-P is isochronous (ie without jitter) or not isochronous (i.e. with jitter). The following jitter parameters are decisive for the assessment of the transmission quality:

- absolute amounts of all intermediate packet times Δt and their variance (jitter) occurring within the transmission of the real-time critical data, and
- The frequency of all amounts of intermediate packet times Δt occurring within the transmission of the real-time critical data.

So kennzeichnet eine häufige, jedoch geringe Varianz der Zwischenpaketzeiten Δt ungleichmäßige Echtzeit-Übertragungsbedingungen, die jedoch in der Regel unkritisch ist. Eine starke Varianz hingegen führt schon bei einem einmaligen Auftreten einer die zulässige Toleranzgrenze überschreitenden Zwischenpaketzeit Δt zu einer in jedem Fall messbaren und insbesondere bei Sprachdaten zu einer hörbaren Störung. This characterizes a frequent but small variance of the Intermediate packet times Δt uneven Real-time transmission conditions, which, however, are usually not critical. A strong variance, however, leads to a one-off Occurrence of a tolerance that exceeds the permissible limit Intermediate packet time Δt to a measurable and especially with speech data on an audible disturbance.

Die Folge von Zwischenpaketzeiten Δt kann dabei entweder online durch die Analyseeinrichtung ANA angezeigt werden, oder die Empfangszeitpunkte t1, t2 und/oder die Zwischenpaketzeiten Δt können in einer Datenbasis DB zwischengespeichert werden. In diesem Fall können die Empfangszeitpunkte t1, t2 und/oder die Zwischenpaketzeiten Δt durch eine separate - nicht dargestellte - Auswerteeinrichtung aus der Datenbasis DB ausgelesen und offline für eine Ausgabe an einer optischen Ausgabeeinrichtung aufbereitet werden. The sequence of intermediate packet times Δt can either are displayed online by the ANA analysis device, or the reception times t1, t2 and / or the intermediate packet times Δt can be buffered in a database DB. In this case, the reception times t1, t2 and / or the intermediate packet times Δt by a separate - not shown - evaluation device from the database DB read out and offline for an output on an optical Output device are prepared.

Eine für eine Auswertung geeignete Darstellung der Empfangszeitpunkte t1, t2 und/oder die Zwischenpaketzeiten Δt kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen, die im folgenden kurz dargestellt werden. A representation of the Receiving times t1, t2 and / or the intermediate packet times Δt can be done in different ways, as follows are briefly presented.

Fig. 2 zeigt eine Häufigkeitsverteilung der ermittelten Zwischenpaketzeiten Δt für die Übertragung von RTP-Datenpaketen RTP-P vom ersten Endgerät Tln-A zum zweiten Endgerät Tln-B (in der oberen Hälfte des Diagramms) und für die Übertragung von RTP-Datenpaketen RTP-P vom zweiten Endgerät Tln-B zum ersten Endgerät Tln-A (in der unteren Hälfte des Diagramms). Hierbei ist auf der x-Achse die Zwischenpaketzeit Δt in Millisekunden und auf der y-Achse die Häufigkeit des Auftretens einer Zwischenpaketzeit Δt in % aufgetragen. Für die Hervorhebung von Maxima ist für die y-Achse ein logarithmischer Maßstab gewählt worden. Alternativ zum nichtlinearen logarithmischen Maßstab kann auch ein linearer Maßstab verwendet werden. Ebenfalls kann alternativ zur prozentualen Darstellung eine Darstellung unter Verwendung der Absolutwerte der Häufigkeit verwendet werden. Fig. 2 shows a frequency distribution of the determined inter-packet times .DELTA.t for the transmission of RTP data packets RTP-P from the first terminal Tln-A to the second terminal Tln-B (in the upper half of the diagram) and for the transmission of RTP data packets RTP P from the second terminal Tln-B to the first terminal Tln-A (in the lower half of the diagram). The intermediate packet time Δt in milliseconds is plotted on the x-axis and the frequency of the occurrence of an intermediate packet time Δt in% is plotted on the y-axis. A logarithmic scale has been chosen for the y-axis to highlight maxima. As an alternative to the non-linear logarithmic scale, a linear scale can also be used. As an alternative to the percentage representation, a representation using the absolute values of the frequency can also be used.

Das in der Figur dargestellte Übertragungssystem weist dabei eine, durch signifikante Häufung (Maximum) gekannzeichente durchschnittliche Zwischenpaketzeit Δt von ca. 36 ms auf. The transmission system shown in the figure shows a characterized by significant accumulation (maximum) average intermediate packet time Δt of approx. 36 ms.

Hierbei können folgende einzeln oder kombiniert auftretenden Kriterien für die Beurteilung einer guten Übertragungsqualität für echtzeit-kritische Daten abgeleitet werden:

- es dürfen keine Beträge von Zwischenpaketzeiten Δt auftreten, die einen definierten Maximalwert (der typisch für und damit abhängig vom jeweils verwendeten System ist und immer oberhalb des Maximums der Häufigkeitsverteilung liegt) überschreiten, und
- es muss ein ausgeprägtes, signifikantes Maximum bei der Häufigkeit der Beträge der Zwischenpaketzeiten Δt geben.

The following individual or combined criteria for assessing good transmission quality for real-time-critical data can be derived:

- There may be no amounts of intermediate packet times Δt that exceed a defined maximum value (which is typical of and therefore dependent on the system used and is always above the maximum of the frequency distribution), and
- There must be a pronounced, significant maximum in the frequency of the amounts of the intermediate packet times Δt.

Die Häufigkeitsverteilung der ermittelten Zwischenpaketzeiten Δt stellt - bei Betrachtung ohne dazwischenliegende Übertragungsstrecke - somit einerseits einen messtechnischen Fingerabdruck (Lage der Maxima) eines Übertragungssystems dar, andererseits erlaubt die Häufigkeitsverteilung durch die Berücksichtigung aller Einzelwerte einen summarischen Blick auf die Übertragungsqualität des Übertragungssystems. The frequency distribution of the determined interpackage times Δt represents - when viewed without intervening Transmission path - on the one hand, a metrological one Fingerprint (location of the maxima) of a transmission system, on the other hand, the frequency distribution by Taking all individual values into account a summary look at the transmission quality of the transmission system.

Das Verfahren bietet dabei die folgenden Vorteile:

- Man erhält einen qualifizierten Überblick über die Übertragungsqualität unter Berücksichtigung der Häufigkeit von Störungen - d. h. Abweichungen vom Maxima - im Gegensatz zu zusammenfassenden und unvollständigen Aussagen, die z. B. bei einer bloßen Berücksichtigung von Minimal, Durchschnitts, oder Maximalwerten entstehen;
- Es ist eine Beurteilung selbst kleinster, ggf. nur einmal auftretenden Störungen in Form zu großer Zwischenpaketzeiten Δt möglich; und
- Durch die hohe zeitliche Auflösung der Empfangszeitpunkte t1, t2 ist eine exakte Bestimmung des Systemverhaltens möglich.

The process offers the following advantages:

- You get a qualified overview of the transmission quality, taking into account the frequency of disturbances - ie deviations from the maxima - in contrast to summarizing and incomplete statements that e.g. B. arise from a mere consideration of minimum, average, or maximum values;
- It is possible to assess even the smallest of faults, which may only occur once, in the form of excessive intermediate packet times Δt; and
- Due to the high temporal resolution of the reception times t1, t2, an exact determination of the system behavior is possible.

Fig. 3 zeigt eine zeitliche Abfolge und Verteilung der ermittelten Zwischenpaketzeiten Δt für die Übertragung von RTP- Datenpaketen RTP-P vom ersten Endgerät Tln-A zum zweiten Endgerät Tln-B (in der oberen Hälfte des Diagramms) und für die Übertragung von RTP-Datenpaketen RTP-P vom zweiten Endgerät Tln-B zum ersten Endgerät Tln-A (in der unteren Hälfte des Diagramms). Hierbei ist auf der x-Achse der zeitliche Verlauf der Datenübertragung und auf der y-Achse die Zwischenpaketzeiten Δt in Millisekunden aufgetragen. Fig. 3 is a timing and distribution shows the inter-packet times determined .DELTA.t for the transmission of RTP data packets RTP-P from the first terminal Tln-A to the second terminal Tln-B (in the upper half of the diagram) and for the transmission of RTP Data packets RTP-P from the second terminal Tln-B to the first terminal Tln-A (in the lower half of the diagram). Here, the temporal course of the data transmission is plotted on the x-axis and the intermediate packet times Δt in milliseconds are plotted on the y-axis.

Fig. 4 zeigt eine zeitlich gezoomte Abfolge und Verteilung der ermittelten Zwischenpaketzeiten Δt für die Übertragung von RTP-Datenpaketen RTP-P vom ersten Endgerät Tln-A zum zweiten Endgerät Tln-B (in der oberen Hälfte des Diagramms) und für die Übertragung von RTP-Datenpaketen RTP-P vom zweiten Endgerät Tln-B zum ersten Endgerät Tln-A (in der unteren Hälfte des Diagramms). Hierbei ist auf der x-Achse der zeitlich gezoomte Verlauf der Datenübertragung und auf der y- Achse die Zwischenpaketzeiten Δt in Millisekunden aufgetragen. Mittels der gezoomten Darstellung besteht die Möglichkeit gezielt bestimmte kritische Zeitbereiche zu betrachten. Fig. 4 is a time zoomed sequence and distribution shows the determined inter-packet times .DELTA.t for the transmission of RTP data packets RTP-P from the first terminal Tln-A to the second terminal Tln-B (in the upper half of the diagram) and for the transmission of RTP Data packets RTP-P from the second terminal Tln-B to the first terminal Tln-A (in the lower half of the diagram). The time-zoomed course of the data transmission is plotted on the x-axis and the intermediate packet times Δt in milliseconds are plotted on the y-axis. With the zoomed display, it is possible to view specific critical time ranges.

Das in den Figuren dargestellte Übertragungssystem weist dabei eine durchschnittliche Zwischenpaketzeit Δt von ca. 75 ms auf. The transmission system shown in the figures has an average intermediate packet time Δt of approx. 75 ms on.

Aus den Darstellungen nach Fig. 3 und Fig. 4 können folgende einzeln oder kombiniert auftretenden Kriterien für die Beurteilung einer guten Übertragungsqualität für echtzeitkritische Daten abgeleitet werden:

- optimal wäre ein geradliniger, waagerechter zeitlicher Verlauf der richtungsbezogenen Zwischenpaketzeiten Δt (entspricht dem Maximum in der Häufigkeitsverteilung gemäß Fig. 2), und
- Abweichungen vom idealen, geradlinigen zeitlichen Verlauf der richtungsbezogenen Zwischenpaketzeiten Δt sind nur innerhalb einer system- und/oder endgerätetypischen Toleranzgrenze zulässig, wobei die Toleranzgrenze immer oberhalb des Maximums in der Häufigkeitsverteilung einer ungestörten Datenübertragung nach Fig. 2 festgelegt ist.

May be prepared from the representations according to Figures 3 and 4, the following individually or combined criteria occurring for assessing a good transmission quality for real-time critical data can be derived..:

- A straight, horizontal time course of the direction-related intermediate packet times Δt (corresponds to the maximum in the frequency distribution according to FIG. 2) would be optimal, and
- Deviations from the ideal, straight-line course of the direction-related intermediate packet times Δt are only permissible within a tolerance limit typical of the system and / or terminal, the tolerance limit always being set above the maximum in the frequency distribution of undisturbed data transmission according to FIG. 2.

Das Verfahren bietet dabei die folgenden Vorteile:

- es ist eine Beurteilung des Charakters der Abweichungen vom Optimalwert der Paketzwischenzeit Δt (z. B. zeitliche gehäuft, gleichmäßig bzw. sporadisch verteilt) möglich; und
- es besteht die Möglichkeit auf einfache Weise eine zeitliche Korrelation der Abweichungen mit anderen Ereignissen im lokalen Netzwerk LAN herstellen.

The process offers the following advantages:

- It is possible to assess the character of the deviations from the optimal value of the intermediate parcel time Δt (e.g. over time, evenly or sporadically distributed); and
- It is possible to easily establish a temporal correlation of the deviations with other events in the local area network LAN.

Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Kommunikationsmusters für die Übertragung von echtzeit-kritischen Daten im lokalen Netzwerk LAN. Diese Darstellung ist insbesondere dafür geeignet, eine aus der Varianz der Übertragungsbedingungen resultierende Unterbrechung der Übertragung von echtzeitkritischen Daten, hier insbesondere von Sprachdaten aufzuzeigen. Hierbei sind auf der x-Achse der zeitliche Verlauf der Datenübertragung und auf der y-Achse zwei diskrete, den beiden an der Datenübertragung beteiligten sendenden Endgeräten Tln-A, Tln-B entsprechende Position aufgetragen. Fig. 5 is an illustration showing a communication pattern according to the invention for transmitting real-time-critical data in the local network LAN. This representation is particularly suitable for showing an interruption in the transmission of real-time-critical data, in particular voice data, resulting from the variance of the transmission conditions. Here, the temporal course of the data transmission is plotted on the x-axis and two discrete positions corresponding to the two transmitting terminals Tln-A, Tln-B involved in the data transmission are plotted on the y-axis.

Fig. 6 zeigt eine zeitlich gezoomte Abfolge Darstellung des erfindungsgemäßen Kommunikationsmusters. Mittels der gezoomten Darstellung besteht die Möglichkeit gezielt bestimmte kritische Zeitbereiche zu betrachten. Fig. 6 is a time sequence diagram shows zoomed of communication pattern according to the invention. With the zoomed display, it is possible to view specific critical time ranges.

Das in Fig. 6 dargestellte Übertragungssystem weist dabei eine durchschnittliche Zwischenpaketzeit Δt von ca. 35 ms auf. The transmission system shown in FIG. 6 has an average intermediate packet time Δt of approximately 35 ms.

Bei beiden Darstellungen wird jedes gemessene RTP-Datenpaket RTP-P auf der, dem sendenden Endgerät Tln-A, Tln-B zugeordneten, d. h. auf einer durch den entsprechenden diskreten y-Wert gebildeten, waagerechten Linie mit einem, dem gemessenen Empfangszeitpunkt t1, t2 entsprechenden x-Wert als Punkt dargestellt. Durch ein Verbinden der eingetragenen diskreten Werte in zeitlich aufsteigender Reihenfolge entsteht so ein kontinuierliches Liniendiagramm, welches im Falle einer idealen, ungestörten Datenübertragung die Form einer streng alternierenden Folge annimmt. Für den Fall, dass nur eines der beiden Endgeräte Tln-A, Tln-B sendet, entsteht eine waagrechte Linie bei den diskreten Werten für das erste oder das zweite Endgerät Tln-A, Tln-B In both representations, each measured RTP data packet is RTP-P on the, the sending terminal Tln-A, Tln-B assigned, d. H. on one by the corresponding discrete y value formed, horizontal line with one, the measured Receiving time t1, t2 corresponding x-value as a point shown. By connecting the entered discrete values in an ascending order continuous line diagram, which in the case of an ideal, undisturbed data transmission the form of a strict alternating sequence assumes. In the event that only one of the two A Tln-A, Tln-B sends a horizontal line the discrete values for the first or the second Terminal Tln-A, Tln-B

Um die wesentlichen, Störungen der Übertragungsqualität kennzeichnenden Details besser hervorheben zu können, kann alternativ ein Filter implementiert werden. In der graphischen Darstellung könnte dieser Filter durch einen dritten, zwischen den beiden, die sendenden Endgeräte Tln-A, Tln-B repräsentierenden diskreten Werten liegenden, diskreten Wert auf der y-Achse realisiert werden. Die graphische Darstellung könnte dann wie folgt variiert werden:

- In Fällen einer gestörten Datenübertragung, in denen die Paketzwischenzeiten Δt oberhalb des durch den - konfigurierbaren - Filter bestimmten maximalen Wertes liegen, bleibt die Darstellung unverändert, d. h. in Abhängigkeit davon welche Station zu welchem Zeitpunkt sendet, entsteht ein kontinuierliches, jedoch ungleichmäßiges Liniendiagramm zwischen den diskreten Werten für das erste und das zweite Endgerät Tln-A, Tln-B oder waagrechte Linien bei den diskreten Werten für das erste oder das zweite Endgerät Tln-A, Tln-B;
- In Fällen einer ungestörten Datenübertragung, gekennzeichnet durch ein kontinuierliches und gleichmäßiges Liniendiagramm, in denen die Paketzwischenzeiten Δt unterhalb des durch den Filter bestimmten maximalen Wertes liegen, werden die Empfangszeitpunkte t1, t2 und damit auch das daraus resultierende Liniendiagramm auf dem dritten, mittleren waagrechten Linie aufgetragen. Somit entsteht für die Bereiche ungestörter Datenübertragung statt einer alternierenden Folge eine waagerechte Linie.

A filter can alternatively be implemented in order to be able to better emphasize the essential details characterizing disturbances in the transmission quality. In the graphic representation, this filter could be realized by a third discrete value on the y-axis, which lies between the two discrete values representing the transmitting terminals Tln-A, Tln-B. The graphical representation could then be varied as follows:

- In cases of disturbed data transmission, in which the packet intermediate times Δt are above the maximum value determined by the - configurable - filter, the display remains unchanged, i.e. depending on which station transmits at which time, a continuous but non-uniform line diagram arises between the discrete values for the first and the second terminal Tln-A, Tln-B or horizontal lines for the discrete values for the first or the second terminal Tln-A, Tln-B;
- In cases of undisturbed data transmission, characterized by a continuous and even line diagram, in which the packet intertimes Δt are below the maximum value determined by the filter, the reception times t1, t2 and thus the resulting line diagram on the third, middle horizontal line applied. This creates a horizontal line for the areas of undisturbed data transmission instead of an alternating sequence.

Aus den Darstellungen nach Fig. 5 und Fig. 6 kann folgendes Kriterium für die Beurteilung einer guten Übertragungsqualität für echtzeit-kritische Daten abgeleitet werden:

- eine Abweichung von einem streng alternierenden Charakter der Folge bedeuten Schwankungen der Übertragungsqualität in Form bereits messbarer, jedoch noch nicht hörbarer, oder aber messbarer und hörbarer Störungen.

.. From the representations according to Figures 5 and 6, the following criterion can be derived for assessing a good transmission quality for real-time-critical data:

- A deviation from a strictly alternating character of the sequence means fluctuations in the transmission quality in the form of measurable but not yet audible or measurable and audible interference.

Das Verfahren bietet dabei die folgenden Vorteile:

- es ist eine Visualisierung von Unterbrechungen der Datenübertragung möglich; und
- es besteht die Möglichkeit einer anschaulichen Beurteilung der Isochronität der Datenübertragung.

The process offers the following advantages:

- It is possible to visualize data transmission interruptions; and
- There is the possibility of a clear assessment of the isochronicity of the data transmission.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Verwendung in einem Netzwerk-Management-System geeignet. Hierbei können die ermittelten Daten entweder von einem Netzwerkadministrator für manuelle Netzwerk-Management-Maßnahmen herangezogen werden, oder alternativ für eine automatische Fehleranalyse und -behebung sowie für eine automatische Netzwerk- und Performance-Konfiguration herangezogen werden. The inventive method is particularly for Suitable for use in a network management system. in this connection can the determined data either from a Network administrator for manual network management measures can be used, or alternatively for an automatic Error analysis and correction as well as for an automatic network and performance configuration can be used.

Claims

1. Method for analyzing the transmission quality in a packet-oriented network (LAN), at least a first and a second terminal (Tln-A, Tln-B) being connected to the packet-oriented network (LAN),
in which real-time-critical data is transmitted bidirectionally between the first and the second terminal (Tln-A, Tln-B) by means of a transmission protocol designed for the transmission of real-time-critical data via data packets (RTP-P),
characterized by
receiving times (t1, t2) of data packets transmitted in one direction (RTP-P) are determined,
that intermediate packet times (Δt) are determined by continuous subtraction of the reception times (t1, t2) of two successive data packets (RTP-P), and
that an evaluation of the determined reception times (t1, t2) and / or intermediate packet times (Δt) is carried out.

2. The method according to claim 1, characterized, that the transmission protocol is the RTP protocol (Real Time Protocol) and the data packets (RTP-P) are RTP data packets are.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the evaluation based on the frequency distribution of the intermediate packet times (Δt) determined.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the evaluation based on the variance of the determined Intermediate packet times (Δt) take place.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the reception times (t1, t2) and / or Inter-packet times (Δt) through a packet-oriented network (LAN) connected analysis device (ANA) can be determined.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that the reception times (t1, t2) and / or Intermediate packet times (Δt) by one of the terminals (Tln-A, Tln-B) be determined.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the reception times (t1, t2) and resulting therefrom also the intermediate packet times (Δt) with a time Minimum resolution can be determined which is smaller than that Typical intermediate packet times (Δt) that usually occur.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the determined reception times (t1, t2) and / or Intermediate packet times (Δt) in a database (DB) be cached.

9. The method according to claim 8, characterized, that the determined reception times (t1, t2) and / or Intermediate packet times (Δt) by a separate evaluation device read from the database (DB) and sent for output be processed by an optical output device.

10. Use of the method according to claim 1 in one Network Management System.