专利名称：Ip网络性能测量方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种IP网络性能测量方法、装置和系统。
背景技术：
传统的因特网协议(Internet Protocol, IP)网络仅提供不保证可达的服务， 并不提供服务质量(Quality of Service，QoS)保证的服务。随着IP网络在电信网络 中越来越广泛地被采用，提高IP网络性能的各种QoS保证机制，如区分服务体系结构 (Differentiated Service, DiffServ)机制被引入。在实现本发明的过程中发明人发现现有技术至少存在如下问题现有技术中缺乏 对IP网络性能测量的具体实现方案。
发明内容
本发明是提供一种IP网络性能测量方法、装置和系统，解决现有缺乏对IP网络性 能测量的具体实现方案的问题。本发明实施例提供了一种IP网络性能测量方法，包括与测量对端进行公共参数协商，确定测量发起端和测量对端都支持的公共参数；与测量对端进行流协商，在测量发起端和测量对端都支持的公共参数中确定与被 测数据流对应的公共参数；与测量对端进行测量参数协商，确定与被测数据流对应的测量参数；根据所述测量参数对所述被测数据流进行IP网络性能测量及测量控制。本发明实施例提供了一种IP网络性能测量装置，包括第一模块，用于与测量对端进行公共参数协商，确定测量发起端和测量对端都支 持的公共参数；第二模块，用于与测量对端进行流协商，在测量发起端和测量对端都支持的公共 参数中确定与被测数据流对应的公共参数；第三模块，用于与测量对端进行测量参数协商，确定与被测数据流对应的测量参 数；第四模块，用于根据所述测量参数对所述被测数据流进行IP网络性能测量及测 量控制。本发明实施例提供了一种IP网络性能测量系统，包括上述的IP网络性能测量装 置，以及与所述装置通信的测量对端装置。由上述技术方案可知，本发明实施例通过进行公共参数协商、流协商、测量参数协 商，可以使测量发起端和测量对端获知对应的测量的含义，通过测量控制过程控制相应的 IP网络性能的测量，最终实现IP网络性能的测量。
图1为本发明第一实施例的方法流程示意图；图2为本发明实施例基于的无线传输承载网的网络结构示意图；图3为本发明实施例中的分层的端到端网络结构示意图；图4为本发明实施例中IPPM报文的格式示意图；图5为本发明实施例中IPPM子报文段的格式示意图；图6为图5中的IPPM首部的格式示意图；图7为图5中的IPPM子报文段内容的格式示意图；图8为本发明实施例中公共参数协商过程的方法流程示意图；图9为本发明实施例中建立DSCP映射表的方法流程示意图；图10为本发明实施例中DSCP映射表同步过程的方法流程示意图；图11为本发明实施例中流协商过程的方法流程示意图；图12为本发明实施例中测量参数协商过程的方法流程示意图；图13为本发明实施例中测量对端向测量发起端汇报测量周期和测量时段的方法 流程示意图；图14为本发明实施例中测量控制过程的方法流程示意图；图15为本发明实施例中错误报告过程的方法流程示意图；图16为本发明实施例中采用被动测量方式测量端到端连通性的方法流程示意图；图17为本发明实施例中采用单向测量方式测量端到端连通性的方法流程示意 图；图18为本发明第二实施例的方法流程示意图；图19为本发明第三实施例的装置结构示意图。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。首先，对本发明实施例涉及的几个概念进行解释。IP网络性能管理(IP Performance Management, IPPM)指对IP网络性能进行实 时监控和测量，并根据测量结果对IP数据分组的发送或接收进行相应的控制。端到端一个网元(如基站NodeB)称为一个端点；两个网元间的连接定义了一个 “端到端”的上下文。其中，主动发起测量的一端为测量发起端，另一端为测量对端。DSCP值DiffServ CodePoint value，差分服务代码点值。应用差分服务 (DiffServ)进行QoS管理时，在IP头部填充的6比特数值，具体定义参考RFC2474。IPPM测量参数协商报文IPPM测量开始前，端到端进行参数协商所使用的报文。 简称“协商报文”。IPPM测量控制报文对IPPM测量进行控制的报文，例如包含开启、关闭等命令的 报文。简称“控制报文”。IPPM测量报文IPPM测量时专用于测量的报文，区别于业务分组，携带单次测量 的询问，回应，测量结果等信息的报文。简称“测量报文”。本发明实施例基于如下的模型
1、所有的测量都为有向测量，即A — B的测量和B — A的测量是不同的。2、测量发起端为A端，测量对端为B端，业务分组组成的数据流的流向是A — B。3、如果有环回测量，测量方向为A — B — A。4、测量结果在A端用作控制。5、测量的启动、停止、参数协商等，都由A端作为主导端。6、B端配合A端进行测量，对测量没有控制权，与A端共同协商测量所用的参数，B 端在本端出错或资源不够用时，主动提出错误报告。可以理解的是，B — A的测量也可以采用上述原理的模型，需要进行测量发起端和 测量对端的调换。本发明实施例是基于A — B数据流的测量。本发明实施例所述的测量以其测量对象分类，分三种1.以业务分组为测量对象，包括a)被动连通性测量b)收到分组数测量c)丢包率测量d)收到字节数测量e)被动测量携带时间戳的业务报文的单向延时2.直接对测量报文进行测量，包括a)环回连通性测量b)单向连通性测量c)环回延时测量d) DSCP映射表的测量3.以测量报文为触发，对业务分组进行测量，包括a)测量报文启动的收到分组数测量b)测量报文启动的丢包率测量上述分类的1和3需要对业务分组的流进行甄别，所以在测量前需要将业务分组 划分为不同的数据流，并在业务分组中添加表征所属类别的分类标识。当需要添加分类标 识时，两端需要对分类标识方式进行协商。而对于上述分类2的直接对测量报文进行的测 量，可以携带协商好的流标识(流ID)，也可以使用公共的流标识(本发明实施例中的公共 的流标识为0x00)。可以理解的是，上述分类2而言，可以理解为事先进行了流ID的协商。图1为本发明第一实施例的方法流程示意图，包括步骤11 与测量对端进行公共参数协商，确定测量发起端和测量对端都支持的公 共参数；步骤12 与测量对端进行流协商，在测量发起端和测量对端都支持的公共参数中 确定与被测数据流对应的公共参数；步骤13 与测量对端进行测量参数协商，确定与被测数据流对应的测量参数；步骤14 根据所述测量参数对所述被测数据流进行IP网络性能测量及测量控制。本实施例通过进行公共参数协商、流协商、测量参数协商，可以使测量发起端和测 量对端获知对应的测量的含义，通过测量控制过程控制相应的IP网络性能的测量，最终实 现IP网络性能的测量。
图2为本发明实施例基于的无线传输承载网的网络结构示意图。本实施例的移动 终端以移动用户(Mobile Subscribers, MS)为例，当然，其它网络系统的移动终端，例如用 户设备(User Equipment, UE)也在本发明的覆盖范围之内。本实施例以MS的数据业务为 例，当然，其它业务，例如语音业务也在本发明的覆盖范围之内。参见图2，本实施例包括MS21和与MS21通信的另一接入网中的通信设备22，该 通信设备22可以为MS或者电脑等。MS21通过移动接入网和核心网连接另一侧的因特网 (Internet)，通信过程中涉及网元设备A、网元设备B、网元设备C和网元设备D。MS21接入 移动接入网后，其发送的数据被打包处理，使用用户数据协议(User Data Protocol, UDP) 或通用路由封装(Generic Routing Encapsulation, GRE)隧道作为载体，在移动接入网和 核心网中进行传输。在核心网出口，进行解包处理，直接将用户IP数据分组发送到因特网。本文中的“端到端”在图2中表现为AB，BC，⑶间的UDP/IP传输。其中的一段，如 AB段，以A和B为两个端点，定义为“端到端”连接。图3为本发明实施例中的分层的端到端网络结构示意图。参见图3，每个端点包括 传输层/GRE、IP层和数据链路层(层2)，其中的IP层又可以分为IP组包层、IP安全服务 (IP security, IPsec)层和IP分片层。对应各层分为端到端测控点1、端到端测控点2、端 到端测控点3和端到端测控点4。当然，图3仅为示例，具体实施中可能有些层没有使用，如 IPsec层可能不启用，IP分片层不启用。IP层的上层协议可能是传输层协议，例如UDP或 传输控制协议(Transport Control Protocol，TCP)，也可能是GRE隧道。本发明实施例中测量和控制可以在端到端的对等层/处理模块间进行。例如，第 一端点的端到端测控点1与第二端点的端到端测控点1之间进行测量和控制。具体实施中， 测控点(即具体在哪个分层)可以通过预先配置，也可以通过两个端点互相协商确定。上 述的对等测控适用于各层的测控点。需要注意的是，IPsec可能采用传输模式或隧道模式 (即使在同一个节点，也可能使用隧道模式)，本发明实施例并不限定IPsec的实现。选择合适的测控点对QoS实施非常重要。例如，在实施端到端IPsec的场景下，如 果在端到端测控点2测量，就可以避免把外部不安全的攻击包计入测量统计。如果在端到 端测控点3进行测量，可以感知到不安全包的存在。进行端到端测控点3和端到端测控点2 点测量结合的方式，可以有效地分析真正业务的丢包率，并在一定程度上分析丢包的原因。因此，本发明实施例中的测量端点可以具体到每个网元设备的分层上。并且，上述 的测量的点和控制点可以是不同的，例如测量可以在端点端到端测控点4做，但其根据此 测量结果的控制点可能在端到端测控点1 4中任意单点或多点实现。本发明实施例涉及的过程包括协商过程，控制过程和测量过程，分别对应协商报 文、控制报文和测量报文(统称为IPPM报文)，每个过程中测量发起端和测量对端可能交互 如下消息请求-回复(Request-R印Iy)消息(或称报文)对包括控制、协商和测量消息对。 通用规则可以是针对Request消息，可以启动重发机制，多次(次数可配置)重发均未收 到回应时，报告管理模块测量失败，停止相关的控制、协商和测量，并清除相关的资源占用。 由于R印Iy消息是被动响应Request消息，Reply消息可以无重发机制。报告(Report)消息(或称报文)用于测量控制时，可以是测量对端对测量的错 误报告，此报告中可以包含错误原因，并可以进一步包含推荐的动作，如果包含推荐的动作，则测量发起端根据此推荐的动作进行控制。用于IP网络性能测量时，可以是测量对端 主动向测量发起端汇报测量结果的报文。Import消息无重发机制。在上述公共参数协商、流协商或测量参数协商的过程中使用携带IPPM子报文段 的IPPM报文，此时IPPM子报文段携带公共参数协商、流协商或测量参数协商的信息，和/ 或，在IP网络性能测量及测量控制的过程中使用携带IPPM子报文段的IPPM报文，此时 IPPM子报文段携带IP网络性能测量及测量控制的信息。图4为本发明实施例中IPPM报文的格式示意图。参见图4，IPPM报文包括如下域 IP首部(IPv4或IPv6)、UDP首部、多个IPPM子报文段(第一 IPPM子报文段，第二 IPPM子 报文段，...，第NIPPM子报文段)，还可以进一步包括“填充”域。其中，“IP首部”域需要填充IP地址对，一般为端到端测量的测量发起端和测量对 端的IP地址对。通常情况下，在IPPM子报文段中也可以携带IP地址对，此处“IP首部”的 IP地址对和IPPM子报文段中的IP地址对无关，两者的IP地址对可以相同，也可以不同。“IP首部”域中还可以携带DSCP值，对于IPv4，“IP首部”包括服务类型(Type of Service, T0S)域，该TOS域可以用于携带DSCP值，对于IPv6，" IP首部”包括TrafficClass 域，该TrafficClass域可以用于携带DSCP值。“IP首部”域中的TOS域(对于IPv4)或 TrafficClass域(对于IPv6)的前6比特映射为DiffServ架构中的DSCP域，可以根据具 体的协商、控制或测量等内容填充相应的DSCP值。"UDP首部”域需要填充端口号对。例如，将源端口和目的端口都设置为30709，则 IPPM报文将被发送至30709号端口。对于测量报文，还可以在IPPM子报文段内设置与此处 不同的端口对，此时，需要将测量报文发送至IPPM子报文段内设置的端口上。“填充”域用于填充IPPM报文，使得此IPPM报文可以达到适合的大小。“填充”域 通常位于IPPM报文的最后一个字段，在此域后即使有其他IPPM报文段，也不再解析。一个IPPM报文中可以包含多个IPPM子报文段，每段都由IPPM首部和IPPM子报 文段内容组成。IPPM子报文段是不定长的，在IPPM首部可以指定对应的IPPM子报文段的 长度。每个IPPM子报文段可以以4字节对齐，不足时填充0，可以允许填充1 3个字节。 每个IPPM子报文段是相互独立的，对一个IPPM子报文段的解释完全独立，不依赖于其他 IPPM子报文段。通常情况下这些IPPM子报文段的处理顺序是任意的，除非一个IPPM报文 中包含了必须处理顺序的子段，例如，在同一个IPPM报文中包括了流协商、建立在该流协 商基础上的测量参数协商、测量启动，则需要先处理流协商对应的IPPM子报文段，再处理 测量参数协商对应的IPPM子报文段，最后处理测量启动对应的IPPM子报文段。具有相同 流ID的IPPM子报文段按照顺序进行处理。图5为本发明实施例中IPPM子报文段的格式示意图。参见图5，包括IPPM首部和 IPPM子报文段内容。IPPM首部通常为4字节，IPPM子报文段内容是不定长的。图6为图5中的IPPM首部的格式示意图。参见6，IPPM首部包括如下域控制字、 测量内容、测量标识、流ID。可以理解的是，上述几个域可以采用顺序排列的方式，此排列顺 序有利于在测量两端对报文和测量进行管理；另外，IPPM首部还可以包括如下域版本、长 度。其中，版本和控制字可以共同占用一个字节，测量内容和测量标识可以共同占用一个字 节，流ID和长度可以分别单独占用一个字节。上述各域的定义及取值可以如表1所示
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表 权利要求
一种IP网络性能测量方法，其特征在于，包括与测量对端进行公共参数协商，确定测量发起端和测量对端都支持的公共参数；与测量对端进行流协商，在测量发起端和测量对端都支持的公共参数中确定与被测数据流对应的公共参数；与测量对端进行测量参数协商，确定与被测数据流对应的测量参数；根据所述测量参数对所述被测数据流进行IP网络性能测量及测量控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述公共参数协商、流协商或测量参数 协商的过程中使用携带IPPM子报文段的IPPM报文，所述IPPM子报文段携带公共参数协 商、流协商或测量参数协商的信息；或，在所述测量控制的过程中使用携带IPPM子报文段的IPPM报文，所述IPPM子报文段携 带测量控制的信息；或，在所述IP网络性能测量的过程中使用携带IPPM子报文段的IPPM报文，所述IPPM子 报文段携带IP网络性能测量的信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述IPPM子报文段包括IPPM首部和IPPM子报文段内容，其中，所述IPPM首部包括如 下域控制字、测量内容、测量标识和流ID。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述公共参数协商过程包括 将表征为协商的报文类型信息携带在所述控制字域中；将本端支持的公共参数携带在IPPM子报文段内容中，所述公共参数包括如下项中的 至少一项作为分类依据的分类标识方式、表征业务分组发送顺序的顺序标识方式及表征 测量所在分层的测量点；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述流协商过程包括将表征为协商的报文类型信息携带在所述控制字域中，将协商的数据流的标识携带在 流ID域中；在公共参数协商后得到的两端均支持的公共参数中，选择与协商的数据流对应的公共 参数携带在IPPM子报文段内容中；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述IPPM子报文段内容中携带分类标 识方式时，该方法还包括将与所述分类标识方式对应的流标识内容携带在所述IPPM子报文段内容中，所述流 标识内容用于对数据流进行分类。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括将如下项中的至少一项携带在所述IPPM子报文段内容中分组大小、协议类型、DSCP 值，所述分组大小、协议类型或者DSCP值用于进一步作为数据流的分类依据。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量参数协商过程包括将表征为协商的报文类型信息携带在所述控制字域中，将协商的测量内容携带在测量 内容域中，将协商的测量标识携带在测量标识域中，将协商的数据流的标识携带在流ID域 中；将本端支持的测量参数携带在IPPM子报文段内容中，所述测量参数包括如下项中的 至少一项测量方式、测量周期、测量时段；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量控制过程包括将表征为控制的报文类型信息携带在所述控制字域中，通过在所述测量内容域、测量 标识域和流ID域中携带不同的信息，控制一次测量、一个被测数据流的所有测量或端到端 的所有测量；将表征为启动、暂停或停止的控制信息携带在IPPM子报文段内容中；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述IP网络性能测量过程包括将表征为测量的报文类型信息携带在所述控制字域中，将待测量的内容携带在测量内 容域中，将待进行的测量的标识携带在测量标识域中，将被测数据流的标识携带在流ID域 中；将所述待测量的内容所需的信息携带在IPPM子报文段内容中；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端。
11.根据权利要求2至10任一项所述的方法，其特征在于，所述IPPM报文还包括IP首 部、UDP首部。
12.—种IP网络性能测量装置，其特征在于，包括第一模块，用于与测量对端进行公共参数协商，确定测量发起端和测量对端都支持的 公共参数；第二模块，用于与测量对端进行流协商，在测量发起端和测量对端都支持的公共参数 中确定与被测数据流对应的公共参数；第三模块，用于与测量对端进行测量参数协商，确定与被测数据流对应的测量参数；第四模块，用于根据所述测量参数对所述被测数据流进行IP网络性能测量及测量控制。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一模块、第二模块和第三模块具体使用携带IPPM子报文段的IPPM报文进行对 应的协商过程，所述IPPM子报文段携带对应的公共参数协商、流协商或测量参数协商的信 息-M,所述第四模块包括第一单元或第二单元，其中，所述第一单元具体使用携带IPPM子报 文段的IPPM报文进行测量控制，所述IPPM子报文段携带测量控制的信息，所述第二单元具 体使用携带IPPM子报文段的IPPM报文进行IP网络性能测量，所述IPPM子报文段携带IP 网络性能测量的信息。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述IPPM子报文段包括IPPM首部和IPPM子报文段内容，其中，所述IPPM首部包括如 下域控制字、测量内容、测量标识和流ID ；所述第一模块具体用于将表征为协商的报文类型信息携带在所述控制字域中；将本 端支持的公共参数携带在IPPM子报文段内容中，所述公共参数包括如下项中的至少一项 作为分类依据的分类标识方式、表征业务分组发送顺序的顺序标识方式及表征测量所在分层的测量点；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述IPPM子报文段包括IPPM首部和IPPM子报文段内容，其中，所述IPPM首部包括如 下域控制字、测量内容、测量标识和流ID ；所述第二模块具体用于将表征为协商的报文类型信息携带在所述控制字域中，将协 商的数据流的标识携带在流ID域中；在公共参数协商后得到的两端均支持的公共参数中， 选择与协商的数据流对应的公共参数携带在IPPM子报文段内容中；发送携带了上述信息 的IPPM子报文段给测量对端。
16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述IPPM子报文段包括IPPM首部和IPPM子报文段内容，其中，所述IPPM首部包括如 下域控制字、测量内容、测量标识和流ID ；所述第三模块具体用于将表征为协商的报文类型信息携带在所述控制字域中，将协 商的测量内容携带在测量内容域中，将协商的测量标识携带在测量标识域中，将协商的数 据流的标识携带在流ID域中；将本端支持的测量参数携带在IPPM子报文段内容中，所述测 量参数包括如下项中的至少一项测量方式、测量周期、测量时段；发送携带了上述信息的 IPPM子报文段给测量对端。
17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述IPPM子报文段包括IPPM首部和IPPM子报文段内容，其中，所述IPPM首部包括如 下域控制字、测量内容、测量标识和流ID ；所述第四模块的第一单元具体用于将表征为控制的报文类型信息携带在所述控制字 域中，通过在所述测量内容域、测量标识域和流ID域中携带不同的信息，控制一次测量、一 个被测数据流的所有测量或端到端的所有测量；将表征为启动、暂停或停止的控制信息携 带在IPPM子报文段内容中；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端；或者，所述第四模块的第二单元具体用于将表征为测量的报文类型信息携带在所述控制字 域中，将待测量的内容携带在测量内容域中，将待进行的测量的标识携带在测量标识域中， 将被测数据流的标识携带在流ID域中；将所述待测量的内容所需的信息携带在IPPM子报 文段内容中；发送携带了上述信息的IPPM子报文段给测量对端。
18.一种IP网络性能测量系统，其特征在于，包括如权利要求12至17任一项所述的 IP网络性能测量装置，以及与所述装置通信的测量对端装置。全文摘要
本发明公开了一种IP网络性能测量方法、装置和系统。该方法包括与测量对端进行公共参数协商，确定测量发起端和测量对端都支持的公共参数；与测量对端进行流协商，在测量发起端和测量对端都支持的公共参数中确定与被测数据流对应的公共参数；与测量对端进行测量参数协商，确定与被测数据流对应的测量参数；根据所述测量参数对所述被测数据流进行IP网络性能测量及测量控制。通过本发明实施例可以实现IP网络性能测量。
文档编号H04L12/26GK101945015SQ20091015879
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者杨义成, 王江胜, 赖志昌, 郭成绪, 陈琰琰 申请人:华为技术有限公司