一种单向和双向时延抖动测量中修正时钟漂移的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种修正时钟漂移偏差的方法及系统，用于单向和双向时延抖动测量中获得准确的时延抖动，包括，获得时延抖动测量的n组原始数据样本(i,di)，其中，i=1,2,…,n，i为测量次数，di为时延；对n组原始数据样本，用最小二乘法进行线性拟合，得到线性方程y=a+bx，将所述n组原始数据样本的测量次数i代入该线性方程y=a+bx，则得到每次测量的时钟漂移偏差的拟合结果yi=a+bi；将所述n组原始数据样本的时延di减去时钟漂移偏差yi，得到修正后的测量结果作为时延抖动值：Di=di-yi，（i=1,2,…,n）；根据时延抖动Di作出折线图，反应时延抖动随时间的变化。
【专利说明】一种单向和双向时延抖动测量中修正时钟漂移的方法及系
统
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机网络测量领域，特别涉及时延抖动测量技术中修正时钟漂移的方法及系统。
【背景技术】[0002]随着互联网技术和网络应用服务的迅猛发展，用户对网络资源的需求空前增加，而网络也随之变得越来越复杂。不断增加的网络用户和应用会导致网络流量负担沉重，网络设备超负荷运转，从而造成网络性能下降。因此需要对网络的性能指标进行提取与分析，并根据分析的结果改善和提高网络的性能。网络性能测量便应运而生。发现网络瓶颈，优化网络配置，并进一步发现网络中可能存在的危险，更加有效地对网络性能进行管理，提供对网络应用服务质量的验证和控制，对服务提供商的服务质量指标进行量化、比较和验证，是网络性能测量的主要目的。
[0003]网络性能测量的主要内容包括时延、抖动、丢包率、吞吐量等的测量，同时可以分析网络的可用性、可靠性、稳定性和有效性。这有助于对特性网络进行维护管理，保障服务质量；还可以预报网络性能，每隔一定的时间间隔周期性地监视网络性能，通过数值模型预测下一时间段的吞吐量、时延等。国际标准化组织IETF IPPMC IP Performance Metrics,网络性能度量指标)工作组专门针对网络性能测量所涉及的指标规定了相关的建议和草案，定义了网络性能测量的基本框架，并规范了性能指标所必须遵循的标准，主要的指标包括时延、抖动、丢包率，以及链路的吞吐量和带宽、网络拓扑等。
[0004]在复杂的网络中，从源地址到目的地址通常与同一个目的地址到源地址的网络性能是不同的，称为“非对称网络”。原始的RT (Round-Trip，往返)测量并不能反应出不同方向的网络性能。因此，IETF IPPM工作组又制定了若干单向和双向的网络性能测量相关的RFC。
[0005]目前的单向和双向的网络性能测量技术中，使用最广泛的是TWAMP(双向主动测量协议)与UDP jitter (UDP抖动)以及OWAMP (单向主动测量协议)。TWAMP与UDP jitter进行时延抖动测量的基本原理是一样的，OffAMP的原理也类似。
[0006]在进行时延抖动测量时，TWAMP与UDP jitter会以固定的时间间隔进行多次测量。每一次测量，会获得4个时间戳数据(附图1):S端(源端)发送测量数据包的时间戳T1 ；D端(目的端)接收到该测量数据包的时间戳T2 ;D端发送响应数据包的时间戳T3 ;S端接收到该响应数据包的时间戳T4。然后，就可以得到两个方向的时延:SD方向时延(T2-T1) ；DS方向时延(T4-T3)。OWAMP的原理类似，区别是只进行一个方向的发包测量，只获得一个方向的数据=(T4-T3)或者(T2-T1)中的一项。
[0007]以固定的时间间隔进行η次测量，就可以获得一个方向上的多个时延值Cli (i=l, 2，…，η)。Cli为第i个原始时延测量值，简称为“原始时延测量值”或“原始时延”。
[0008]目前的做法是对这些时延值求得算术平均J，作为最终测得的时延值。然后计算出时延抖动(Ci1-d), (i = I, 2,..*, n)o
[0009]在单向和双向时延抖动测量中，因为时间戳TjPT4是由S端获得的，而时间戳T2和T3是由D端获得的。这就涉及了两个不同时钟源，会有时钟同步和时钟漂移的问题。
[0010]I)时钟同步的影响
[0011]这里的时钟同步是指利用GPS、NTP和PTP等技术进行的时钟同步过程，就是将两个时间不一样的时钟，以其中一个时钟为基准，将另一个时钟的时间设置为与其一样。
[0012]对于单向和双向时延抖动的测量(只测量时延抖动，不需要测量时延)，是否先时钟同步后再进行测量对测量结果没有影响，分析以SD方向为例:
[0013]没有进行时钟同步，则设D端时钟的时间相对于S端的偏差为X (X为正表示D端时钟的时间比S端快，X为负表示D端时钟的时间比S端慢)。原来的两个时间戳T1和T2,就变成了测得h = T1和t2 = T2+x (以S端为基准)。所得时延变成(V = (t2-t!)=(T2-T1) +X = di+x,那么计算出的平均时延就变成d' = ? + X O最后得到的时延抖动为
Cl11-J' = {d, (J +.v) = < - J，这与时钟同步后的标准时延抖动测量值一致。据此可以
推断，时延测量的常数偏差不影响时延抖动的测量结果。
[0014]2)时钟漂移的影响
[0015]因为晶振有一定的精度，其实际频率与理想的标准频率之间存在一定偏差，这就会导致时钟逐渐偏离标准时间。时间漂移的程度通常用漂移率(drift rate)来描述，即该时钟每单位时间偏离标准时间的多少。
[0016]晶振时钟有着相对稳定的漂移率。如果时钟的漂移率为正值，那么说明本地时钟比标准时钟运行得快；如果时钟的漂移率为负值，则本地时钟比标准时钟运行得慢。
[0017]设本地时钟的时间为t，标准时间为T，则漂移率
【权利要求】
1.一种修正时钟漂移偏差的方法，用于单向和双向时延抖动测量中获得准确的时延抖动，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1，获得源端和目的端的时延抖动测量η组原始数据样本α，4)，其中，i=l，2^..，n, i为测量次数，(Ii为时延； 步骤2，对η组原始数据样本，用最小二乘法进行线性拟合，
2.如权利要求1所述的修正时钟漂移偏差的方法，其特征在于，还包括步骤6，通过统计每个时间小区间上的时延抖动样本数量，可以作出CDF,反应时延抖动的概率分布。
3.—种修正时钟漂移偏差的系统，用于单向和双向时延抖动测量中获得准确的时延抖动，其特征在于，包括如下模块: 数据获得模块，用于获得源端和目的端的时延抖动测量η组原始数据样本(i，(Ii)，其中，i=l, 2，..., n, i为测量次数，(Ii为时延； 拟合模块，用于对η组原始数据样本，用最小二乘法进行线性拟合，
4.如权利要求3所述的修正时钟漂移偏差的系统，其特征在于，还包括统计概率分布模块，用于通过统计每个时间小区间上的时延抖动样本数量，作出CDF，反应时延抖动的概率分布。
【文档编号】H04L7/04GK103516508SQ201310425109
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】张骏, 张广兴, 谢高岗, 徐川 申请人:中国科学院计算技术研究所