专利名称：服务中断时间确定装置及其方法
技术领域：
本发明涉及下述类型的服务中断时间确定装置例如用来测量由分组交换通信网络执行交换操作所花费时间的装置，其中所述交换操作例如是保护交换操作。本发明还涉及确定分组交换通信网络中的中断时间的方法。
背景技术：
在网络中的实体之间传输数据报或者分组在分组交换网络领域中是公知的。最近，在分组交换网络社区中有些人发起了改善分组交换网络可靠性的运动。然而，由于以拥塞的诸如WAN(广域网)一类的分组交换网络为示例的分组交换网络的本质，一种所谓“尽力而为”的风气在该社区中流行起来，所述分组交换网络可能经历分组损坏或者缓冲溢出，从而导致分组丢失。传统上认为这种分组丢失是可接受的。
相反，在电路交换网络领域中，电路交换通信网络(例如传输语音流量的网络)具有强加在其上的严格的运行要求，以确保网络的可靠性。结果，电路交换通信网络被规定应当有计划运行时间的99.999％的可用性。然而，如果由于例如通信电缆偶然被切断而引起服务的部分或者全部丢失，则通信网络必须能够恢复服务。为了提供这种备份，已知的措施是给通信网络提供所谓“自动保护交换”(APS)的设施。APS设施给通信网络提供了一种通过网络，例如通过备份通信电缆而将流量切换到替换路由的能力。
通信网络识别服务丢失和执行交换操作所花费的时间量由工业标准严格规定，所述工业标准例如是，50毫秒的被称作“服务中断时间”的总计无服务时间。因此，就有必要在测试条件下测量服务中断时间，以便测试通信网络是否遵守工业标准。
一种用于测量电路交换通信网络的服务中断时间的已知技术包括在测试条件下，通过通信网络发送伪随机比特流(PRBS)信号，以便检测传输错误。通过测量接收第一错误位与接收一旦服务恢复后的第一无差错位之间的时间段，计算出服务中断时间。假如无差错位接收持续了一段被称作“保护带”期间的连续时间段，那么就认为被测通信网络所提供的服务已经恢复，并且精确地测量了服务中断时间。
然而，上述技术被开发来满足测量TDM(时分复用)传输系统中的服务中断时间的需求。在分组交换网络领域中，没有用于可靠性的国际标准存在，并且无论如何，分组交换技术的本质意味着上述电路交换解决方案与分组交换技术是不兼容的，从而也是不适用的。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种确定分组交换网络中的服务中断时间的方法，该方法包括以下步骤通过所述网络发射分组流；识别分组流中的第一组多个连续分组，所述第一组多个分组是无异常分组；检测异常分组；识别分组流中的第二组多个连续分组；并且响应于第二组多个分组，确定第一组多个分组与第二组多个分组之间的时间段，其中第二组多个分组是无异常分组，并且符合预定服务恢复标准。
异常分组可以是至少满足一个已知差错检测标准的任何分组，并且因此该异常分组可以被认为是“差错”分组，其中所述差错检测标准涉及分组负载、网络层协议或者更低层的协议。经历下述情况中的一个或者多个的分组可以被认为是差错分组意外的顺序号，例如其中顺序号是标准协议或者所谓“测试负载”的私有内容的一部分；错误的校验和；超长延迟；和/或在分组的负载中具有PRBS错误。当然，不应该认为上述列举是穷尽的，并且它也并不想要限制在术语“差错”的定义上。
预定服务恢复标准可以是在预定时间段内接收第二组多个分组。
预定服务恢复标准可以是第二组多个分组至少包括预定数目个分组。
异常分组可以是接收第二组多个分组之前的最后一个异常分组，或者第二组多个分组的第一个分组。
第二组多个分组与第一组多个分组之间的时间段可以是第二组多个分组的第一个分组的开始与第一组多个分组的最后一个分组结束之间的时间段。
发射和/或接收时间戳可以被用来确定第二组多个分组与第一组多个分组之间的时间段。该时间段可以用另一个时间戳减去一个时间戳来确定。所述一个时间戳可以是时间戳发生器的当前值。所述另一个时间戳可以是与最近所接收当的一个异常分组相关联的时间戳。
分组交换网络可以包括以太网、同步光纤网络(SONET)/同步数字系列(SDH)上的分组(PoS)、通用帧协议(GFP)、异步传输模式(ATM)上的IP。
根据本发明的第二个方面，提供了一种服务中断时间确定装置，包括经安排以接收分组流的接收机；经安排以检测分组流中的第一组多个连续分组的处理单元，所述第一组多个分组是非异常分组，所述处理单元还经安排以识别异常分组，并且识别分组流中紧随异常分组之后的第二组多个连续分组；处理单元经安排，以响应于第二组多个分组，确定第一组多个分组与第二组多个分组之间的时间段，其中第二组多个分组是非异常分组，并且符合预定服务恢复标准。
预定服务恢复标准可以是在预定时间段内接收第二组多个分组。
预定服务恢复标准可以是第二组多个分组至少包括预定数目个分组。
异常分组可以是接收第二组多个分组之前的最后一个异常分组，或者第二组多个分组的第一个分组。
第二组多个分组与第一组多个分组之间的时间段可以是第二组多个分组的第一个分组的开始与第一组多个分组的最后一个分组的结束之间的时间段。
发射和/或接收时间戳可以被用来确定第二组多个分组与第一组多个分组之间的时间段。该时间段可以用另一个时间戳减去一个时间戳来确定。所述一个时间戳可以是时间戳发生器的当前值。所述另一个时间戳可以是与最近所接收当的一个异常分组相关联的时间戳。
该装置还可以包括能够被耦合到分组交换网络的接口。
分组交换网络可以包括以太网、同步光纤网络(SONET)/同步数字系列(SDH)上的分组(PoS)、通用帧协议(GFP)、异步传输模式(ATM)上的IP。
根据本发明的第三个方面，提供了一种通信网络测试结构，包括耦合到上述涉及本发明第二方面的服务中断测量装置的分组交换网络。
因此，本发明可以提供一种用于服务中断时间测量的装置和方法，该装置和方法具有比已知技术更高的精度。保护时间(Guard Time)的规定确保所谓的“交换机回弹(switch bounce)”不将错误结果带入服务中断时间测量中，其中所谓的“交换机回弹”是指当网络解决了服务中断时的网络的间歇运行。此外，测量是自动的。
现在，将参考附图，仅通过示例的方式描述本发明的至少一种实施方式，其中图1是构成本发明一种实施方式的装置的示意图；以及图2是用于图1的装置的方法的流程图。
具体实施例方式
参考图1，分组交换网络的测试结构100包括分组源单元102，其耦合到被测分组交换网络104；以及分组分析单元106，其也耦合到被测网络104。
分组源单元102包括耦合到分组发射机110的分组发生器108。分组发射机110能够经由分组源单元102与被测网络104之间的耦合，将分组发射到被测网络104中。
分组分析单元106包括分组接收机112，其能够经由分组分析单元106与被测网络104之间的耦合，从被测网络104接收分组。分组接收机112被耦合到接收机时间戳发生器114和处理单元116。接收机时间戳发生器114也被耦合到处理单元116。
运行中，STATE变量被初始化为“正常”，并且第一时间变量T1和第二时间变量T2被初始化为0秒。分组源单元102被设置为运行模式，由此分组发生器108生成分组流，分组流中的每个分组具有各自的顺序号，各个顺序号被指定在每个分组的各自的负载中。分组流然后被分组发射机110发射到被测网络104中。
在本示例中，分组流是顺序的固定长度分组流。然而，应当认识到也可以使用可变长度分组。假如在正常情况下，即没有服务中断的情况下，由发射机110所发射的分组应当被接收机112以与发射相同的顺序和相同的速率接收到。
至于分组分析单元106的运行，为了描述的简单明了，假设分组接收机112已经接收到了分组流中的第一组多个无异常的连续分组。参考图2，分组接收机112被安排来等待接收分组(步骤200)。在接收每个分组的开始时，接收机时间戳发生器114将时间戳数据附加到每个分组的负载(未示出)，以便记录每个分组被接收的时间。每个分组然后被传输到处理单元116，处理分组116分析每个分组，并且通过检查STATE变量来确定分组分析单元106的状态(步骤202)。如果分组分析单元106如由于STATE变量的初始化而导致的情形一样处于“正常”状态中，则处理单元116分析该分组，并且确定该分组是否是异常的(步骤204)，即将其分类为“差错”分组。
“差错”分组是所接收到的至少满足一个已知差错检测标准的分组，例如没有包含期望的顺序号的分组，或者具有错误校验和的分组，其中所述差错检测标准涉及分组负载、网络层协议或者更低层的协议。可替换地，如果分组的等待时间大于预定时间量，则该分组可以被分类为“差错”分组。在本发明的另一种实施方式中，分组发生器108可以生成在它们各自负载中包括有PRBS的分组，分组分析单元106在一个或者多个分组中检测出PRBS差错，就认为发生了服务中断。
一般来说，已经损坏的分组在到达接收机112之前就被被测网络104丢弃，因此错误的顺序号通常为已经发生的服务中断提供了最好的指示。如果分组没有被被测网络104丢弃，而是被缓存或者在服务恢复后被重发，则所接收分组的超长等待时间也是有用的指示符。
如果分组没有被分类为“差错”分组，即是无异常分组，则就被分类为“好”分组。
如果分组被确定为“好”分组(步骤204)，则第一时间变量T1被设置为当前时间(步骤206)，即由接收机时间戳发生器114所生成的接收机时间戳的当前值，并且接收机112恢复等待后续分组(步骤200)。
可替换地，如果分组被确定为“差错”分组(步骤204)，则第二时间变量T2被设置为当前时间(步骤208)，即接收机时间戳的当前值，并且STATE变量被设置为“测量”(步骤210)。此后，接收机112恢复等待后续分组(步骤200)。
如果已经发现分组是“差错”分组，并且因此STATE变量被设置为“测量”，则处理单元116确定分组分析单元106处于“测量”状态下，并且前进到步骤212，在步骤212中判断紧随异常分组的分组是“好”分组还是“差错”分组。在“测量”状态下，如果紧随异常分组的分组被认为是“差错”分组，则第二时间变量T2被设置为当前时间(步骤214)，即接收机时间戳的当前值，好分组计数器(gpc)变量被复位为0，并且接收机112恢复等待后续分组(步骤200)。现在，重复在接收到异常分组时，设置第二时间变量T2的这一循环(步骤200、202、212和214)，直到接收到无异常分组。
一旦接收到无异常分组，即被认为“好”分组(步骤212)，处理单元116就确定接收机时间戳的当前值与第二时间变量T2的值之间的算术差是否小于保护时间(步骤216)。保护时间是一段预定时间，在该时间段期间，必须接收预定数目N个无差错分组，或者说“好”分组，以便将服务中断归类为已经终止。在本示例中，保护时间被设置为例如最多1秒的足够大的值，以确保任何“交换机回弹”已平息。如果还没有达到或者超过保护时间，则将好分组计数器(gpc)变量加1(步骤217)，并且接收机112恢复等待后续分组(步骤200)。应当意识到保护时间是一个预定标准或者限定，以识别可接受的第二组多个连续无异常分组。无异常分组的预定数目N是服务中断已经终止的另一个限定。在本示例中，对于将多个连续分组认为是无异常分组，这两个限定都需要达到。
如果已经达到或者超过保护时间，那么处理单元116确定在保护时间期间，是否已经达到连续“好”分组的预定数目N(步骤218)。如果还没有达到预定分组数目N，则将好分组计数器(gpc)变量加1(步骤219)，并且接收机112恢复等待后续分组(步骤200)。
如果已经达到预定分组数目N，则处理单元116将STATE变量设置为“正常”，其指示出被测网络104当前没有经历服务中断(步骤220)，并且计算出服务中断时间(步骤222)。通过计算第二时间变量T2的值与第一时间变量T1的值之间的算术差，即T2-T1，来计算服务中断时间。
应当意识到，所测量的服务中断时间的精度(resolution)依赖于多个因素，包括发射固定长度分组还是可变长度分组；使用固定发射速率还是可变发射速率；以及分组传输的实际速率。当然，发射速率的量也影响所测量的服务中断时间的精度的高低。
对于在上述示例中所使用的接收机时间戳发生器114，可附加地，或者可替换地，也可以采用发射机时间戳发生器来测量等待时间。
虽然上面描述了只有一个异常分组的接收，但是多个异常分组的接收是可以想象的。
本发明的其他实施方式可以作为用于计算机系统的计算机程序产品来实现，所述计算机程序产品例如是存储在诸如磁盘、CD-ROM、ROM或者硬盘一类有形数据记录介质上的一系列计算机指令，或者是被包含在计算机数据信号之中，所述信号通过有形介质，或者例如微波或红外线的无线介质进行传送。所述的一系列计算机指令可以构成上述功能性的一部分或者全部，并且还可以被存储在诸如半导体存储器件、磁存储器件、光存储器件或者其他存储器件一类的任何易失性或者非易失性存储器件中。
权利要求
1.一种确定分组交换网络中的中断时间的方法，所述方法包括以下步骤通过所述网络发射分组流；识别所述分组流中的第一组多个连续分组，所述第一组多个分组是无异常分组；检测异常分组；识别所述分组流中的第二组多个连续分组；以及响应于所述第二组多个分组，确定第一组多个分组与第二组多个分组之间的时间段，其中所述第二组多个分组是无异常分组，并且符合预定服务恢复标准。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定服务恢复标准是在预定时间段内接收。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定服务恢复标准是第二组多个分组至少包括预定数目个分组。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一组多个分组与第二组多个分组之间的时间段是所述第一组多个分组的最后一个分组的结束与所述第二组多个分组的第一个分组的开始之间的时间段。
5.一种服务中断时间确定装置，包括经安排以接收分组流的接收机；经安排以检测所述分组流中的第一组多个连续分组的处理单元，所述第一组多个分组是无异常分组，所述处理单元还经安排以识别异常分组，并且识别所述分组流中紧随所述异常分组之后的第二组多个连续分组；所述处理单元经安排，以响应于所述第二组多个分组，确定所述第一组多个分组与所述第二组多个分组之间的时间段，其中所述第二组多个分组是无异常分组，并且符合预定服务恢复标准。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述预定服务恢复标准是在预定时间段内接收所述第二组多个分组。
7.如权利要求5所述的装置，其中，所述预定服务恢复标准是所述第二组多个分组包括预定数目个分组。
8.如权利要求5所述的装置，其中，所述第一组多个分组与第二组多个分组之间的时间段是所述第一组多个分组的最后一个分组的结束与所述第二组多个分组的第一个分组的开始之间的时间段。
9.一种通信网络测试结构，包括耦合到如权利要求5所述的服务中断测量装置的分组交换网络。
全文摘要
附接到被测分组交换网络一点的源单元生成测试分组流，并且将测试分组流发射到分析单元，其中所述分析单元附接到该网络中的另一点。通过检测异常分组来检测服务中断，并且通过确定服务中断前的最后分组与服务恢复后的第一个分组之间的时间，来测量服务中断时间。
文档编号H04L12/56GK1645823SQ20051000189
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月24日 优先权日2004年1月22日
发明者科林·理查德·佩顿, 尼古拉斯·威廉·亨特 申请人:安捷伦科技有限公司