一种端到端网络的时延检测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种端到端网络的时延检测方法及装置，该方法为：在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值；分别判断每一个数据包的传输时延与统计窗i-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。该方法实现了对传输时延的准确检测，无需架设另外的外部时钟同步系统，并且在传输时延缓慢变化的场景下也具有良好的检测效果。
【专利说明】—种端到端网络的时延检测方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信网络传输【技术领域】，尤其涉及一种端到端网络的时延检测方法及
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]近年来，基于IP的语音传输(Voice over IP, VoIP)网络由于组网灵活、投资低、方便部署等优点，使得VoIP业务得到了飞速发展。在VoIP网络中，语音包实时进行传输，而由于IP网络自身的不稳定性，如网络拥塞、路由不同等原因导致的时延、丢包、抖动，均会对终端用户的感知造成影响。特别是网络拥塞，不仅会增大网络时延，严重影响实时业务的感知，还会加大网络抖动，使得声音断续、模糊不清。
[0003]然而，网络拥塞不是定时发生的，网络状况受用户行为以及带宽变化的影响，从而导致时延也是实时变化的。同时，接入设备的引入也带了一些不可避免的时延，如媒体包打包时延、语音编解码时延等。如何快速准确地检测网络链路的时延，已成为保证VoIP网络质量的一个重要手段。
[0004]传统的链路时延检测技术采用在探测包上携带时间戳的方式进行时延检测:由源节点发送探测包到目的节点，探测包中携带源节点的本地时间戳，目的节点接收到该探测包后，就可以根据接收时间与源节点本地时间戳的差值，来计算链路时延。此方法需要保证源节点与目的节点具有严格的时钟同步，因此，一般采用外部时钟系统(如GPS)同步本地时钟的方式，但架设外部时钟较为复杂繁琐，且在某些场景下存在着一定的限制条件。
[0005]此外，也有相关现有技术根据时延抖动来估算时延的变化，认为在时延抖动增大时，网络时延相应的产生了变化。此方法在网络时延瞬时变化较大的场景下具有较好的检测性能；但当网络时延变化缓慢时，如时延抖动不明显仍在可接受的范围内或时延缓慢增加等场景下，此方法就无法检测出时延的变化。并且，实际应用中网络时延往往是缓慢增大或减小的，所以此技术也存在着一定的限制条件。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供一种端到端网络的时延检测方法及装置，用以实现对传输时延的准确检测，无需架设另外的外部时钟同步系统，并且在传输时延缓慢变化的场景下也具有良好的检测效果。
[0007]本发明实施例提供的具体技术方案如下:
[0008]一种端到端网络的时延检测方法，包括:
[0009]在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；
[0010]分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值；
[0011]分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗1-1内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
[0012]这样，通过设置统计窗，比较统计窗之间传输时延的变化，获得相对时延的变化值，不仅能够检测传输时延瞬时变大或变小的情况，对传输时延缓慢变化的场景也具有良好的检测效果。
[0013]较佳的，预判断网络时延发生变化后，进一步包括:
[0014]启动统计窗i+ Ι，在统计窗i + Ι内，继续接收源节点发送的数据包；
[0015]分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+Ι至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值；
[0016]分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
[0017]这样，通过对统计窗i + Ι内满足第一判断条件的数据包的个数进行统计，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
[0018]较佳的，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延:
[001 9] Tdeiay，i，j ^arrival, i, j ^transmit, i, j ;
[0020]式中，Tdelay；i；J为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrivalji；J为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit^为源节点发送数据包j的时间。
[0021]通过这种方式，得到了各个数据包的传输时延，并且源节点和目的节点无需假设外部时钟进行严格的时间同步。
[0022]较佳的，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延:
[0023]Tdehv i j = W1 * Tdehv + W2 * Tklav u ;或者，
_ I N
[0024]Τ—!'.Jj — 〉: TjelavA.1，
iV j=x
[0025]式中，Tdday^j为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，
Tdekirjj,为统计窗i至接收到数据包j-Ι时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,^.为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，wl、w2为预定义的加权权重,且wl+w2 = I, N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j e [1，...，Ν]。
[0026]通过这种方式，实时更新各个统计窗的平均传输时延，作为后续接收的数据包传输时延的比较基础。
[0027]较佳的，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i_l内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
[0028]^deIav.1.J - ^delava-J ^delav,ι-Ι,Ν ,
[0029]式中，Ddelay^.为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i_l内接收至IJ的所有数据包的平均传输时延的差值，Td一u为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延， r^delavJ-1M 为统计窗1-Ι内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗1-ι内接收到的数据包个数。
[0030]通过这种方式,基于相对时延的变化对网络传输时延进行判断，适用于传输时延瞬时变大或变小，以及传输时延缓慢变化的场景。
[0031]较佳的，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件，包括:
[0032]确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B，其中，A为正数，B为负数。
[0033]通过这种方式，当计算出的差值大于时延上门限值A时，预判断传输时延变大，当计算出的差值小于时延下门限值B时，预判断传输时延变小。
[0034]较佳的，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件，包括:
[0035]确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C，其中，C为正整数。
[0036]通过这种方式，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
[0037]较佳的，进一步包括:
[0038]根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
[0039]通过这种方式，对统计窗的大小实行控制。
[0040]一种端到端网络的时延检测装置，包括:
[0041]接收单元，用于在统计窗i内，接收源节点发送的数据包；
[0042]计算单元，用于分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值；
[0043]判断单元，用于分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
[0044]这样，通过设置统计窗，比较统计窗之间传输时延的变化，获得相对时延的变化值，不仅能够检测传输时延瞬时变大或变小的情况，对传输时延缓慢变化的场景也具有良好的检测效果。
[0045]较佳的，
[0046]所述接收单元，还用于启动统计窗i+Ι，在统计窗i+Ι内，继续接收源节点发送的数据包；
[0047]所述计算单元，还用于分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值；
[0048]所述判断单元，还用于分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
[0049]这样，通过对统计窗i + Ι内满足第一判断条件的数据包的个数进行统计，当传输时延变大或变小的数据包个数超过设定门限值时，才确认网络传输时延发生变化，保证了对传输时延更为准确的检测，在一定程度上避免了时延误检的情况发生。
[0050]较佳的，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延:
[0051 ] Tdeiay，i，j ^arrival, i, j ^transmit, i, j?
[0052]式中，Tdelay；i；J为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrivalji；J为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit^为源节点发送数据包j的时间。
[0053]通过这种方式，得到了各个数据包的传输时延，并且源节点和目的节点无需假设外部时钟进行严格的时间同步。
[0054]较佳的，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延:
【权利要求】
1.一种端到端网络的时延检测方法，其特征在于，包括: 在统计窗i内，接收源节点发送的数据包； 分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗1-Ι内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值； 分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预判断网络时延发生变化后，进一步包括: 启动统计窗i+Ι，在统计窗i+Ι内，继续接收源节点发送的数据包； 分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+Ι至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗1-Ι内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值； 分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延:
式中，Tdelay,i；J为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrivalji；J为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit^为源节点发送数据包j的时间。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延:
式中，
为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，
为统计窗i至接收到数据包j-Ι时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,^.为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，wl、w2为预定义的加权权重,且wl+w2 = I, N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j e [1，...，Ν]。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i_l内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值:
式中，Ddelay^为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i_l内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Td一U为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗1-Ι内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗1-ι内接收到的数据包个数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件，包括: 确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B，其中，A为正数，B为负数。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件，包括: 确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C，其中，C为正整数。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括: 根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
9.一种端到端网络的时延检测装置，其特征在于，包括: 接收单元，用于在统计窗i内，接收源节点发送的数据包； 计算单元，用于分别计算每一个数据包的传输时延以及统计窗i至接收到所述每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延，并进一步分别计算所述每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值； 判断单元，用于分别判断所述每一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值是否满足预设的第一判断条件，确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，预判断网络时延发生变化。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于， 所述接收单元，还用于启动统计窗i+1，在统计窗i+1内，继续接收源节点发送的数据包； 所述计算单元，还用于分别计算继续接收的每一个数据包的传输时延以及统计窗i+1至接收到所述继续接收的每一个数据包时接收的所有数据包的平均传输时延,并进一步分别计算所述继续接收的每一个数据包的传输时延与统计窗1-ι内接收的所有数据包的平均传输时延的第二差值； 所述判断单元，还用于分别判断所述继续接收的每一个数据包对应的第二差值是否满足所述第一判断条件，确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，确认网络时延发生变化。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延: T= τ—T
丄 delay，i，j丄 arrival，i，j 丄 transmit，i，j， 式中，Tdelay,i；J为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，Tarrivalji；J为本地接收到数据包j的时间，Ttransmit^为源节点发送数据包j的时间。
12.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延:
式中，为统计窗i至接收到数据包j时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelarj^为统计窗i至接收到数据包j-Ι时接收的所有数据包的平均传输时延，Tdelay,^.为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，wl、w2为预定义的加权权重,且wl+w2 = I, N为统计窗i在接收到数据包j时共接收到的数据包个数，且j e [1，...，Ν]。
13.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述计算单元采用以下公式计算在统计窗i内接收到数据包j时，数据包j的传输时延与统计窗i_l内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值: D =T -T.(Jekiwidelavj^; delay,1-l.N，式中，Ddelay^为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延与统计窗i_l内接收到的所有数据包的平均传输时延的差值，Td一u为在统计窗i内接收到的数据包j的传输时延，为统计窗i_l内接收到的所有数据包的平均传输时延，N为在统计窗1-Ι内接收到的数据包个数。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在确定存在至少一个数据包的第一差值满足所述第一判断条件时，所述判断单元具体用于: 确定存在至少一个数据包的传输时延与统计窗i_l内接收的所有数据包的平均传输时延的第一差值大于预设的时延上门限值A，或者小于预设的时延下门限值B，其中，A为正数，B为负数。
15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，在确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数满足预设的第二判断条件时，所述判断单元具体用于: 确定对应的第二差值满足所述第一判断条件的数据包的个数大于预设的数据包个数门限值C，其中，C为正整数。
16.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，进一步包括: 控制单元，用于根据定时器或者接收的数据包的个数控制统计窗的大小。
【文档编号】H04L29/06GK104135401SQ201410333881
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】刘震, 李馨 申请人:京信通信系统（中国）有限公司