专利名称：监控宽带服务质量的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络的异步传输模式(ATM)的监控。更实际地，本发明涉及ATM网络的点对点的服务质量(QoS)的运行监控。
在ATM论坛标准-业务管理规范第4版中(ATM论坛/95-0013R10,1996年2月)，定义了一组特征为ATM网络中的连接的点对点性能的QoS参数。当通过一个ATM网络建立一个连接时，用户可以和网络协商描述该连接的QoS参数集。特定的QoS参数集与用户要求网络提供的服务类型有关。这些服务类型包括恒定比特率(CBR)、可变比特率(VBR)、可用比特率(ABR)、以及未定义比特率(UBR)。
具体地说，通过一呼叫许可控制程序，用户发出在网络中建立一个新连接的请求信号，并且网络根据具体的QoS参数和可用网络资源来决定接受或拒绝建立该新连接请求。通常，如果网络确定可用网络资源能足够满足具体的QoS时，网络就接受一个新连接。如果网络接受一个新连接，则网络毫无疑问会同意一个通信协议，该通信协议要求只要连接中的通信业务符合协商的通信协议，网络就要保持规定的QoS。
支持一个连接的协商通信业务协议强调了监控和校验由ATM网络提供的实际的QoS的需要。
现存的监控连接中的QoS的方法要求用户通过在ATM的适应层(AAL)或更高协议层交换监控信息来测量连接的点对点性能。例如，用户通过交换定时信息来测量用于一个连接中的信元传输的点对点延迟。
然而，现有的监控连接的QoS的方法仍存在一些缺点。首先，ATM网络交换机、路由器、和网桥只能访问信元标题，而不是信元有效负荷。更进一步，ATM网络不能将信元标题用于性能监控，因为信元标题被设计得简单而短小以使快速完成信元交换或中继成为可能。最后，为了减少ATM交换机中的处理，一个ATM信元有意地被设计为不支持信元标题字段，该信元标题字段包含性能监控信息，如信元序列号和时间标志。
第二，当实施QoS监控时，网络管理系统为了获得性能监控信息，通常要轮询ATM交换机。但是，由网络管理系统收集的性能监控信息通常对每个交换机是特定的，并且不包括点对点的QoS监控信息。
第三，网络操作员通常使用特殊的高速测试设备来测试和监控一个ATM网络内的连接。但是，现有的用于宽带网络如ATM网络的测试设备一般都很昂贵且使用复杂，更适用于受控试验室测试而不适用于大规模现场应用。
ITU-T Rec.1.610,B-ISDN操作和维护原理和基础，Geneva 1995年7月，定义了一种监控方法，该方法被称为用于ATM网络的运行性能监控的操作和维护方法(OAM)。OAM方法在用户生成的信元块间插入OAM信元。为了使用OAM方法，ATM交换必须能够识别OAM信元且必须能将其中继给用户信元。当一个用作端点节点的交换机接收到一个OAM信元时，该交换机处理这个OAM信元并将其监控信息插入一个新的OAM信元，该交换机接着反向传输该新的OAM信元。部分原因是OAM方法涉及的附加过程和信元处理都比较复杂，大部分现有的ATM交换机都还不支持这些功能。
而且，为了降低成本及将网络管理功能集成在一个单一的硬件平台上，其余的ATM交换机试附图使用标准计算机如个人计算机(PC)来实现用于监控一个连接或一组连接中的点对点QoS的监控系统。但是，由于PC的多任务操作环境，其它任务如用户的应用程序、屏幕保护、磁盘缓存甚至鼠标移动都会和监控系统竞争CPU周期，因此，就会限制监控测量的准确性和连续性，而监控系统本身是对时间很敏感的。
例如监控系统必须在即将出局信元发送到网络之前对该出局信元加上时间标记，类似地，监控系统在从网络接收到入局信元时也必须对该入局信元加上时间标记。但是，PC操作系统的资源共享则有可能使监控系统在计算时间标记时不准确。特别是，当一个入局信元到达时监控系统不能立即计算时间标记，也不能在传输出局信元之前立即计算时间标记，其部分原因是因为PC操作系统可能已经将当前的CPU周期分配给其它的任务，使得监控系统必须等待空闲的CPU周期。
因此，迫切需要一种用于ATM网络中的一个连接或一组连接的点对点QoS的运转监控的方法和系统，同时该方法和系统不具有上述各种缺点。
本发明的公开在本文所公开并广义地描述的与本发明相关的方法和系统中，通过在网络中建立与第一虚拟电路具有相同路径及其QoS参数的第二虚拟电路，来监控异步传输模式(ATM)的第一虚拟电路，并且通过确定第二虚拟电路的QoS参数来监控第一虚拟电路。具体地说，这些方法和系统通过在第二虚拟电路中传输的信元中插入监控信息，来确定第二虚拟电路的QoS参数。更进一步，这些方法和系统通过比较第二虚拟电路的QoS参数和第一虚拟电路的QoS参数来决定网络的报警信息。
根据本发明的方法和系统，通过在产生中断信号前立即将一个信元写入存储器，将当前时间写入该信元的有效负荷字段，在ATM网络传输之前对该信元加上时间标记，并且响应该中断信号，将该信元传输到网络中。
根据本发明的方法和系统，通过产生一个中断信号，响应中断信号同时将当前时间写入存储器，并将接收到的信元写入存储器，然后将存储时间拷贝到该信元的有效负荷上，在从ATM网络接收一个信元之后对该信元加上时间标记。
根据本发明的方法和系统，具有通过使用标准PC能够准确一致地监控一个虚拟电路或一组虚拟电路的点对点的QoS参数的优点。而且，这种方法和系统具有在确定虚拟电路的QoS参数时不中断虚拟电路的服务、因此对网络用户来说是无侵入且透明的优点。最后本方法和系统和现有的任何ATM网络都是兼容的，不需要在网络交换器中实现特殊的昂贵的功能模块。
上述简介及下面对本发明的描述不应该限制本发明权利要求的范围。二者都提供了例子和解释以便其它人可以实施本发明。构成了对本发明的描述的一部分的附图，示出本发明的几个实施例。这些附图与描述一起解释本发明的原理。
附图的简要说明
图1示出根据本发明一个实施例的具有用来监控虚拟电路的监控站的通信网络的方框图；图2示出根据本发明的一个实施例的监控站的方框图；图3示出根据本发明的一个实施例的网络适配器卡的方框图；图4示出根据本发明的一个实施例的监控系统的方框图；图5示出根据本发明的一个实施例的监控系统中的连接管理器所执行步骤的流程图；图6a和6b示出根据本发明的一个实施例的监控系统中的通信业务发生器所执行步骤的流程图；图7a、7b和7c示出根据本发明的一个实施例的监控系统中的通信业务分析器所执行步骤的流程图；图8示出根据本发明的一个实施例当发送一个信元时监控系统中的适配器驱动器所执行步骤的流程图；图9示出根据本发明的一个实施例当发送一个信元时监控系统中的适配器卡所执行步骤的流程图；图10示出根据本发明的一个实施例当接收一个信元时监控系统中的适配器卡所执行步骤的流程图；图11示出根据本发明的一个实施例当接收一个信元时监控系统中的适配器驱动器所执行步骤的流程图；图12示出根据本发明的一个实施例的具有用来监控一组虚拟电路的监控站的通信网络的方框图；和图13示出根据本发明的一个实施例的具有一个单独监控站的通信网络的方框图。
根据本发明的方法和系统，通过在网络中建立具有与第一虚拟电路(VC)相同路径及其QoS参数的第二虚拟电路(VC)来监控异步传输模式(ATM)，并且通过确定第二虚拟电路(VC)的QoS参数来监控第一虚拟电路。具体地说，这些方法和系统通过将监控信息，例如，发送或接收时间标记和序列号，插入到监控站在第二虚拟电路发送和接收的信元中来确定第二虚拟电路的QoS参数。监控站通过比较第二虚拟电路的QoS参数和第一虚拟电路的参数来决定网络的报警信息。
关于在信元中的插入监控信息，监控站内的适配器驱动程序在将该信元发送到网络之前立即对该信元加上时间标记。具体地说，适配器驱动器将信元写入网络适配器卡的存储器中，并在适配器卡内即将生成中断信号之前对信元的有效负荷字段加上时间标记。响应中断信号，适配器卡的固件则将信元发送到网络中。
适配器驱动程序在从网络中接收一个信元后也立即对该信元加上时间标记。具体地说，适配器固件从网络中接收到一个信元后，立即在监控站生成一个中断信号。响应该中断信号，适配器驱动器立即对该信元内的有效负荷字段加上时间标记。网络结构图1是根据本发明一个实施例的通信网络140的方框图。如附图所示，网络140包括监控站100A和100B、源节点120、目的节点130、交换机105、110，和115。具体地说，源节点120通过虚拟电路(VC)150与目的节点130进行通信，虚拟电路150经过交换机105、110和115。监控站100A通过虚拟电路(VC)160与监控站100B进行监控信息通信，虚拟电路(VC)160具有与150相同的经交换机105、110，115的路径以及QoS参数。相应地，监控站100A通过监控VC160内的点对点的QoS可以监控VC150内的点对点的QoS。
监控站100A在每个信元的有效负荷中插入监控信息，并在VC160中传送这些信元。这些信元通过交换机105、110和115，到达监控站100B，其中交换机可以是例如ATM交换机。监控站100B则将各个信元反向传送到100A。当监控站100A接收到返回的信元时，监控站100A根据信元的往返传输时间来检测VC150的点对点QoS。作为一种替换的方法，在另一个实施例中，监控站100B在将信元返回到监控站100A之前，也可以在该信元的有效负荷中插入监控信息，在该替换实施例，监控站100A可以根据单程传输时间来检测VC150的点对点的QoS。
图2是根据本发明一个实施例，例如，监控站100A的方框图。监控站100A可以包括一个个人计算机(PC)，该计算机具有存储器单元200、中央处理器单元200(CPU)210、中断控制器215、直接存储器存取(DMA)控制器220、高速总线222、外部设备总线接口225、外部设备总线260、以太网卡230、适配器卡235、二级存储器240、输入设备240及视频显示器250。存储器单元200、CPU210、中断控制器215和DMA控制器220通过高速总线222相互连接。更进一步，存储器单元200、CPU210、中断控制器215和DMA控制器220通过外部设备总线接口225与外部设备总线260、以太网卡230、适配器卡235、二级存储器240、输入设备245及视频显示器250相互连接。
存储器单元200包括监控系统201和操作系统209，监控系统201和操作系统209都包含CPU210执行的一组指令。存储器单元200可以例如包含一个32M大小的随机存取存储器(RAM)，而CPU210可以例如包含一个200MHz的奔腾处理器。监控系统201包括一个监控程序(INQIRE)202、网络管理程序204、适配器驱动器应用程序接口(API)206及适配器驱动器208。操作系统209可以包括WindowsNT操作系统。API206可以包含WinSock2TM软件。操作系统209和API206都来自微软公司。
二级存储器240包括计算机可读介质如磁盘驱动器和磁带驱动器。软件和数据可以从磁带驱动器上下载到磁盘驱动器中，然后由磁盘驱动器再拷贝到存储器单元200中。同样，存储器单元200中的软件和数据也可以拷贝到磁盘驱动器中，然后再下载到磁带驱动器中。
图3是根据本发明一个实施例的网络适配器卡235的方框图。如附图所示，适配器卡235包括电可编程只读存储器(EPROM)300、存储器单元305、中央处理器单元200(CPU)310、外部设备总线接口315、直接存储器存取(DMA)控制器320、中断控制器325、存储体330、以及链接接口335，所有这些组成部分都与适配器总线340相接。
EPROM300包括适配器固件302，CPU310执行固件302。存储器单元305包括数据和一组指令，CPU310执行这些指令。存储体330包括一个发送(Tx)寄存器存储体334和一个接收(Rx)寄存器存储体。Tx寄存器存储体和Rx寄存器存储体包含一个指针寄存器和一个命令寄存器。外部设备总线接口315与外部设备总线260相接。适配器卡235通过链接接口335与网络140相接。
图4是根据本发明一个实施例的监控系统201的方框图。如附图所示，监控系统201包括监控程序网络管理程序204、INQIRE202、API206及适配器驱动器208。网络管理程序204建立、保持、终止网络140中的任何两点间的永久虚拟电路。具体地说，网络管理程序204借助以太网卡230与交换机105，110和115进行通信。以太卡230则通过，例如一个网际协议(IP)网络(附图中未示出)与交换机105、110和115相接。网络管理程序204可以通过给每一个交换机105,110,115发送特定交换命令来建立VC160，该特定命令规定VC160必须要经过的每一个交换机的入口和出口。此外，网络管理程序204同样建立具有与VC150相同的路径和QoS参数的VC160。网络管理程序可以包括交换机的配置软件，该配置软件对于每个交换机是特定的，且一般由相应的交换机制造商提供。
INQIRE202一般发送和接收信元，确定并分析实时的QoS测量值，确定并分析QoS的统计数据，图形显示这些测量值和统计数据，显示不满足QoS的底线报警，以及在数据库415中存储QoS的测量值和统计值。更进一步，INQIRE202通过API206调用适配器驱动器208来建立一个到VC160的套接口(socket)并在每一个VC160上的发送和接收信元的有效负荷中插入监控信息。为提高插入到每一个信元的有效负荷中的监控信息的准确性，INQIRE202和适配器驱动器208被赋予高优先级。
INQIRE202包括连接管理器(CM)400、通信业务发生器(TG)405，通信业务分析器(TA)410，和数据库415。CM400一般协调TA410和TG405之间的通信，启动和终止监控会话，并处理主要的图形用户接口。TG405一般构成出局信元的有效负荷，并将这些信元传送给CM400以便再传送到网络140上。TA410主要确定QoS的统计数据，并将这些统计数据进行分析并存储到数据库415中，以及提供图形用户接口来显示QoS的统计和报警。下面详细列出CM400、TG405和TA410各部分执行步骤的流程图。
图5是根据本发明一个实施例的CM400所执行步骤的流程图。CM400初始化数据库415和程序变量(步骤500)，接着CM400初始化适配器卡235(步骤502)。CM400显示主会话框(步骤504)，提示用户输入(步骤506)。
如果用户输入一个请求(步骤508)，接着CM400确定用户的请求是否是一个新的监控会话(步骤512)。如果用户请求一个新的监控会话给监控器(步骤514)，例如，在网络140中建立源节点120和目的节点130之间的VC150,CM400就显示一个会话框用来输入监控参数(步骤532)。
接着CM400提示用户确定下列监控参数(步骤534)虚拟路径标识符(VPI)、虚拟电路标识符(VCI),VCI识别，例如VC160以及一组QoS底线参数，这些QoS参数包括例如信元传送延迟、信元延迟变化、以及信元损耗比等。用户必须为定义一个用于VC160的VPI和一个VCI，网络管理程序204已经建立与VC150相同的路径。同样，用户必须确定VC160的底线QoS以便使之与已协商的VC150的QoS相匹配。用户还要确定这个监控会话的开始时间、持续时间、终止时间以及监控站100A在VC160上产生信元的速率。
CM400接着建立一个连接到VC160(步骤536)，VC160已经由网络管理程序204建立。具体地说，CM400调用适配器驱动器208并通过适配器卡235建立所要建立的连接。CM400接着创建任务TG405(步骤538)和任务TA410(步骤540)。然后CM400检查来自TG405和TA410的任何信息(步骤524)。
如果用户没有输入一个请求(步骤510)，那么CM400就要在存储器单元200中的内部过程的消息队列中确定是否有来自TG405和TA410的任何信息(步骤524)。如果在任何内部过程消息队列中存在一个消息(步骤526)，CM400就处理这个消息(步骤530)。接着，CM400检查是否有任何更多的用户输入(步骤506)。
如何用户输入一个请求(步骤508)，且用户没有要求一个新的监控会话(步骤516)，CM400就要确定是否用户要求终止一个监控会话时间(步骤518)。如果用户没有要求终止一个监控会话时间(步骤520)，CM400就查找是否有来自TG405和TA410的任何消息(步骤524)。如果用户要求终止一个监控会话(步骤522)，CM400则释放所有的程序缓冲器和分配给这个监控会话的队列(步骤542)。然后CM400将QoS统计数据注册到数据库415中(步骤544)，这些QoS统计数据是在监控会话过程中测得的，并且存储在存储器单元200中。接着，CM400通知TG405和TA410终止该监控会话(步骤546)。
图6a是根据本发明一个实施例的TG405所执行步骤的流程图。TG405初始化数据库415和程序变量(步骤600)。TG405接着通过VC160执行与远程监控站100B协议的信号交换(步骤605)。然后TG405产生一个48字节的信元有效负荷，并通过调用适配器驱动器208来将监控信息插入到该有效负荷中(步骤610)。具体地说，监控信息可以包括例如表示当前时间和序列号的传输时间标记。适配器驱动器208所要执行的步骤就是在信元的有效负荷中插入传输时间标记，具体详述如下。
TG405接着立即将VC160上的信元传输到网络140中，并更新VC160的QoS统计数据，这些统计数据可以包括例如TG405已经传输的信元总数(步骤615)。然后TG405根据信元的传输率来决定下一个信元的传输时间，信元的传输率已经由用户定义并存储到数据库415中。(步骤620)。接着TG 405调度一个用于下一个信元传输的中断(步骤625)。
TG405检查用于来自CM400或TA410的任何消息的内部过程消息队列(步骤630)。如果在任何的内部过程消息队列存在一个消息(步骤640)，TG405就处理这个消息(步骤645)。然后TG405检测队列中的更多信息(步骤630)。如果任何一个队列中都没有消息(步骤635)，TG405则继续检测消息(步骤630)。
图6b是根据本发明一个实施例的当TG405接到一个中断后所执行步骤的流程图。在步骤625之后的任何一个时间点上，TG405可以经中断控制器215接收一个中断以发送一个信元(步骤650)。如上所述，TG405将产生一个信元的有效负荷，并在有效负荷中插入监控信息(步骤655)。
具体地说，监控信息可以包括例如表示当前时间和序列号的时间标记。TG405接着将VC160上的信元传输到网络140，并在数据库415中更新VC160的QoS统计数据(步骤655)。然后TG405根据用户所定义的信元传输速率确定下一个信元的传输时间(步骤660)，接着TG405为下一个信元传输准备一个中断(步骤665)。然后TG405返回到处理中的某点，在该点它接收到中断(步骤670)。
图7a是根据本发明一个实施例的TA410所执行步骤的流程图。TA410初始化数据库和程序变量(步骤700)。接着TA410建立两个中断定时器中断和信元到达中断(步骤702)。定时器中断在CPU210的固定间隔如100ms的时间内产生一个中断。只要适配器卡235从网络140中接收到一个信元，信元到达中断就会在CPU210产生一个中断。如下详述，在一个信元到达中断中，TA410通常根据最新到达的信元中的有效负荷中的监控信息来测量VC160的QoS参数，而在一个定时器中断中，TA410通常根据已经测量的QoS参数重新计算VC160的QoS统计数据及报警状态。
当建立完定时器中断和信元到达中断后，TA410为显示QoS测量数据及QoS统计数据产生一个会话框(步骤704)。具体而言，QoS测量数据可以包括例如信元传输延迟。信元传输延迟表示信元的有效负荷中发送时间标记和到达时间标记之间的差。会话框中显示的QoS统计数据可以包括例如已发送信元的总数、已接收信元的总数、信元延迟的变化、信元损耗比、最小信元传输延迟、最大信元传输延迟、以及平均信元传输延迟，这些统计数据的定义参见ATM论坛-通信业务管理规范第4版(ATM论坛/95-0013R10,1996年2月)。
图7b是根据本发明一个实施例的当TA410接收到一个定时中断器后所执行步骤的流程图。在步骤702之后的固定时间间隔内，TA410接收一个定时器中断(步骤722)。然后TA410按照下列步骤确定VC160的QoS统计数据TA410从数据库415中读取到达VC160的最后一个信元的QoS测量数据，TA410将这个最后到达的信元的信元传输延迟和存储在数据库415的最大信元传输延迟及最小信元传输延迟进行比较。如果这个信元的信元传输延迟大于最大信元传输延迟，TA410就将最大信元传输延迟设定为这个信元的信元传输延迟。如果这个信元的信元传输延迟小于VC160的最小信元传输延迟，TA410就将信元传输的最小延迟设定为该最后信元的信元传输延迟。最后根据这个最后信元的信元传输延迟，TA410将TG405发送的和TA410接收的每一个信元的信元传输延迟累加再除以TA410接收到的信元的总数，就计算出了一个新的平均信元传输延迟。
如果TA410已经计算了一个新的最大信元传输延迟或最小信元传输延迟，接着TA410从最大信元传输延迟中减去最小信元传输延迟就得到了一个新的信元延迟的变化。然后TA410按照下述步骤计算一个新的信元损耗比TA410通过在从TA410接收到的前一个信元的序列号中减去新到达的信元的序列号来增加一个信元损耗计数器，TA410接着将信元损耗计数器的内容除以新到达的信元的序列号，最后，TA410将新计算出来的QoS统计数据存储到数据库415中。
TA410通过将步骤724确定的QoS统计数据和VC160的底线QoS参数进行比较来决定VC160的报警信息(步骤726)。VC160的底线QoS参数如下确定TA410从数据库415中读取QoS的底线参数，例如平均信元传输延迟、信元延迟的变化及信元损耗比。如果TA410计算的VC160的任何一个QoS统计数据超出这些底线参数，TA410就更新报警信息，这些报警信息表示QoS统计数据与底线QoS参数之间的差并由TA410进行存储。最后，TA410在显示QoS统计数据和QoS测量数据的会话框内显示新计算的QoS统计数据和报警状态信息(步骤728)。然后TA410返回到它接收到定时器中断的过程点上(步骤730)。
图7c是根据本发明一个实施例的当TA410接收到一个信元到达中断后所执行步骤的流程图。当一个信元到达适配器卡235时，中断控制器235在CPU210中产生一个中断，使适配器驱动器208在新到达信元的有效负荷中插入一个到达时间标记(步骤732)。适配器驱动器208在新到达信元的有效负荷中插入一个到达时间标记的步骤具体详述如下。
TA410接着按照下述步骤根据信元有效负荷上的时间标记和序列号的监控信息来测量VC160的QoS(步骤734)TA410从信元的有效负荷中读取序列号、传输时间标记和收到时间标记。TA410通过从收到时间标记中减去传输时间标记来计算该信元的信元传输延迟，并将该结果存储到数据库415中，再在前面产生的会话框中显示该结果(步骤736)。然后TA410返回到它接收到信元到达中断的过程点上(步骤738)。
图8到图11的流程图共同描述了根据本发明一个实施例的适配器驱动器208、适配器固件302在时间标记ATM信元时所执行的步骤。但是，在一个替换的实施例中，即当在除ATM网络之外的通信网络中发送和接收数据分组时，监控站通常可以执行这些相同的步骤以对这些分组加上时间标记。例如，一个监控站可以执行下述的附图8到附图11步骤，以对用于监控分组交换通信网络的数据分组加上时间标记。
图8是根据本发明一个实施例的当发送一个信元时适配器驱动器208所执行步骤的流程图。适配器驱动器208将该信元存储到适配器卡的存储器305中(步骤800)，并在Tx寄存器存储体334的指针寄存器中存储该信元的地址(步骤805)。适配器驱动器208在该信元的有效负荷中插入时间标记和序列号(步骤810)。适配器驱动器208接着写一个发送命令给Tx寄存器存储体334的命令寄存器(步骤812)，该命令驱动中断控制器325在适配器卡235上产生一个硬件中断(步骤814)。
图9是根据本发明一个实施例的当中断控制器325在适配器卡235内产生一个硬件中断时适配器卡235所执行步骤的流程图。适配器固件302读取Tx寄存器存储体334的命令寄存器的命令代码。适配器固件302确定该命令是否是一个发送命令(步骤905)。如果这个命令不是SEND(发送)命令(步骤910)，适配器固件302就处理这个命令代码(步骤915)。
如果该命令代码是一个SEND命令(步骤920)，适配器固件302就从Tx寄存器存储体334的指针寄存器中读取存储在适配器卡存储器305的信元的地址(步骤925)。适配器固件302接着指示DMA控制器320从适配器卡存储器305中读取该信元(步骤930)并将该信元通过链接接口335传送到网络140上(步骤935)。
图10是根据本发明一个实施例的、当适配器卡235接收一个信元时所执行步骤的流程图。适配器卡235通过链接接口335从网络140上接收一个信元(步骤1000)。适配器固件302通过外部设备总线接口315、外部设备总线260和外部设备总线接口225将该信元存储到存储器单元200中(步骤1005)。适配器卡235将信元的存储器地址存储到Tx寄存器存储体332的指针寄存器内(步骤1010)。接着，中断控制器325在CPU210内产生一个中断(步骤1015)。
图11是根据本发明一个实施例的当CPU210接收一个中断后适配器驱动器208所执行步骤的流程图。适配器驱动器208产生一个当前时间的时间标记并存储到存储器单元200内(步骤1100)。适配器驱动器208从Tx寄存器存储体332的指针寄存器内读取该信元的存储器地址(步骤1105)。然后适配器驱动器208在TA410上产生一个信元到达中断(步骤1115)。
如上所述，当监控站100A根据信元往返传输的时间来测量VC160的点对点的QoS时，监控站100B在将信元发送回到监控站100A之前，并不在信元的有效负荷中插入监控信息。但是，在一个实施例中，当监控站100A通过信元单向传输的时间来测量VC160的点对点的QoS时，监控站100B在发送信元返回到监控站100A之前，必须在信元的有效负荷中插入监控信息，在这种实施例中，监控站100A必须同步于监控站100B，这样使得QoS测量值准确和一致。
根据本发明一个实施例，监控站100A和100B可以使用各种方法以获得时钟同步。例如全球定位系统(GPS)接收器可以周期性地将地面系统与轨道卫星的星座同步到例如10ns或更短的时间内。而监控站100A和100B可以使用网络时间协议(NTP)来周期性地与互连网时间服务器同步。其准确性与时间服务器的层级和连接时间服务器的方法有关。作为一种替代方法，监控器100A和100B还可以通过电路交换连接与普通服务器周期性地同步。每一个监控站可以建立一个到普通服务器的电路交换链接，并发送消息到该服务器。这个服务器对该信息加上时间标记并将该信息返回到监控站，监控站可以将传播延迟减少到往返延迟的一半，并将该传播延迟累加到每一个时间标记，以用来同步监控站与普通服务器的时钟时间。
图12是根据本发明一个实施例的一个通信网络1240的方框图，通信网络1240包括用来监控一组虚拟电路的监控站。如附图所示，网络1240包括监控站1200A和1200B、源节点1220、目的节点1230、和交换机1205,1210,1215。交换机1205、1210、1215可以是例如ATM交换机。具体地说，源节点1220与目的节点1230通过一组经过交换机1205、1210、1215的虚拟电路(VC)12501至1250N进行通信。VC12501和1250N每一个都有相同的QoS参数及经过交换机1205、1210、1215的相同路径。监控站1200A与监控站1200B通过VC1260进行监控信息的通信，VC1260具有与VC12501和1250N相同的QoS参数及相同的路径。更进一步，监控站1200A可以通过执行上述图5到图8的各个步骤来监控VC12501至1250N的点对点的QoS。
在本发明的再一个实施例中，一个单独的监控站监控通信网络1340内的单个虚拟电路(VC)或一组虚拟电路(VC)。图13是网络1340的方框图，它包括监控站1300、源节点1320、目的节点1330、虚拟电路(VC)1350和1360以及交换机1305、1310、1315。交换机1305、1310、1315可以是例如ATM交换机。源节点1320与目的节点1330通过VC1350进行通信。如附图所示，VC1350和1360每一个都有相同的QoS参数及经过交换机1305、1310、1315的相同路径。相应地，监控站1300通过监控VC1360的QoS参数来监控VC1350的QoS参数。具体地说，监控站1300可以包括如一个具有ATM适配器卡的个人计算机(PC)，并可以执行上述图5到图8的各个步骤。
在监控站1300或其它不同的计算机上的网络管理程序(未示出)通过指定VC1360经过的每个交换机1305、1310、1315的输入和输出端口，可以建立具有与VC1350相同的路径和QoS参数的VC1360。更进一步，网络管理程序配置交换机1315使得VC1360在交换机1315内实现环路返回。通过环路返回配置，交换机1315对监控站1300在交换机1315内发送的信元择路发送，并经交换机1310和1305将其发送回监控站1300。相应地，监控站1300可以通过确定VC1360的QoS参数来监控VC1350的点对点的QoS参数。
权利要求
1．一种用于监控网络中的第一虚拟电路的方法，第一虚拟电路具有一个路径和第一组服务质量参数，所述方法包括如下步骤在网络中建立包括上述路径和第一组服务质量参数的第二虚拟电路；和通过确定第二虚拟电路的第二组服务质量参数来监控第一虚拟电路。
2．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤将第二组服务质量参数与第一组服务质量参数进行比较。
3．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤确定第二虚拟电路中的信元传输延迟。
4．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤确定第二虚拟电路中的信元延迟的变化。
5．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤确定第二虚拟电路中的信元损耗比。
6．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤确定第二虚拟电路中的最大信元传输延迟。
7．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤确定第二虚拟电路中的最小信元传输延迟。
8．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤确定第二虚拟电路中的平均信元传输延迟。
9．如权利要求1所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含如下步骤在第二虚拟电路中发送信元时，对该信元加上时间标记；在第二虚拟电路中接收信元时，对该信元加上时间标记。
10．一种用于在计算机中对信元加上时间标记的方法，其中该计算机包含时钟、适配器驱动器、与通信网络接口的适配器卡，其中适配器卡包括存储器、处理器、寄存器，所述方法包含下列步骤将信元写到存储器中；将时钟的当前时间加入到信元中；在适配器卡内产生中断信号；和响应中断信号，并将该信元发送到网络中。
11．如权利要求10所述的方法，其中所述产生中断信号的步骤进一步包括如下步骤将SEND命令写到寄存器。
12．一种用于在计算机中对信元加上时间标记的方法，该计算机包含存储器，时钟，适配器驱动器，和与通信网络接口的适配器卡，所述方法包含下列步骤从网络中将信元接收到适配器卡内；在计算机内部产生中断信号；响应中断信号并将时钟的当前时间存储到存储器中；将存储的时钟的当前时间加入到该信元中。
13．一种用于监控网络中第一虚拟电路的计算机，该第一虚拟电路具有一路径和一组服务质量参数，所述计算机包括用于建立到第二虚拟电路的连接的连接管理器，第二虚拟电路具有上述路径及第一组服务质量参数；用于在第二虚拟电路发送多个信元的通信业务发生器；通过确定第二虚拟电路上的第二组服务质量参数来监控第一虚拟电路的通信分析器。
14．如权利要求13所述的计算机，其中所述通信业务分析器进一步包括用于将第二组服务质量参数和第一组服务质量参数进行比较的装置。
15．如权利要求13所述的计算机，其中所述通信业务分析器进一步包括用于确定第二虚拟电路中的信元传输延迟的装置。
16．如权利要求13所述的计算机，其中所述通信业务分析器进一步包括用于确定第二虚拟电路中的信元延迟变化的装置。
17．如权利要求13所述的计算机，其中所述通信业务分析器进一步包括用于确定第二虚拟电路中的信元损耗比的装置。
18．如权利要求13所述的计算机，其中所述的通信业务分析器进一步包括用于确定第二虚拟电路中的最大信元传输延迟的装置。
19．如权利要求13所述的计算机，其中所述的通信业务分析器进一步包括用于确定第二虚拟电路中的最小信元传输延迟的装置。
20．如权利要求13所述的计算机，其中所述的通信业务分析器进一步包括用于确定第二虚拟电路中的平均信元传输延迟的装置。
21．一种用于监控网络中一组虚拟电路的方法，该组虚拟电路的每一个虚拟电路都有一路径和第一组服务质量参数，上述方法包括下面步骤建立网络中的第二虚拟电路，第二虚拟电路具有上述路径及第一组服务质量参数；通过确定第二虚拟电路的第二组服务质量参数来监控该组虚拟电路。
22．如权利要求21所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含下面步骤将第二组服务质量参数与第一组服务质量参数进行比较。
23．如权利要求21所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含下面步骤确定第二虚拟电路的信元传输的延迟。
24．如权利要求21所述的方法，其中所述的监控步骤进一步包含下面步骤确定第二虚拟电路的信元延迟的变化。
25．如权利要求21所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含下面步骤确定第二虚拟电路的信元损耗比。
26．如权利要求21所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含下面步骤确定第二虚拟电路的最大信元传输延迟。
27．如权利要求21所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含下面步骤确定第二虚拟电路的最小信元传输延迟。
28．如权利要求21所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含下面步骤确定第二虚拟电路的平均信元传输延迟。
29．如权利要求21所述的方法，其中所述监控步骤进一步包含下面步骤在第二虚拟电路中发送信元时，对该信元加上时间标记；在第二虚拟电路中接收信元时，对该信元加上时间标记。
30．一种计算机可读介质，其能够配置计算机以执行监控网络中的第一虚拟电路的方法，该第一虚拟电路具有路径及第一组服务质量参数，所述方法包含下列步骤建立网络中的第二虚拟电路，第二虚拟电路具有上述路径及第一组服务质量参数；通过确定第二虚拟电路的第二组服务质量参数来监控第一虚拟电路。
31．如权利要求30所述的计算机可读介质，其中所述监控步骤进一步包含下列步骤将第二组服务质量参数与第一组服务质量参数进行比较。
32．一种计算机可读介质，其能够配置计算机以执行对信元加上时间标记的方法，其中该计算机包括时钟，适配器驱动器，用来与通信网络接口的适配器卡，该适配器卡包括存储器，处理器，寄存器，所述方法包括下面的步骤将信元写入存储器中；将时钟的当前时间加入到信元中；在适配器卡内产生一个中断信号；响应中断信号，并将该信元传输到网络中。
33．如权利要求32所述的计算机可读介质，其中所述生成步骤进一步包含下列步骤写一个SEND命令到寄存器。
34．一种计算机可读介质，其能够配置计算机以执行对信元加上时间标记的方法，其中该计算机包括存储器，时钟，适配器驱动器，和用来与通信网络接口的适配器卡，所述方法包括下面的步骤从网络中将信元接收到适配器卡内；在计算机内部产生中断信号；响应中断信号并将时钟的当前时间存储到存储器中；将存储的时钟的当前时间加入到该信元中。
35．一种计算机，用于在即将信元发送到通信网络之前对信元加上时间标记，该计算机包括第一存储器，该第一存储器包括在即将生成中断适配器卡信号之前对该信元加上时间标记的适配器驱动程序；和第一处理器，该第一处理器用来运行适配器驱动程序；和适配器卡，用来与网络相接，该适配器卡包括第二存储器，该存储器包括用于响应中断信号将信元发送到网络中的固件；和第二处理器，用来运行该固件。
36．一种计算机，用于在从通信网络中接收信元之后立即对该时间加上时间标记，该计算机包括适配器卡，用作与网络的接口，该适配器卡包括第一存储器，包括用于接收信元并在计算机中产生中断信号的固件；第一处理器，用来运行该固件；第二存储器，该第二存储器包括适配器驱动程序，该适配器驱动程序响应中断信号对该信元加上时间标记；和用来运行适配器驱动程序的第二处理器。
全文摘要
一种用于监控异步传输模式网络的第一虚拟电路的方法和系统,包括步骤:在网络建立具有与第一虚拟电路相同的路径和QoS参数的第二虚拟电路,并通过确定第二虚拟电路的QoS参数监控第一虚拟电路。具体他说,监控站(100A,100B)通过在第二虚拟电路发送和接收的信元中插入监控信息来确定第二虚拟电路的QoS参数。监控站(100A,100B)在发送信元之前和接收信元之后立即插入监控信息。更进一步,监控站(100A,100B)比较第二虚拟电路的QoS参数和第一虚拟电路的QoS参数来确定网络报警信息。
文档编号G08C15/00GK1304598SQ99807037
公开日2001年7月18日 申请日期1999年6月3日 优先权日1998年6月5日
发明者托马斯M·陈, 斯蒂芬S·刘, 迈克尔J·普罗卡尼克 申请人:维里逊实验室公司