专利名称：用于测量的方法和装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定通信系统的被测的量(quantity to be measured)的方法和装备。所述被测的量例如可以表示传输延迟或时钟 时间之间的相位差。本发明还涉及用于确定通信系统的被测的量的通 信系统的网络元件和计算机程序。
背景技术：
在通信系统中，常常需要执行用于确定通信系统的操作条件和状 态的测量。例如，可以执行用于确定通信系统中的元件之间的传输延 迟和/或确定并调整所述元件的时钟机构之间的相位差的测量。所述通 信系统例如可以是地理上分布的通信网路，通信网络的网络元件表示 所述通信系统的网络元件。所述网络元件例如可以是移动通信网络的 路由器、交换机、集线器或基站。所述通信网络还可以是单个设备， 诸如运营者机房中的通信设备，由通过通信连接器相互连接的单元组 成，所述单元在这种情况下表示通信系统的元件。为了举例说明本发明的背景，将研究通信系统的两个区域，其中 的每一个可以表示通信系统的某个设备或由一个或多个设备组成的实体。例如，让我们假设，在区域l中所测得的时钟时间为tTXi的时刻，从区域1向区域2发送第一测量消息。在区域2中所测得的时钟时间 是t^2的时刻，在区域2中接收所述第一测量消息。差V「^,包括两 个成分，它们是在所述第一测量消息的发送时刻的区域1和2的时钟时间之间的相位差v^和所述第一测量消息从区域1到区域2的传输延 迟D"换言之，^,X+A。在以上所示的等式中，假设将传输 延迟D,表示为在区域2中测得的时钟时间的变化。例如，让我们假设在区域2中所测得的时钟时间是tTX2的时刻从区域2向区域1发送第二测量消息。在区域1中所测得的时钟时间是t!oa的时刻在区域1中接收 所述第二测量消息。^,-^2包含两个成分，它们是所述第二测量消息的发送时刻的区域2和区域1的时钟时间之间的相位差lJ/2和所述第二测量消息从区域2到区域1的传输延迟D2。换言之，』2=A + A。 如果传输延迟D!和D2是相等的(D1 = D2)且区域1和区域2的时钟 时间之间的相位差在所述测量消息的发送时刻之间的时间期间不改变 (Vi = ，2)，则可以如下计算区域1和2的时钟时间之间的相位差其中，V|f= ^= ,2。可以将时钟时间之间所确定的相位差用于调通信系统的时钟机构的作。用这些假设，可以如下计算区域1和2之间的数据传输延迟<formula>formula see original document page 11</formula> (2)其中，D-Di二D2。例如，在技术规范IEEE 1588v2 (电气和电子 工程师协会)中已描述了根据以上所示的示例的决方案。在帧交换通信系统中，将上述测量消息作为帧来传送，所述帧可 以是例如IP (网际协议)包、ATM (异步传输模式)帧、以太网帧、 MPLS (多协议标签交换)帧、帧中继帧或某些其它数据传输协议的帧。 如上所述，通过等式(1)来计算时钟时间的相位差是基于这样的假设， 即在不同区域中测得的时钟时间的相位差在测量消息的发送时刻之间 的时间期间不改变且沿不同方向的传输延迟相等。现代时钟机构通常 具有如此高的质量，以致于关于时钟时间之间的相位差的假设通常是 基本精确的。然而，在帧交换通信网络中，关于传输延迟的假设常常 不够精确，因为传输延迟包括明显的随机型部分，并且路由到相反传 送方向的数据传输路径可以具有不同的长度。此外，所述随机型部分 是由于网络元件中的发送缓冲器和/或接收缓冲器中的数据传输帧所经 历的排队延迟而引起的。公开文本EP 1455473 A2和WO 2005/020486 Al公开了一种决 方案，其中仅仅以具有观到的最小传输延迟的测量消息所表示的信 息为基础来执行测量和调。从在观预定长度的时间段期间接收到 的测量消息之中选择具有观到的最小传输延迟的每个测量消息。当 通信网络在轻负载下时，具有观到的最小传输延迟的测量消息不一 定非要在网络元件的发送缓冲器和/或接收缓冲器中排队等待相当长的 时间量。换言之，当具有观到的最小传输延迟的测量消息到达缓冲 器时，所述发送缓冲器和/或接收缓冲器已经是空的或几乎是空的。因 此，可以用该决方案来减少随机型排队延迟对测量和调的干扰作 用。通信系统的负载越重，网络元件的发送缓冲器和/或接收缓冲器是 空的或几乎为空的情况就越罕见。当通信网络上的负载加时，在固 定长度的观时间段期间发生的测量消息的最小传输延迟越来越罕见 地是那种不包含随机型排队延迟的传输延迟。在涉及以上所示等式(1)和(2)的示例中，第一测量消息和第 二测量消息均必须在经历尽可能小的传输延迟的测量消息之中。为了 第一测量消息将表示已经历足够小的传输延迟的测量消息的目的，常 常需要发送大量的测量消息并选择接收和发送时刻之间的差最小的测 量消息作为第一测量消息。类似地，为了第二测量消息将表示已经历 足够小的传输延迟的测量消息，常常需要发送大量的测量消息并选择 接收和发送时刻之间的差最小的测量消息作为第二测量消息。所需的 所述大量测量消息使得测量和基于测量的可能调变，并且还加 通信系统压力。另一方面，测量消息的数目上的折衷降低测量和基于 该测量的可能调的精确度。发明内容本发明涉及一种新的用于确定通信系统的被测的量的方法。所述 被测的量可以表示例如传输延迟或时钟时间之间的相位差。根据本发 明的方法包括以下步-从所述通信系统的第一区域向所述通信系统的第二区域发送第 一测量消息，以及-从所述第二区域向所述第一区域发送第二测量消息， -对第一测量消息计算时间差的值，与每个第一测量消息有关的所 述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接 收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围， -对每个值范围计算发生频率指示字，发生频率指示字与属于所述 值范围的所述时间差的值的数目成比例，-用曲线拟合所述各值范围的发生频率指示字， -根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及 -根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息 来确定所述被测的量，所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二 区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。所述发生频率指示字构成所述时间差的分布估计，根据所述时间 差的分布估计，通过曲线拟合来确定时间差的最小值的估计。所述曲 线可以是例如一次多项式(直线)或二次或高次多项式。根据时间差 的分布估计所确定的时间差的最小值的估计不一定对应于任何一个所 述第一测量消息的接收和发送时刻之间的差。所述时间差的最小值的 估计是接收和发送时刻之间的差的近似值，所述近似值将在从所述通 信系统的第一区域到所述通信系统的第二区域的传输延迟是可能的最 小值时的情况下获得。因此，不需要发送如此大量的第一测量消息以 致于其中的至少一个将经历足够小的传输延迟。因此，与本文件中先 前所述的现有技术解决方案相比，可以减少测量消息的数目。在通信系统从所述第二区域到所述第一区域的传输方向为轻负载 的情况下，只有一个从所述第二区域发送到所述第一区域的(第二) 测量消息常常就足够了。当通信系统为不对称负载时，优选地以这样 的方式来应用上述方法，即选择在较重负载下的传输方向作为从所述第一区域到所述第二区域的传输方向。另一方面，还可以沿着双向的 传输方向发送多个测量消息。在这种情况下，可以在沿着双向的传输 方向应用基于上述分布估计的程序，或者可选地，可在一个传输方向 应用其中选择在接收和发送时刻之间具有最小差的测量消息的程序。本发明涉及一种新的用于确定通信系统的被测的量的装备。根据 本发明的装备具有处理器系统，其被布置为-对己从所述通信系统的第一区域发送到所述通信系统的第二区 域的第一测量消息计算时间差的值，与每个第一测量消息有关的所述 时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收 时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围， -对每个值范围计算发生频率指示字，发生频率指示字与属于所述 值范围的所述时间差的值的数目成比例，-用曲线拟合所述各值范围的发生频率指示字， -根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及 -根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息 来确定所述被测的量，所述第二测量消息已从所述第二区域被发送到 所述第一区域，并且所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区 域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。本发明还涉及一种新的网络元件，其包括-发送机，其用于向通信系统发送数字数据，-接收机，其用于从所述通信系统接收数字数据，以及-根据本发明的装备，其用于确定所述通信系统的被测的量。本发明还涉及一种新的用于确定通信系统的被测的量的计算机程 序。根据本发明的计算机程序包括可由可编程处理器来执行的指令-用于指示所述可编程处理器对已从所述通信系统的第一区域发 送到所述通信系统的第二区域的第一测量消息计算时间差的值，与每个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在 所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻 之间的差，-用于指示所述可编程处理器将所述时间差的值分类到具有预定 下限和上限的各值范围，-用于指示所述可编程处理器对每个值范围计算发生频率指示字， 发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，-用于指示所述可编程处理器用曲线拟合所述各值范围的发生频 率指示字，-用于指示所述可编程处理器根据所述曲线来确定所述时间差的 最小值的估计，以及-用于指示所述可编程处理器根据所述时间差的最小值的估计和 与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息 已从所述第二区域被发送到所述第一区域，并且所述信息是基于所述 第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中 测得的接收时刻。本发明的各种实施例的特征在于从属权利要求中所阐述的内容。
下面将参照表现为示例和附图的实施例来更详细地描述本发明的 实施例和优点，在附图中图1示出通信系统，根据本发明的实施例的装备被连接到该通信 系统以用于确定所述通信系统的被测的量，图2是消息发送图，其示出在图1所示的通信系统中在以示例方 式提出的情况下根据本发明的某些实施例的装备的操作，图3a和3b示出在根据本发明的某些实施例的装备中通过曲线拟合而根据时间差的分布估计来确定时间差的最小值的估计，图4示出根据本发明的实施例的网络元件，图5是根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的方法的流程图，以及图6是根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的方法的流程图。
具体实施方式
图1是通信系统100的示例，根据本发明实施例的装备已被连接 到该通信系统100以用于确定所述通信系统的被测的量。所述被测的 量可以表示例如通信系统的不同部分之间的传输延迟或通信系统的不 同部分中的时钟时间之间的相位差。通信系统的第一区域101包括元 件112和111,其已被布置为使用第一时钟机构107所产生的第一时钟 时间。通信系统的第二区域102包括元件108、 109和110，其已被布 置为使用第二时钟机构106所产生的第二时钟时间。画交叉线的椭圆 103表示通信系统的其它部分。例如，通信系统IOO可以是地理上分布 的通信网络。另外，元件108至112可以是通信网路的网路元件，诸 如移动电话网路的路由器、交换机、集线器或基站。区域101也可以 表示单个元件，诸如移动电话网络的路由器、交换机、集线器或基站。 类似地，区域102可以表示单个网络元件。通信系统100还可以是单 个设备，诸如操作员机房中的通信设备，其由通过通信连接器而相互 连接的单元组成，所述单元在这种情况下表示通信系统的元件108至 112。用于确定通信系统的被测的量的装备包括处理器系统，在图1所 示的本发明的实施例中，该处理器系统包括一个或多个处理器104、 105 和113。更概括地说，所述处理器系统可以包括设置在通信系统中的不 同位置上的处理器，或者该处理器系统可以由集中地设置的一个或多 个处理器组成。图2是消息发送图，其示出在图1所示的通信系统中表现为示例 的情况下根据本发明的某些实施例的装备的操作。从区域i01 (图l) 向区域102发送多个第一测量消息md(1), md(N)，并且在区域101中测得的它们的发送时刻是tTX1(l)， ...， tTX1(N)，在区域102中测得的接 收时刻是t^2(1)，…，hx2(N)。从区域102向区域101发送第二测量消息 mg(l)，并可能发送一个或多个第三测量消息mg(2),…，mg(M)，其在 区域102中测得的发送时刻是tTX2(1)， ...， tTX2(M)，在区域101中测得 的接收时刻是tRXi(l)， ...，tRX1(M)。沿不同的传输方向传送的测量消息 的数目N和M可以是相等或不同的。通信系统100可以是帧交换通信系统，其中在数据传输帧中发送 上述测量消息。所述数据传输帧可以是例如IP (网际协议)包、ATM (异步传输模式)帧、以太网帧、MPLS (多协议标签交换)帧、帧中 继帧或某些其它数据传输协议的帧。通信系统100还可以是时隙交换 通信系统，其中所述测量消息可以是例如具有预定位模式的位序列。所述处理器系统被布置为对所述第一测量消息md(l)， ...， md(N) 计算时间差E1的值。与每个测量消息md(i) (i= 1,2, ...,N)有关的所 述时间差El的值El(i)本质上是测量消息md(i)在区域102中测得的接收时刻t!oc"i)与在区域101中测得的发送时刻tTja(i)之间的差，即El(i)=tRX2(i)-tTX1(i)。已根据时钟机构107所产生的时钟时间测量所述发送 时刻，并且已根据时钟机构106所产生的时钟时间测量所述接收时刻。 该处理器系统被布置为根据时间差的值来计算所述时间差的最小值的 估计Elmin。图3a示出所述时间差的最小值的估计EUin的确定。所述处理器 系统被布置为将时间差的值El(i) (i == 1， 2， ...， N)分类为具有预定下限 和上限Han和Ha^的值范围Hn (n= 1, 2， ...， L)，并对每个值范围形 成发生频率指示字，其与属于所述值范围的时间差的值的数目成比例。 所述值范围不必具有相等的长度。不同值范围的发生频率指示字(诸 如333、 334和335)构成时间差El的分布估计。所述处理器系统被布 置为用曲线331来拟合所述值范围的发生频率指示字。在图3a所示的 示例中，用该曲线来拟合表示所述时间差的变化范围的下半部分的值17范围的发生频率指示字。曲线331可以是例如多项式，可以通过例如最小二乘法用其来拟合发生频率指示字的值。所述处理器系统被布置为指定对应于曲线331的零点332的时间差El的值作为时间差的最小 值的估计Elmin。根据时间差的分布估计而确定的时间差的最小值的估 计El油不一定对应于任何一个测量消息md(l)， ...， md(N)的接收和发 送时刻之间的差。根据时间差的分布估计而确定的时间差的最小值的 估计EUin是接收和发送时刻之间的差的近似值，该近似值将在从区域 101到区域102的传输延迟是可能的最小值的情况下获得。在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为使用 函数^的一部分曲线图作为所述曲线，函数^的表达式包含可设置参 数，并且函数F具有以下性质(a)和(b):(a) 存在实数xO，使得所述函数F和所述函数的导数F'在实数 xO均为零，实数xO的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以及(b) 存在实数xl 〉xO,使得所述函数的所述导数尸和二阶导数尸" 在从xO至xl的开集范围内均为正。所述函数,可以是例如F-^x(;c-5)"的形式，其中n(-2)、 A和B 是所述可设置参数。另外，使FOcO^F'(;cO)-()的所述实数xO是B。图 3b示出所述时间差的最小值的估计Elmin的确定。曲线331表示函数F 的一部分曲线图。从图3b可以看出，可以用具有上述性质(a)和(b) 的函数来模拟特别是在重负载的通信系统中发生的现象，在该现象中 时间差的最小值很少发生。时间差的最小值的很少发生表现为这样的 事实，即时间差的密度函数关于时间差的导数非常小，接近时间差的 最小值。所述处理器系统被布置为根据值范围的所述发生频率指示字 (333、 334和335)来确定所述可设置参数的值并将对应于曲线331 的零点332的所述x0设置为时间差El的最小值的估计。例如，可以 通过最小二乘法来确定所述可设置参数的值。所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计Elmin和与第二测量消息mg(l)(图2)有关的信息来确定通信系统IOO的被 测的量。所述信息基于所述测量消息mg(l)在区域102中测得的发送时 刻tnc"l)和在区域101中测得的接收时刻tjoa(l)。下面将给出确定被测 的量的一些示例性方法。在根据本发明的装备中，所述处理器系统被布置用来确定区域101 (图l)和区域102之间的传输延迟D，该传输延迟D在这种情况下表 示通信系统100的被测的量。所述处理器系统被布置为通过以下等式 来确定所述传输延迟D:D 二五lmin + — ^汉2(1) (^、其中，tTX2(l)和tjoa(l)是第二测量消息mg(l)(图2)在区域102中测得的发送时刻和在区域101中测得的接收时刻。Elmin是时间差tRX2-tm的最小值的估计，因此，等式(3)对应于本文件中先前给出的等 式(2)。在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为确定 区域101 (图l)和区域102的时钟时间之间的相位差vi/，该相位差vi; 在这种情况下表示通信系统100的被测的量。所述处理器系统被布置 为通过以下等式来确定所述相位差V:2其中，tTX2(l， t^(l)是第二测量消息mg(l)(图2)在区域102中测得的发送时刻和在区域101中测得的接收时亥lj。Elmin是时间差tRX2-t^的最小值的估计，因此，等式(4)对应于本文件中先前给出的等 式(1)。在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为对所 述第二测量消息mg(l)(图2)和至少一个第三测量消息mg(2), ...，mg(M)计算第二时间差E2的值。与每个测量消息mg(j) (j = 1， 2, ...， M)有关 的所述第二时间差E2的值E2(j)本质上是测量消息mg(j)在区域101中测得的接收时刻tKjo(i)与在区域102中测得的发送时刻tTX2(j)之间的差，即E2(j)-tRja(i)-tTX2G')。已根据时钟机构106所产生的时钟时间 测量所述发送时刻，并已根据时钟机构107所产生的时钟时间测量所 述接收时刻。该处理器系统被布置为根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间差的最小值的估计E2min。例如，所述处理器系统可以被布置为选择所述第二时间差的值的最小值，并使用所选第二时间差的最小值作为所述第二时间差的最小值的估计E2min，或者所述处理器系 统可以被布置为根据已参图3a和/或3b所述的内容计算所述第二时 间差E2的分布的估计，并根据所述分布的估计来确定地第二时间差的 最小值的估计E2min。所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计Eln^和所述第二时间差的最小值的估计E2min来确定通信系统100的被测的量。下面将给出确定被测的量的一些示例性方法。在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为通过 以下等式来确定区域101 (图l)和区域102之间的传输延迟D:Elmin是时间差Q2-^n的最小值的估计，且E2仏是时间差Z収l — ^T2的最小值的估计，因此等式(5)对应于本文件中先前给出的等式(2)。在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置为通过 以下等式来确定区域101 (图l)和区域102的时钟时间之间的相位差Vj/ =五lmin -五2^n (6)E1 min是时间差/腦-fm的最小值的估计，且E2min是时间差f肌—』2 的最小值的估计，因此等式(6)对应于本文件中先前给出的等式(1)。20在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统被布置用来根据通信网络的被测的量来调时钟机构106和/或时钟机构107，所述 的数量优选地是所述相位差V。可以以许多不同的方式来分布根据本发明的实施例的装备的 作，或者可以以集中的方式来执行所述作。例如，可以从区域101 和102向位于所述区域外部的单元114传送测量消息的发送和接收时 刻tTX1(l)，…，tTX1(N), tTX2(l)，…，tTX2(M)， tRX1(l),…，tRX1(M), tRX2(l),…， tj^2(N)(图2)，所述单元包含根据本发明的实施例的用于确定通信系 统的被测的量的处理器系统。位于单元114中的处理器系统可以由一 个处理器113或许多连接在一起的处理器组成。还可以将在区域102 中测得的接收时刻tRX2(l), tRX2(N)禾卩发送时刻tTX2(l)， ...， tTX2(M)(图 2)传送到区域101,区域101包含根据本发明的实施例的处理器系统。 位于区域101中的处理器系统可以由一个处理器105或许多连接在一 起的处理器组成。还可以将在区域101中测得的接收时刻tRX1(l)， tRXi(M)和发送时刻tTX1(l)， .." tTxl(N)(图2)传送到区域102，区域102 包含根据本发明的实施例的处理器系统。位于区域102中的处理器系 统可以由一个处理器104或许多连接在一起的处理器组成。在根据本发明的装备中，所述处理器系统包括位于区域101中的 处理器105和位于区域102中的处理器104。处理器104被布置用来从 每个接收到的测量消息md(i) (i = 1， ...， N)中读取在区域101中测得 的发送时刻tTX1(i)。因此，假设处理器105或通信系统100被布置为将 所考虑的测量消息的发送时刻tTx"i)包括在每个测量消息md(i)中。处 理器104被布置为对每个接收到的测量消息md(i)计算时间差的值，并计算时间差的最小值的估计Elmin。处理器105被布置用来指示元件111(或112)把对于接收到的测量消息mg(l)在区域101中测得的接收时 刻t!oa(l)发送到区域102。图2所示的数据消息DM描绘指示所述接收 时刻tjoa(l)的信息从区域101到区域102的传送。例如，处理器1042被布置为根据等式(3)和/或等式(4)基于测量消息mg(l)的所述时间差的最小值的估计Elmin及发送和接收时刻tTX2(l)和tjon(l)来确定通信系统的被测的量。处理器104还被布置为根据所述被测的量来调 时钟机构106。在这种情况下，时钟机构107可以充当主时钟，且时钟 机构106可以充当从时钟，由此，使从时钟所产生的时钟时间与时钟 机构107所产生的时钟时间同步。在根据本发明的实施例的装备中，所述处理器系统包括位于区域 101中的处理器105和位于区域102中的处理器104。处理器105被布 置为从每个接收到的测量消息md(i) (i = 1，…，N)中读取在区域101 中测得的发送时刻tTx"i)。同样地，处理器104被布置为从每个接收到 的测量消息mg(j) (j = 1， ...， M)中读取在区域102中测得的发送时刻 tTX2(j)。因此，假设处理器104和105或通信系统100被布置为在每个 测量消息中写入测量消息的发送时刻，已在所考虑的测量消息的发送 位置处测量所述发送时刻。处理器104被布置为对每个接收到的测量 消息md(i)计算时间差的值，并计算时间差的最小值的估计EUin。类似 地，处理器105被布置为对每个接收到的测量消息mg(j)计算第二时间 差的值，并计算第二时间差的最小值的估计E2mh。处理器105被布置 为指示元件111 (或112)将所述第二时间差的最小值的估计E2n^发送到区域102。例如，处理器104被布置为根据等式(5)和/或等式(6)基于所述时间差的最小值的估计EUin和所述第二时间差的最小值的估计E1^来确定通信系统的被测的量。处理器104还可以被布置为根据 所述被测的量来调时钟机构106。图4示出根据本发明的实施例的网络元件400，其可以是例如IP (网际协议)路由器、MPLS (多协议标签交换)交换机、ATM (异步 传输模式)交换机、以太网交换机或上述各项中的一个或多个的组合。 网络元件包括用于向通信系统403发送数字数据的发送机441、和用于 从所述通信系统接收数字数据的接收机442。网络元件包括根据本发明 的实施例的用于确定被测的量的装备440。被测的量可以表示例如属于通信系统403的网路元件与第二网路元件之间的数据传输延迟，或网 路元件与所述第二网路元件的时钟时间之间的相位差。装备440包括 由一个或多个处理器组成的处理器系统。所述处理器系统被布置为对 已在网路元件中接收到的测量消息计算时间差的值。与每个测量消息 有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在网路元件中测得 的接收时刻与在通信系统403中测得的发送时刻之间的差。接收机442 被布置为接收数据，该数据指示在网络元件中接收到的测量消息的发 送时刻。单元443被布置为从接收到的数据中读取所述发送时刻。例 如，每个接收到的测量消息可以包括指示所考虑的测量消息的发送时 刻的信息。所述处理器系统被布置为-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围， -对每个值范围计算发生频率指示字(图3a和3b中的333、 334、 335)，其与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，-用曲线(图3a和3b中的331)拟合所述值范围的发生频率指示 字，以及-根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计。所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估计和与从 网络元件发送的一个或多个测量消息有关的信息来确定所述被测的 量。所述信息是基于一个或多个发送的测量消息在网络元件中测得的 发送时刻和在通信系统403中测得的接收时刻。接收机442被布置为 接收与所述接收时刻有关的信息，且单元443被布置为从接收到的数据中读取所述信息。在根据本发明的实施例的网络元件中，接收机442被布置为接收 信息，该信息指示对于从网络元件发送的测量消息来说在通信系统403 中测得的接收时刻，且单元443被布置为从接收到的数据中读取所述 接收时刻。装备440的处理器系统被布置为对从网络元件发送的至少 两个测量消息计算第二时间差的值。与每个发送的测量消息有关的所 述第二时间差的值本质上是对于所考虑的测量消息来说在通信系统403中测得的接收时刻与在网络元件中测得的发送时刻之间的差。处理 器系统被布置为根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间差的最 小值的估计。所述处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的估 计和所述第二时间差的最小值的估计来确定被测的量。在根据本发明的实施例的网络元件中，接收机442被布置为接收 对从网络元件发送的测量消息已计算的第二时间差的最小值的估计， 且单元443被布置为从接收到的数据中读取所述第二时间差的最小值 的估计。装备440的处理器系统被布置为根据所述时间差的最小值的 估计和所述第二时间差的最小值的估计来确定所述被测的量。根据本发明的实施例的网络元件包括调单元444，其被布置为 根据所述被测的量来调网络元件中的时钟机构406。在根据本发明的实施例的网络元件中，发送机441被布置为向通 信系统403发送数据传输帧，接收机442被布置为从通信系统接收数 据传输帧，且单元443被布置为从接收到的数据传输帧中读取对于通 信系统403中的数据传输帧所测得的发送时刻。图5是根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的方 法的流程图。被测的量可以表示例如数据传输延迟或时钟时间之间的 相位差。在步 501中，从所述通信系统的第一区域A向所述通信系 统的第二区域B发送第一测量消息M (AB)。在步 502中，从所述 第二区域B向所述第一区域A发送第二测量消息M(BA)。在步 503 中，对所述第一测量消息M(AB)计算时间差的值。与每个测量消息有 关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域B中 测得的接收时刻与在第一区域A中测得的发送时刻之间的差。在步 504中，如下根据所述时间差的值来计算所述时间差的最小值的估计-将所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，-对每个值范围计算发生频率指示字(图3a和3b中的333、 334、 335)，其与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，-用曲线(图3a和3b中的331)拟合所述各值范围的发生频率指 示字，以及-将对应于所述曲线的零点(图3a和3b中的332)的所述时间差 的值确定为时间差的最小值的估计Elmin。在步 505中，根据所述时间差的最小值的估计EUin和与所述第 二测量消息M(BA)有关的信息来确定所述被测的量，所述信息是基于 所述第二测量消息在所述第二区域B中测得的发送时刻和在所述第一 区域A中测得的接收时刻。在根据本发明的实施例的方法中，所述曲线是函数^的曲线图的 一部分，其优选地是单变量函数，该函数^的表达式包含可设置参数， 并且函数F具有以下性质-存在实数x0，使得所述函数F和所述函数的导数F'在实数x0均 为零，并且实数xO的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以及-存在实数xl > x0，使得所述函数的所述导数,'和二阶导数尸'在 从x0至xl的开集范围内均为正。根据所述值范围的发生频率指示字来确定所述可设置参数的值，并将所述xO设置为所述时间差的最小值的估计Elmin。例如，可以通过最小二乘法来确定所述可设置参数的值。图6是根据本发明的另一实施例的用于确定通信系统的被测的量 的方法的流程图。在步 601中，从所述通信系统的第一区域A向所 述通信系统的第二区域B发送第一测量消息M(AB)。在步 602中， 从所述第二区域B向所述第一区域A发送第二测量消息和至少一个第 三测量消息M(BA)。在步 603中，对所述第一测量消息M(AB)计算 时间差的值。与每个测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域B中测得的接收时刻与在第一区域A中测 得的发送时刻之间的差。在步 613中，对所述第二测量消息和至少 一个第三测量消息M(BA)计算第二时间差的值。与每个测量消息有关 的所述第二时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第一区域A 中测得的接收时刻与在第二区域B中测得的发送时刻之间的差。在步 604中，根据所述时间差的值来计算所述时间差的最小值的估计 Elmin。在步 614中，根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间 差的最小值的估计E2min。在步 605中，根据所述时间差的最小值的 估计El^和所述第二时间差的最小值的估计E2n^来确定所述被测的 量。在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域 与所述第二区域之间的传输延迟D，并通过以下等式来确定所述被测 的量一 2其中，EUin是所述时间差的最小值的估计，且tTX2和tRXi是所述 第二测量消息在所述第二区域B中测得的发送时刻和在所述第一区域 A中测得的接收时刻。在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差vi;，并通过以下等式来确定所述被测的量其中，EUin是所述时间差的最小值的估计，且tTX2和tR幻是所述 第二测量消息在所述第二区域B中测得的发送时刻和在所述第一区域A中测得的接收时刻。在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域 与所述第二区域之间的传输延迟D，并通过以下等式来确定所述被测 的量￡1 . +五2 .D 二 "丄nun " "nun— ^其中，Elmin是所述时间差的最小值的估计，且E2min是所述第二 时间差的最小值的估计。在根据本发明的实施例的方法中，所述被测的量是所述第一区域 与所述第二区域的时钟时间之间的相位差V|/，并通过以下等式来确定所述被测的量— ^其中，Elmin是所述时间差的最小值的估计，且E2皿n是所述第二 时间差的最小值的估计。在根据本发明的实施例的方法中，选择所述第二时间差的值中的 最小值，并使用所选第二时间差的最小值作为所述第二时间差的最小值的估计E2min。在根据本发明的实施例的方法中，如下计算所述第二时间差的最小值的估计E2mi。-将所述第二时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围， -对每个值范围计算第二发生频率指示字，其与属于所述值范围的第二时间差的值的数目成比例，-用第二曲线来拟合所述各值范围的发生频率指示字，以及 -将对应于所述曲线的零点的所述第二时间差的值确定为所述第二时间差的最小值的估计E2min。在根据本发明的实施例的方法中，所述测量消息采取替代选择之 一的形式IP (网际协议)分组、ATM (异步传输模式)帧、以太网帧、MPLS (多协议标签交换)帧、以及帧中继帧。在根据本发明的另一实施例的方法中，所述测量消息是具有预定 位模式的位序列。根据本发明的实施例的用于确定通信系统的被测的量的计算机程序包括可由可编程处理器执行的指令-用于指示所述可编程处理器对已从所述通信系统的第一区域发 送到所述通信系统的第二区域的第一测量消息计算时间差的值，与每 个第一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在 所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，-用于指示所述可编程处理器将所述时间差的值分类到具有预定 下限和上限的各值范围，-用于指示所述可编程处理器对每个值范围计算发生频率指示字 (图3a和3b中的333、 334、 335)，其与属于所述值范围的所述时间 差的值的数目成比例，-用于指示所述可编程处理器用曲线(图3a和3b中的331)拟合 所述各值范围的发生频率指示字，-用于指示所述可编程处理器根据所述曲线来确定所述时间差的 最小值的估计，以及-用于指示所述可编程处理器根据所述时间差的最小值的估计和 与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息 已从所述第二区域被发送到所述第一区域，并且所述信息是基于所述 第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中 测得的接收时刻。根据本发明的实施例的计算机程序被保存在诸如光盘(CD、压縮磁盘)等可由处理单元读取的存储装置中。根据本发明的实施例的计算机程序被编码成可以从诸如因特网等 通信网络接收的信号。正如对本领域的技术人员来说显而易见的那样，本发明及其实施 例不限于上述实施例的例子，而是可以在独立权利要求的范围内修改 本发明及其实施例。权利要求中所使用的诸如"装备包括处理器系统" 等与特性特征的存在有关的表达方式是开放性的，即表示这些特性特 征不排除独立权利要求中未表述的其它特性特征的存在。
权利要求
1.一种用于确定通信系统(100)的被测的量的装备，该装备包括处理器系统(104、105)，所述处理器系统(104、105)被布置用于对各第一测量消息计算时间差的值，所述第一测量消息已从所述通信系统的第一区域(101)被发送到所述通信系统的第二区域(102)，与每个第一测量消息有关的时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，其特征在于所述处理器被还被布置用于-把所述时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围，-对每个值范围计算发生频率指示字(333、334、335)，所述发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数目成比例，-用曲线(331)拟合所述各值范围的发生频率指示字，-根据所述曲线来确定所述时间差的最小值的估计，以及-根据所述时间差的最小值的估计和与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息已从所述第二区域(102)被发送到所述第一区域(101)，并且所述信息是基于所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测得的接收时刻。
2. 如权利要求l所述的装备，其特征在于所述处理器系统被布置 用于-对已从所述第二区域被发送到所述第一区域的所述第二测量消 息和至少一个第三测量消息计算第二时间差的值，与每个测量消息有关的所述第二时间差的值本质上是所考虑的测量消息在第一区域中测 得的接收时刻与在所述第二区域中测得的发送时刻之间的差，-根据所述第二时间差的值来计算所述第二时间差的最小值的估 计，以及-根据所述时间差的最小值的估计和所述第二时间差的最小值的 估计来确定所述被测的量。
3. 如权利要求l所述的装备，其特征在于所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且所述处理器系统被布 置用于通过以下等式来确定所述被测的量— 2其中，Elmin是所述时间差的最小值的估计，且tTX2和tR^是所述第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中 测得的接收时刻。
4. 如权利要求l所述的装备，其特征在于所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差V，并且所述处理器系统被布置用于通过以下等式来确定所述被测的量Xj/ =五lmin - fan - Z7y2)— ^其中，EUn是所述时间差的最小值的估计，且tTX2和t腿是所述 第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中 测得的接收时刻。
5. 如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述被测的量是所述 第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且所述处理器系统被布置用于通过以下等式来确定所述被测的量其中，EUh是所述时间差的最小值的估计，且E2^n是所述第二 时间差的最小值的估计。
6.如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差N/，并且所述处理器系统被布置用于通过以下等式来确定所述被测的量其中，EUin是所述时间差的最小值的估计，且E2^n是所述第二 时间差的最小值的估计。
7. 如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述处理器系统被布 置用于选择所述第二时间差的值中的最小值并使用所选定的第二时间 差的最小值作为所述第二时间差的最小值的估计。
8. 如权利要求2所述的装备，其特征在于，所述处理器系统被布置用来-把所述第二时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围， -对每个值范围计算第二发生频率指示字，所述第二发生频率指示 字与属于所述值范围的所述第二时间差的值的数目成比例， -用第二曲线来拟合所述各值范围的发生频率指示字，以及 -根据所述第二曲线来确定所述第二时间差的最小值的估计。
9. 如权利要求l所述的装备，其特征在于，所述第一测量消息和 所述第二测量消息符合以下候选之一IP (网际协议)包、ATM (异 步传输模式)帧、以太网帧、MPLS (多协议标签交换)帧、以及帧中 继帧。
10. 如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述第一测量消息 和所述第二测量消息是具有预定位模式的位序列。
11. 如权利要求1所述的装备，其特征在于，所述处理器系统被 布置为用于使用函数F的曲线图的一部分作为所述曲线，函数F的表达式包含可设置参数，并且函数F具有以下性质-存在实数x0，使得所述函数^和所述函数的导数F'在实数x0 均为零，并且实数xO的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以及-存在实数xl >x0，使得所述函数的所述导数尸和二阶导数F"在从x0至xl的开集范围内均为正，以及所述处理器系统被布置用于根据所述各值范围的发生频率指示字 (333、 334、 335)来确定所述可设置参数的值，并把所述x0设置为 所述时间差的最小值的估计。
12. —种具有用来向通信系统发送数字数据的发送机(441)和用 来从通信系统接收数字数据的接收机(442)的网络元件，其特征在于 该网络元件包括如权利要求1所述的、用于确定所述通信系统的被测 的量的装备(440)。
13. 如权利要求12所述的网络元件，其特征在于，所述发送机被 布置为用于向所述通信系统发送数据传输帧，所述接收机被布置为用 于从所述通信系统接收数据传输帧，并且所述网络元件被布置用于从 接收到的数据传输帧中读取数据传输帧的发送时刻。
14. 如权利要求12所述的网络元件，其特征在于，所述网络元件 包括调单元(444)，该调单元(444)被布置为用来根据所述被 测的量来调网络元件中的时钟机构(406)。
15. 如权利要求13所述的网络元件，其特征在于，所述网络元件 是以下各项中的至少一个IP (网际协议)路由器、MPLS (多协议标 签交换)交换机、ATM (异步传输模式)交换机和以太网交换机。
16. —种用于确定通信系统的被测的量的方法，该方法包括 -从所述通信系统的第一区域向所述通信系统的第二区域发送(501、 601)各第一测量消息，-从所述第二区域向所述第一区域发送(502、 602)各第二测量消 息，以及-对所述各第一测量消息计算(503、 603)时间差的值，与每个第 一测量消息有关的所述时间差的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与在所述第一区域中测得的发送时刻之间 的差，其特征在于该方法还包括-把所述时间差的值分类(504、 604)到具有预定下限和上限 的各值范围，-对每个值范围计算(504、 604)发生频率指示字(333、 334、 335)，所述发生频率指示字与属于所述值范围的所述时间差的值的数 目成比例，-用曲线(331)拟合(504、 604)所述各值范围的发生频率指示字，-根据所述曲线来确定(504、 604)所述时间差的最小值的估计，以及-根据所述时间差的最小值的估计和与所述第二测量消息有 关的信息来确定(505、 605)所述可测的量，所述信息是基于所述第 二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中测 得的接收时刻。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于该方法包括 -从所述第二区域向所述第一区域发送(602)至少一个第三测量消息，-对所述第二测量消息和所述至少一个第三测量消息计算(604) 第二时间差的值，与每个测量消息有关的所述第二时间差的值本质上 是所考虑的测量消息在所述第一区域中测得的接收时刻与在所述第二 区域中测得的发送时刻之间的差，-根据所述第二时间差的值来计算(614)所述第二时间差的最小 值的估计，以及-根据所述时间差的最小值的估计和所述第二时间差的最小值的 估计来确定(605)所述被测的量。
18. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且通过以下等式来确定所述被测的量<formula>formula see original document page 7</formula>其中，Elmin是所述时间差的最小值的估计，且tTX2和t!oa是所述 第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中 测得的接收时刻。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差VK,并且通过以下等式来确定所述被测的量<formula>formula see original document page 7</formula>其中，EUin是所述时间差的最小值的估计，且tTX2和tRXi是所述 第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中 测得的接收时刻。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所 述第一区域与所述第二区域之间的传输延迟D，并且通过以下等式来 确定所述被测的量一 2其中，Eln^是所述时间差的最小值的估计，且E2^n是所述第二 时间差的最小值的估计。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述被测的量是所述第一区域与所述第二区域的时钟时间之间的相位差v|/，并且通过以下 等式来确定所述被测的量<formula>formula see original document page 7</formula>其中，EUin是所述时间差的最小值的估计，且E2^n是所述第二 时间差的最小值的估计。
22. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，选择所述第二时间 差的值中的最小值，并使用所选的第二时间差的最小值作为所述第二 时间差的最小值的估计。
23. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，该方法包括 -把所述第二时间差的值分类到具有预定下限和上限的各值范围， -对每个值范围计算第二发生频率指示字，所述第二发生频率指示字与属于所述值范围的第二时间差的值的数目成比例，-用第二曲线来拟合所述各值范围的发生频率指示字，以及 -根据所述第二曲线来确定所述第二时间差的最小值的估计。
24. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一测量消息 和所述第二测量消息符合以下候选之一IP (网际协议)包、ATM (异 步传输模式)包、以太网帧、MPLS (多协议标签交换)帧和帧中继帧。
25. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一测量消息 和所述第二测量消息是具有预定位模式的位序列。
26. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述曲线是函数F的 曲线图的一部分，该函数F的表达式包含可设置参数，并且函数F具有 以下性质-存在实数x0，使得所述函数,和所述函数的导数尸'在该实数x0 均为零，并且该实数xO的值取决于所述可设置参数中的至少一个，以 及-存在实数xl 〉x0,使得所述函数的所述导数F和二阶导数,"在 从xO至xl的开集范围内均为正，以及该方法包括根据所述各值范围的发生频率指示字(333、 334、 335) 来确定所述可设置参数的值并把所述x0设置为所述时间差的最小值的 估计。
27. —种用于确定通信系统的被测的量的计算机程序，该计算机程序包括可由可编程处理器执行以用于指示所述可编程处理器对已从 所述通信系统的第一区域发送到所述通信系统的第二区域的第一测量 消息计算时间差的值的指令，与每个第一测量消息有关的所述时间差 的值本质上是所考虑的测量消息在所述第二区域中测得的接收时刻与 在所述第一区域中测得的发送时刻之间的差，其特征在于该计算机程序包括可由可编程处理器来执行的指令-用于指示所述可编程处理器把所述时间差的值分类到具有预定 下限和上限的各值范围，-用于指示所述可编程处理器对每个值范围计算发生频率指示字 (333、 334和335)，所述发生频率指示字与属于所述值范围的所述 时间差的值的数目成比例，-用于指示所述可编程处理器用曲线(331)拟合所述各值范围的 发生频率指示字，-用于指示所述可编程处理器根据所述曲线来确定所述时间差的 最小值的估计，以及-用于指示所述可编程处理器根据所述时间差的最小值的估计和 与第二测量消息有关的信息来确定所述被测的量，所述第二测量消息 已从所述第二区域被发送到所述第一区域，并且所述信息是基于所述 第二测量消息在所述第二区域中测得的发送时刻和在所述第一区域中 测得的接收时刻。
28. 如权利要求27所述的计算机程序，其特征在于，该计算机程 序被存储在存储介质中。
29. 如权利要求27所述的计算机程序，其特征在于，该计算机程 序被编码成可以从通信网络接收的信号。
全文摘要
用于测量的方法和装备。本发明涉及确定通信系统的被测的量，所述被测的量例如是传输延迟或时钟时间的相位差等。在通信系统的两个区域之间沿双向传输方向发送(501、502)测量消息。对沿着至少一个传输方向发送的测量消息计算(503)时间差的值，每个时间差的值是该测量消息在接收处测得的接收时刻与在发送处测得的发送时刻之间的差。使用时间差的值来计算(504)时间差的分布估计，根据该分布估计来计算(504)时间差的最小值的估计。根据所述时间差的最小值的估计及沿相反传输方向发送的至少一个测量消息在发送处测得的发送时刻和在接收处测得的接收时刻来确定(505)所述被测的量。
文档编号H04L12/56GK101594169SQ200910142619
公开日2009年12月2日 申请日期2009年5月31日 优先权日2008年5月30日
发明者乔纳斯·伦德奎斯特, 海基·拉马宁, 米科·劳莱宁, 肯尼斯·哈恩 申请人:特拉博斯股份有限公司