CN101026504A - 一种网络性能测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络性能测量方法，该方法包括步骤：测量节点连续接收至少一个来自源节点的携带有发送时间戳的操作、管理与维护(OAM)报文，记录所述OAM报文的接收时间戳，保存所述OAM报文中携带的发送时间戳和自身记录的接收时间戳；测量节点根据所保存的发送时间戳和接收时间戳计算网络性能指标。本发明提供的网络性能测量方法，无需向网络注入探针报文，使得性能测量阶段的网络性能与非性能测量阶段的网络性能保持一致，提高了网络性能测量的准确性。

Description

一种网络性能测量方法

技术领域

本发明涉及网络性能测量技术，更具体地说，涉及基于操作、管理与维护(OAM)报文的网络性能测量方法。

背景技术

当前的网络运营商为提高网络服务质量，会经常性地进行网络性能测量并向用户提交性能测量报告，以便用户真正了解网络服务水平，从而提升用户服务满意度，同时，性能测量的结果也有助于网络运营商更好地维护网络。根据当前协议的规定，用于衡量网络性能的指标通常包括：时延(TD)、时延抖动(DV)、丢包率(LR)和不可用性(UA)等。

现有技术中在进行网络性能测量时，通常会专门构造性能测量报文，即携带性能测量信息的探针报文。常见的，通过在待测路径两端注入和接收探针报文，即可根据探针报文携带的性能测量信息获取网络性能指标。但是，当网络中注入大量探针报文时会影响网络的流量特征，进而影响网络性能指标的测量结果，导致通过注入探针报文进行性能测量获取的指标与实际网络的性能指标有较大的偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种网络性能测量方法，不必向网络中注入特定的探针报文，同时能够提高网络性能测量准确性。

根据上述发明目的，本发明提出了一种网络性能测量方法，该方法包括步骤：

A、测量节点连续接收至少一个来自源节点的携带有发送时间戳的OAM报文，记录所述OAM报文的接收时间戳，保存所述OAM报文中携带的发送时间戳和自身记录的接收时间戳；

B、测量节点根据所保存的发送时间戳和接收时间戳计算网络性能指标。

其中，所述OAM报文中进一步携带序列号；

步骤A中所述测量节点进一步保存所述OAM报文中携带的序列号；

步骤B中所述测量节点进一步根据所保存的序列号计算网络性能指标。

其中，所述测量节点是目的节点，步骤B中所述网络性能指标是源节点到目的节点之间的单向网络性能指标；或所述测量节点是用于转发所述OAM报文到目的节点的中间节点，步骤A中测量节点记录所述OAM报文的接收时间戳之后，进一步转发所述OAM报文到目的节点，步骤B中所述网络性能指标是源节点到中间节点之间的单向网络性能指标。

其中，所述测量节点是源节点；

步骤A之前进一步包括：目的节点连续接收至少一个来自源节点的携带有发送时间戳和序列号的OAM报文，并返回所接收的OAM报文给源节点；

步骤B中所述网络性能指标是源节点到目的节点之间的双向网络性能指标。

其中，所述源节点和所述测量节点预先设置为时间同步。

其中，所述发送时间戳和序列号携带于所述OAM报文的已有字段中。

其中，所述OAM报文是多协议标签交换(MPLS)网络OAM报文。

其中，所述OAM报文功能类型字段的值为04，所述序列号携带于OAM报文的保留字段中，所述发送时间戳携带于所述OAM报文的填充字段中。

其中，所述OAM报文是IP网络的OAM报文。

其中，所述性能指标是：时延、或时延抖动、或丢包率、或不可用性、或者以上指标的任意组合。

可见，本发明提供的网络性能测量方法，以当前网络上常见的OAM报文作为性能测量信息的载体，这种OAM报文兼作性能测量报文之用的方法，无需向网络注入探针报文，使得性能测量阶段的网络性能与非性能测量阶段的网络性能保持一致，提高了网络性能测量的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例一的网络性能测量方法的原理图；

图2是本发明实施例一的网络性能测量方法的流程图；

图3是本发明实施例二的网络性能测量方法的原理图；

图4是本发明实施例二的网络性能测量方法的流程图；

图5是本发明实施例三的网络性能测量方法的原理图；

图6是本发明实施例三的网络性能测量方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：通过在OAM报文中添加性能测量信息，实现基于OAM报文的网络性能测量，该方法适用于支持OAM功能的任意网络。

以下介绍在OAM报文中添加性能测量信息的具体方法。

(1)在多协议标签交换(MPLS)网络的OAM报文中添加性能测量信息的方法。

现有MPLS OAM报文按照从前到后的顺序包括以下字段：1字节的功能类型(Function type)字段；3字节的保留字段；20字节的标签交换路径终结源标识符(LSP Trail Termination Source Identifier)字段；18字节的填充(Padding)字段；2字节的比特交叉奇偶校验(BIP)字段。

这里，可利用现有MPLS OAM报文中的保留字段的后两个字节作为序列号字段，利用填充字段的前4个字节作为发送时间戳字段。

因此，本发明提供的用于MPLS网络性能测量的MPLS OAM报文按照从前到后的顺序包括以下字段：1字节的功能类型字段，其字段值为04，表示该OAM报文用于性能测量；1字节的保留字段；2字节的序列号字段(SN，SequenceNumber)；20字节的LSP终结源标识符字段；4字节的发送时间戳(TS，Timestamp Sent)字段；14字节的填充字段；2字节的BIP字段。

其中，序列号字段和发送时间戳字段的位置和长度并非局限于上述设置，而是可根据实际应用的需要任意设置。

(2)在IP网络的OAM报文中添加性能测量信息的方法。

现有IP报文按照从前到后的顺序包括以下字段：版本(Version)字段；头部长度(IHL)字段；差分服务(TOS)字段；总长度(Total Length)字段；标志(Identification)字段；标记(Flags)字段；分段偏移量(Fragment Offset)字段；生命期(TTL)字段；协议(Protocol)字段；头部校验和(Header Checksum)字段；源IP(Source IP)字段；目的IP(Destination IP)字段；可选字段。

这里，可利用现有IP OAM报文中的可选字段中的两个字节作为序列号字段，利用可选字段中的4个字节作为发送时间戳字段。

因此，本发明提供的用于性能测量的IP OAM报文按照从前到后的顺序包括以下字段：版本字段；头部长度字段；差分服务字段；总长度字段；标志字段；标记字段；分段偏移量字段；生命期字段；协议字段，其字段值为255，表示该IP报文是OAM报文；头部校验和字段；源IP字段；目的IP字段；OAM类型字段，表示该OAM报文是用于性能测量的OAM报文；序列号字段；发送时间戳字段；保留字段。

其中，序列号字段和发送时间戳字段的位置和长度并非局限于上述设置，而是可根据实际应用的需要任意设置。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例一：本实施例针对单向性能测量情况，图1是本发明实施例一的网络性能测量方法的原理图，源节点A向目的节点D发送OAM报文，目的节点D作为测量节点进行基于OAM报文的网络性能测量，以获取源节点A和目的节点D之间的单向性能指标，常见的，源节点A和测量节点D之间保持时钟同步。

图2是本发明实施例一的网络性能测量方法的流程图，在测量开始之前，目的节点D预先设置自身的测量周期T，本发明实施例一的网络性能测量方法包括：

步骤201：源节点A与目的节点D在测量周期T内连续进行至少一次基于OAM报文的单向性能测量操作，常见的，性能测量操作的次数在三次以上；

步骤202：目的节点D在测量周期T到达后计算测量周期T内源节点A和目的节点D之间的单向性能指标。

其中，步骤201中源节点A和目的节点D所执行的每一次单向性能测量操作都包括以下步骤a1～b1，图2中仅示出了其中两次单向性能测量操作的具体步骤。

步骤a1～b1：源节点A发送添加发送时间戳和序列号的OAM报文给目的节点D；目的节点D从接收的OAM报文中提取发送时间戳和序列号，记录接收时间戳，并保存发送时间戳、接收时间戳和序列号。

举例来说，假设在测量周期T内，目的节点D共收到M个来自源节点A的OAM报文，相应地，目的节点D收集到M组时间戳和序列号，表1列出了目的节点D所收集的时间戳和序列号的一种可能情况。

组号	序列号	发送时间戳(STSs)	接收时间戳(STSr)
				1	2	STSs(AD)_2	STSr(AD)_2
2	3	STSs(AD)_3	STSr(AD)_3
					...	...	...
M-2	N-5	STSs(AD)_N-5	STSr(AD)_N-5
				M-1	N-4	STSs(AD)_N-4	STSr(AD)_N-4
M	N-3	STSs(AD)_N-3	STSr(AD)_N-3

表1

相应地，目的节点D可根据表1中的时间戳和序列号计算源节点A和目的节点D之间的单向性能指标，具体的：

(1)源节点A和目的节点D之间的单向时延STD(AD)，STD(AD)_m＝STS_r(AD)_m-STS_s(AD)_m，1≤m≤M，在计算得到所有M个OAM报文的单向时延之后，还可进一步计算测量周期T内的单向平均时延MSTD(AD)；

(2)源节点A和目的节点D之间的单向时延抖动SDV(AD)，SDV(AD)＝STD(AD)_m+1-STD(AD)_m，1≤m≤M-1；

(3)源节点A和目的节点D之间的单向丢包率SLR(AD)，目的节点实收OAM报文数目为M个，应收OAM报文数目可通过计算目的节点D收集到的序列号得到，从表1可知，目的节点D收集的最大序列号是N-3，最小序列号是2，这表示目的节点D实际最少应收到N-3-2+1＝N-4个OAM报文，相应地，源节点A到目的节点D之间的丢包率SLR(AD)＝M/(N-4)×100％；

(4)单向不可用性SUA(AD)，通常，丢包率大于25％即可认为网络不可用，假设SLR(AD)大于25％的时间是Tua(AD)，则SUA(AD)＝Tua(AD)/T×100％。

实施例二：本实施例针对单向性能测量情况，图3是本发明实施例二的网络性能测量方法的原理图，源节点A发送给目的节点D的OAM报文经由中间节点B和中间节点C转发到目的节点D，中间节点B作为测量节点进行基于OAM报文的网络性能测量，以获取源节点A到中间节点B之间的单向性能指标，常见的，源节点A和测量节点B之间保持时钟同步。

图4是本发明实施例二的网络性能测量方法的流程图，在测量开始之前，中间节点B预先设置自身测量周期T，本发明实施例二的网络性能测量方法包括：

步骤401：源节点A与中间节点B在测量周期T内连续进行至少一次基于OAM报文的单向性能测量操作，常见的，性能测量操作的次数在三次以上；

步骤402：中间节点B在测量周期T到达后计算测量周期T内源节点A和中间节点B之间的单向性能指标。

其中，步骤401中源节点A和中间节点B所执行的每一次单向性能测量操作都包括以下步骤a2～c2，图4中仅示出了其中两次单向性能测量操作的具体步骤。

步骤a2～c2：源节点A发送添加发送时间戳和序列号的OAM报文给中间节点B；中间节点B从接收的OAM报文中提取发送时间戳和序列号，记录接收时间戳，保存发送时间戳、接收时间戳和序列号；中间节点B经中间节点C转发所接收的OAM报文到目的节点D。

本实施例中，中间节点C亦可与中间节点B同步进行性能测量操作，亦即源节点A、测量节点B和测量节点C三者之间保持时钟同步，且测量节点B和测量节点C同时开始测量和结束测量。假设在测量周期T内，中间节点B收集到的时间戳和序列号如表2所示，中间节点C收集到的时间戳和序列号如表3所示。

组号	序列号	发送时间戳(STSs)	接收时间戳(STSr)
				1	7	STSs(AB)_7	STSr(AB)_7
2	9	STSs(AB)_9	STSr(AB)_9
				3	10	STSs(AB)_10	STSr(AB)_10
4	11	STSs(AB)_11	STSr(AB)_11
				5	12	STSs(AB)_12	STSr(AB)_12
6	13	STSs(AB)_13	STSr(AB)_13

表2

组号	序列号	发送时间戳(STSs)	接收时间戳(STSr)
				1	7	STSs(AC)_7	STSr(AC)_7
2	10	STSs(AC)_10	STSr(AC)_10
				3	11	STSs(AC)_11	STSr(AC)_11
4	12	STSs(AC)_12	STSr(AC)_12

表3

相应地，中间节点B可根据表2中的时间戳和序列号计算源节点A和中间节点B之间的单向性能指标，中间节点C可根据表3中的时间戳和序列号计算源节点A和中间节点C之间的单向性能指标，单向性能指标的具体算法在实施例一中已有详细描述，这里不再赘述。

进一步，利用源节点A和中间节点B之间的单向性能指标，以及源节点A和中间节点C之间的单向性能指标，还可计算得到中间节点B和中间节点C之间的单向性能指标，具体的：

(1)中间节点B和中间节点C之间的单向时延STD(BC)，STD(BC)＝STD(AC)-STD(AB)；

(2)中间节点B和中间节点C之间的单向丢包率 $\mathrm{SLR}\left(\mathrm{BC}\right)=1-\frac{1-\mathrm{SLR}\left(\mathrm{AC}\right)}{1-\mathrm{SLR}\left(\mathrm{AB}\right)},$ 从表2可计算得到SLR(AB)＝1/7×100％＝14.286％，从表3可计算得到SLR(AC)＝2/6×100％＝33.333％，因此，SLR(BC)＝22.222％；

(3)中间节点B和中间节点C之间的单向不可用性SUA(BC)，通常，可利用SUA(AC)-SUA(AB)估算SUA(BC)的最小值。

实施例三：本实施例针对双向性能测量情况，图5是本发明实施例三的网络性能测量方法的原理图，源节点A向目的节点D发送OAM报文，目的节点D将收到的来自源节点A的OAM报文返回给源节点A，源节点A作为测量节点进行基于OAM报文的网络性能测量，以获取源节点A和目的节点D之间的双向性能指标。

图6是本发明实施例三的网络性能测量方法的流程图，在测量开始之前，目的节点A预先设置自身的测量周期T，本发明实施例三的网络性能测量方法包括：

步骤601：源节点A与目的节点D在测量周期T内连续进行至少一次基于OAM报文的双向性能测量操作，常见的，性能测量操作的次数在三次以上；

步骤602：源节点A在测量周期T到达后计算测量周期T内源节点A和目的节点D之间的双向性能指标。

其中，步骤601中源节点A和目的节点D所执行的每一次双向性能测量操作都包括以下步骤a3～c3，图6中仅示出了其中两次双向性能测量操作的具体步骤。

步骤a3～c3：源节点A发送添加发送时间戳和序列号的OAM报文给目的节点D；目的节点D返回接收到的OAM报文给源节点A；源节点A从返回的OAM报文中提取发送时间戳和序列号，记录接收时间戳，并保存发送时间戳、接收时间戳和序列号。

举例来说，假设在测量周期T内，源节点A共回收M个OAM报文，相应地，源节点D收集到M组时间戳和序列号，表4列出了源节点A所收集的时间戳和序列号的一种可能情况。

组号	序列号	发送时间戳(STSs)	接收时间戳(STSr)
				1	2	DTSs(AD)_2	DTSr(AD)_2
2	4	DTSs(AD)_4	DSTSr(AD)_4
					...	...	...
M-2	N-5	DTSs(AD)_N-5	DTSr(AD)_N-5
				M-1	N-4	DTSs(AD)_N-4	DTSr(AD)_N-4
M	N-2	DTSs(AD)_N-2	DTSr(AD)_N-2

表4

相应地，源节点A可根据表4中的时间戳和序列号计算源节点A和目的节点D之间的双向性能指标，具体的：

(1)源节点A和目的节点D之间的双向时延DTD(AD)，DTD(AD)_m＝DTS_r(AD)_m-DTS_s(AD)_m，1≤m≤M，在计算得到所有M个OAM报文的双向时延之后，还可进一步计算测量周期T内的双向平均时延MDTD(AD)；

(2)源节点A和目的节点D之间的双向时延抖动DDV(AD)，DDV(AD)＝DTD(AD)_m+1-DTD(AD)_m，1≤m≤M-1；

(3)源节点A和目的节点D之间的双向丢包率DLR(AD)，源节点A实际回收OAM报文数目为M个，应回收OAM报文数目可从自身收集到的序列号计算得到，从表4可知，源节点A收集的最大序列号是N-2，最小序列号是2，这表示目的节点D实际最少应收到N-2-2+1＝N-3个OAM报文，相应地，源节点A到目的节点D之间的双向丢包率DLR(AD)＝M/(N-3)×100％；

(4)源节点A和目的节点D之间的双向不可用性DUA(AD)，通常，丢包率大于25％即可认为网络不可用，假设DLR(AD)大于25％的时间是Tua(AD)，则DUA(AD)＝Tua(AD)/T×100％。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种网络性能测量方法，其特征在于，该方法包括步骤：

A、测量节点连续接收至少一个来自源节点的携带有发送时间戳的操作、管理与维护OAM报文，记录所述OAM报文的接收时间戳，保存所述OAM报文中携带的发送时间戳和自身记录的接收时间戳；

B、测量节点根据所保存的发送时间戳和接收时间戳计算网络性能指标。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述OAM报文中进一步携带序列号；

步骤A中所述测量节点进一步保存所述OAM报文中携带的序列号；

步骤B中所述测量节点进一步根据所保存的序列号计算网络性能指标。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述测量节点是目的节点，步骤B中所述网络性能指标是源节点到目的节点之间的单向网络性能指标；或

所述测量节点是用于转发所述OAM报文到目的节点的中间节点，步骤A中测量节点记录所述OAM报文的接收时间戳之后，进一步转发所述OAM报文到目的节点，步骤B中所述网络性能指标是源节点到中间节点之间的单向网络性能指标。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测量节点是源节点；

步骤A之前进一步包括：目的节点连续接收至少一个来自源节点的携带有发送时间戳和序列号的OAM报文，并返回所接收的OAM报文给源节点；

步骤B中所述网络性能指标是源节点到目的节点之间的双向网络性能指标。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述源节点和所述测量节点预先设置为时间同步。

6、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发送时间戳和序列号携带于所述OAM报文的已有字段中。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述OAM报文是多协议标签交换MPLS网络OAM报文。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述OAM报文功能类型字段的值为04，所述序列号携带于OAM报文的保留字段中，所述发送时间戳携带于所述OAM报文的填充字段中。

9、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述OAM报文是IP网络的OAM报文。

10、如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述性能指标是：时延、或时延抖动、或丢包率、或不可用性、或者以上指标的任意组合。

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