專利名稱：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的實(shí)時測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的實(shí)時測量方法屬于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
服務(wù)質(zhì)量路由是著眼于在互聯(lián)網(wǎng)中提供服務(wù)質(zhì)量保證的一種解決方案，它在選擇路由時將可用帶寬、傳輸延遲和丟失率等服務(wù)質(zhì)量參數(shù)需求考慮在內(nèi)。服務(wù)質(zhì)量路由研究中通常認(rèn)為每一臺服務(wù)質(zhì)量路由器維護(hù)其本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)，并通過服務(wù)質(zhì)量路由協(xié)議將該狀態(tài)傳播給其它服務(wù)質(zhì)量路由器。由于受到用戶行為、鏈路負(fù)載和路由器狀態(tài)的影響，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)隨著時間不停地變化，很難簡單地估算這些參數(shù)。因此，有必要進(jìn)行實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)測量以獲得準(zhǔn)確的服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)參數(shù)。
目前Internet中包含網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模項(xiàng)目，如IEPM和Surveyor，其覆蓋地域很廣，測量結(jié)果對被測網(wǎng)絡(luò)的反饋是非常緩慢的，不能用于實(shí)時地指導(dǎo)服務(wù)質(zhì)量路由。CESNETtechnical report中的《Low-cost precise QoS measurement tool》采用主動測量的方式測量端到端的QoS性能，通過使用GPS技術(shù)，分組傳輸延遲的測量結(jié)果可以精確到幾個微妙。CAIDA中的《Integrating Active Methods and Flow Meters-an implementation usingNeTraMet》將每個測量點(diǎn)通過額外的傳輸介質(zhì)連接到一臺NTP服務(wù)器以進(jìn)行時鐘的同步。然而如果將上兩種方法部署到域內(nèi)的每一臺路由器，其花費(fèi)可能過大，而我們的方案不需要引入第三方設(shè)備。另外，盡管我們的分組丟失率測量和上述NTP方案中的流量表(trafficmeter)是相似的，但NTP方案著眼于獨(dú)立運(yùn)行的監(jiān)測系統(tǒng)，而我們的方案著眼于嵌入的測量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)(即每條鏈路上的可用帶寬、分組傳輸延遲和分組丟失率)的實(shí)時測量方法。
本發(fā)明所提出的方法的特征在于它依次含有以下步驟步驟1.在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每臺路由器上部署一個實(shí)時測量模塊，該模塊中至少定義了如下參數(shù)bu上個帶寬測量周期內(nèi)的平均在用帶寬；C被測本地接口對應(yīng)鏈路的容量，設(shè)定值；s1時鐘差測量請求分組離開本地路由器網(wǎng)卡的時刻；s2時鐘差測量請求分組到達(dá)鄰居路由器網(wǎng)卡的時刻；s3時鐘差測量應(yīng)答分組離開鄰居路由器網(wǎng)卡的時刻；
s4時鐘差測量應(yīng)答分組到達(dá)本地路由器網(wǎng)卡的時刻；t1延遲測量分組離開本地路由器的發(fā)送測量點(diǎn)的時刻；t2延遲測量分組到達(dá)鄰居路由器的接收測量點(diǎn)的時刻；p1在鄰居路由器的上個丟失率測量周期內(nèi)，從鄰居路由器的發(fā)送測量點(diǎn)向本地路由器發(fā)送的分組數(shù)量；p2在從鄰居路由器先后接收到兩個相鄰的丟失率測量分組之間的時間里，本地路由器的接收測量點(diǎn)接收到的來自該鄰居路由器的用戶數(shù)據(jù)分組的數(shù)量；序列號用于檢測丟失率測量分組自身是否丟失；實(shí)時測量模塊至少能夠生成如下分組時鐘差測量請求分組至少包含參數(shù)s1和分組校驗(yàn)和；時鐘差測量應(yīng)答分組至少包含參數(shù)s1、s2、s3和分組校驗(yàn)和；延遲測量分組至少包含參數(shù)t1和分組校驗(yàn)和；丟失率測量分組至少包含序列號、參數(shù)p1和分組校驗(yàn)和；實(shí)時測量模塊中至少設(shè)有如下計算公式時鐘差c＝((s1+s4)-(s2+s3))/2；分組傳輸延遲d＝t2-t1-c；有向鏈路可用帶寬ba＝C-bu；分組丟失率l＝(1-p2/p1)×100％；實(shí)時測量模塊中包含用于過濾測量結(jié)果中暫態(tài)波動的數(shù)據(jù)處理方法中值法用于分組傳輸延遲的數(shù)據(jù)處理，其方法是對樣本空間按數(shù)值大小進(jìn)行排序，取中間值或兩個中間值的平均作為統(tǒng)計結(jié)果；指數(shù)移動平均法用于有向鏈路可用帶寬和分組丟失率的數(shù)據(jù)處理，其計算公式為yN＝aN-1x1+aN-2(1-a)x2+aN-3(1-a)x3+…+a(1-a)xN-1+(1-a)xN其中，yN為第N個已過濾了暫態(tài)波動的測量結(jié)果，xi為第i個未過濾過暫態(tài)波動的測量結(jié)果，a為降低舊樣本在測量結(jié)果中權(quán)重的度量，0＜a＜1；步驟2.每個測量模塊依次按以下步驟進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的實(shí)時測量步驟2.1.讀入被測本地接口號及該接口對應(yīng)鏈路的容量、鄰居路由器的IP地址；步驟2.2.設(shè)定時鐘差測量周期、帶寬測量周期、延遲測量周期、丟失率測量周期，并啟動對應(yīng)的測量定時器；步驟2.3.等待分組到達(dá)或計時器超時；步驟2.4.若為分組到達(dá)，則依次執(zhí)行如下步驟步驟2.4.1.累計分組長度和分組數(shù)量；步驟2.4.2.若分組為時鐘差測量應(yīng)答分組，按測得的上述s1、s2、s3、s4計算時鐘差c，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.4.3.若分組為延遲測量分組，按測得的上述t1、t2計算分組傳輸延遲d，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.4.4.若分組為丟失率測量分組，按測得的上述p1、p2計算分組丟失率l，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.4.5.若分組為時鐘差測量請求分組，向鄰居路由器發(fā)送時鐘差測量應(yīng)答分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.4.6.若分組為其它分組，交給路由器處理，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.5.若為定時器超時，則依次執(zhí)行如下步驟步驟2.5.1.若定時器為帶寬測量定時器，按上述C、bu計算有向鏈路可用帶寬ba，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.5.2.若定時器為時鐘差測量定時器，向鄰居路由器發(fā)送時鐘差測量請求分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.5.3.若定時器為延遲測量定時器，向鄰居路由器發(fā)送延遲測量分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.5.4.若定時器為丟失率測量定時器，向鄰居路由器發(fā)送丟失率測量分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.6.按上述方法對計算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)到步驟2.3；實(shí)驗(yàn)證明(1)本地測量能夠精確測量服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)參數(shù)(帶寬Kbps數(shù)量級，延遲0.1毫秒數(shù)量級，丟失率0.001％數(shù)量級)，利用現(xiàn)有鏈路的時鐘差測量即使在網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下也能正常工作；(2)測量結(jié)果反映了最新(最近15秒)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；(3)數(shù)據(jù)處理能夠過濾網(wǎng)絡(luò)中的大部分暫態(tài)波動，獲得相對穩(wěn)定的測量結(jié)果；(4)測量分組對鏈路的負(fù)擔(dān)很小(僅占用2Kbps的帶寬)，對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)具有很好的可擴(kuò)展性。


圖1.本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的實(shí)時測量方法流程圖；圖2.有權(quán)圖模型，鏈路狀態(tài)＝(帶寬，延遲，丟失率)；圖3.測量時鐘差；圖4.測量分組傳輸延遲；圖5.測量分組和用戶數(shù)據(jù)分組；圖6.測量分組丟失率；圖7.分層隨機(jī)采樣；
圖8.相對脈沖相位差；圖9.實(shí)驗(yàn)拓?fù)?；圖10.分組傳輸延遲測量結(jié)果(樣本采集)；圖11.分組傳輸延遲測量結(jié)果(數(shù)據(jù)處理)；圖12.有向鏈路可用帶寬測量結(jié)果(樣本采集)；圖13.有向鏈路可用帶寬測量結(jié)果(數(shù)據(jù)處理)；圖14.分組丟失率測量結(jié)果(樣本采集)；圖15.分組丟失率測量結(jié)果(數(shù)據(jù)處理)；圖16.時鐘差測量結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
被測網(wǎng)絡(luò)抽象為一個有權(quán)有向圖，路由器的狀態(tài)歸入其各相鄰鏈路的狀態(tài)。為了避免重復(fù)測量，每一臺路由器只測量鄰居至本地方向的鏈路。如圖2中，節(jié)點(diǎn)A測量有向鏈路B→A和C→A的狀態(tài)參數(shù)。服務(wù)質(zhì)量路由器中的實(shí)時測量應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求要求一，精確。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，本地測量的精度應(yīng)該滿足帶寬Kbps數(shù)量級，延遲0.1毫秒數(shù)量級，丟失率0.001％數(shù)量級。
要求二，實(shí)時。服務(wù)質(zhì)量路由器根據(jù)已知的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)測量結(jié)果選擇能夠滿足用戶服務(wù)質(zhì)量需求的路徑。如果網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)參數(shù)過于陳舊，選擇的路徑很可能已不再滿足需求，從而導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量的下降。因此，測量的結(jié)果應(yīng)該反映最新的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
要求三，穩(wěn)定。原始的測量結(jié)果通常具有很強(qiáng)的波動性，這對路由選擇是不利的。需要經(jīng)過進(jìn)一步的處理以過濾掉暫態(tài)的波動，獲得相對的穩(wěn)定性，反映網(wǎng)絡(luò)的變化趨勢。
要求四，低負(fù)載和可擴(kuò)展。測量模塊持續(xù)運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)中的每一臺路由器，它們不應(yīng)對路由器和鏈路產(chǎn)生過大的負(fù)擔(dān)，對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)具有較好的擴(kuò)展性。
有向鏈路的可用帶寬是指一條鏈路剩余的傳輸能力。用累加器統(tǒng)計一個帶寬測量周期內(nèi)路由器接收到的所有分組的總長度，然后計算出平均在用帶寬，記作bu。若已知鏈路容量為C，可用帶寬ba可以如下計算ba＝C-bu與往返延遲不同，分組傳輸延遲的測量需要發(fā)送方和接收方各提供一個時間戳。由于不同的路由器使用不同的時鐘，必須引入某種機(jī)制以消除它們的相對時鐘偏差(以下簡稱時鐘差)。在本方案中，時鐘差的測量是在相鄰路由器之間的現(xiàn)有鏈路上進(jìn)行的。設(shè)某一時刻路由器C1和C2顯示的時間分別是tC1和tC2，路由器C1相對于C2的時鐘差為c＝tC1-tC2時鐘差c的測量方法如下路由器C1在s1時刻向C2發(fā)送一個測量請求，路由器C2在s2時刻接收到請求分組，并在s3時刻向路由器C1發(fā)送應(yīng)答分組。應(yīng)答分組中包含時間s2和s3。路由器C1在s4時刻接收到應(yīng)答分組，并根據(jù)這四個時間戳計算時鐘差(見圖3)。時間戳的定義如下

假設(shè)分組從C1傳輸?shù)紺2和從C2傳輸?shù)紺1在傳輸介質(zhì)上所消耗的時間相等，定義為介質(zhì)傳輸延遲Δs。時鐘差c可以如下計算s1+Δt-c=s2s3+Δt+c=s4⇒c=(s1+s4)-(s2+s3)2]]>需要強(qiáng)調(diào)，時間戳s1、s2、s3和s4是分組離開和到達(dá)網(wǎng)卡的時刻。這些參數(shù)并不容易測量，這是產(chǎn)生誤差的一個重要原因。在實(shí)現(xiàn)時，應(yīng)該盡可能使測量點(diǎn)靠近傳輸介質(zhì)。顯然，時鐘差測量協(xié)議基于數(shù)據(jù)鏈路層。
在已知時鐘差的基礎(chǔ)上，鏈路的分組傳輸延遲可以用如下方法測量路由器C2向C1發(fā)送一個測量分組，分組中記錄了分組離開發(fā)送點(diǎn)的時刻t1。測量分組經(jīng)過C2的發(fā)送緩沖隊列、傳輸介質(zhì)和C1的接收緩沖隊列，最后到達(dá)C1的接收測量點(diǎn)(見圖4)。時間戳的定義如下

若時鐘C1相對于時鐘C2的偏差為c，則路由器C2到C1的分組傳輸延遲的計算公式為d＝t2-t1-c由于延遲測量分組在用戶數(shù)據(jù)通路上傳輸，延遲測量協(xié)議應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)。
分組丟失率的測量方法如下路由器C2設(shè)定丟失率測量周期為T。每個周期結(jié)束時，C2向C1發(fā)送一個測量分組，該分組中記錄了這個周期內(nèi)從C2的發(fā)送測量點(diǎn)向C1發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)分組的數(shù)量，記為p1(見圖5)。
路由器C1當(dāng)接收到來自路由器C2的測量分組時，C1統(tǒng)計接收測量點(diǎn)自接收到上個測量分組后成功接收到的來自C2的用戶數(shù)據(jù)分組數(shù)量p2。由于從發(fā)送測量點(diǎn)到接收測量點(diǎn)的分組可能被C2的發(fā)送隊列、傳輸介質(zhì)或C1的接收隊列丟棄，p2和p1可能不相等(見圖6)。
從C2到C1的分組丟失率l的計算公式是l＝(1-p2/p1)×100％如果測量分組本身被丟棄，C1將無法計算當(dāng)前周期和下一個周期的丟失率，因此應(yīng)設(shè)法讓路由器不要丟棄測量分組。測量分組本身也應(yīng)包含一個序列號來檢測測量分組的丟失。此外，如果路由器支持IP分組的分片或重組，測量時也必須將其考慮在內(nèi)。
在被動測量中，測量點(diǎn)被插入到分組處理模塊以采集所有被處理的分組的數(shù)據(jù)樣本。帶寬測量中的長度累加和丟失率測量中的統(tǒng)計分組數(shù)量都屬于這一類。
在主動測量中，采樣對象為注入到網(wǎng)絡(luò)中的測量分組，這里存在主動采樣在何時發(fā)起的問題，即在何時發(fā)送時鐘差測量請求分組、延遲測量分組和丟失率測量分組。通常有三種采樣方法周期采樣(在每個時槽的起點(diǎn)進(jìn)行采樣)、分層隨機(jī)采樣(在每個時槽內(nèi)的一個隨機(jī)時刻進(jìn)行采樣)和泊松采樣(采樣時刻以速率λ呈指數(shù)分布)。第一種方法最簡單，但可能無法完整地測量出網(wǎng)絡(luò)中的周期性行為，測量本身也可能使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生周期性振蕩。后兩種方法避免了這種周期效應(yīng)，但采樣時間的隨機(jī)性使得頻域分析更加復(fù)雜。另外，通過第三種方法獲得的隨機(jī)時間間隔是沒有上界的。綜上，主動測量采用分層隨機(jī)采樣。圖7描述了分層隨機(jī)采樣中的測量時間。
有向鏈路可用帶寬和分組丟失率的精度主要取決于測量點(diǎn)的部署，這與路由器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。分組傳輸延遲的精度則不僅取決于測量點(diǎn)的部署，還受到兩個因素的影響時鐘相對脈沖相位差(時鐘偏差的一階倒數(shù)，見圖8)和時鐘刷新頻率。在實(shí)驗(yàn)中，兩臺PC機(jī)的時鐘相對脈沖相位差不超過10秒/日，大約0.1毫秒/秒。時鐘刷新頻率是1.0毫秒。因此，如果將時鐘差的測量周期設(shè)為1秒，則由上述公式計算出的時鐘差的最大誤差為(單位毫秒)Δc=(1.0+1.0)+(1.0+1.0)2+0.1=2.1]]>由由上述公式計算出的分組傳輸延遲的最大誤差為(單位毫秒)Δd＝1.0(刷新頻率)×4+0.1(脈沖相位差)＝4.1如果能將時鐘刷新頻率提高到104Hz，那么分組傳輸延遲的誤差將減小到(單位毫秒)Δd＝0.1(刷新頻率)×4+0.1(脈沖相位差)＝0.5由此可見，分組傳輸延遲的測量要求時鐘具有低相對脈沖相位差和高刷新頻率。
為了過濾測量結(jié)果中的暫態(tài)波動(要求三)，減小隨機(jī)誤差，需要對采集到的樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于樣本在時間上分布比較稀疏(為滿足要求四)，用算術(shù)平均進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是不合適的。下面討論幾種其它的方法。
對同一個參數(shù)進(jìn)行多次測量，所得到的一組數(shù)據(jù)構(gòu)成了樣本空間。當(dāng)新的樣本加入時，最舊的樣本將被丟棄，從而使樣本空間的大小保持N不變。每一個樣本由測量時間ti和數(shù)值xi組成，故樣本空間可表示為t1t2...tNx1x2...xN,(t1<t2<...tN)]]>指數(shù)移動平均賦予新樣本以更大的權(quán)重。當(dāng)新的一個樣本xnew到達(dá)時，統(tǒng)計結(jié)果ynew在前一次結(jié)果yold的基礎(chǔ)上進(jìn)行更新(遞推公式)ynew＝a·yold+(1-a)·xnew(0＜a＜1)因子a反映了舊樣本在統(tǒng)計結(jié)果中的權(quán)重，a的值越大，舊樣本對統(tǒng)計結(jié)果的影響就越強(qiáng)。對該公式進(jìn)行(N-1)次迭代，得到一般公式y(tǒng)N＝aN-1·x1+aN-2(1-a)·x2+aN-3(1-a)·x3+…+a(1-a)·xN-1+(1-a)·xN一般公式在統(tǒng)計結(jié)果中完全舍棄了過于陳舊的樣本(N個以前的樣本)。盡管遞推公式以因子a降低舊樣本在結(jié)果中的權(quán)重，舊樣本的影響仍然會保持很長的時間。因此，在實(shí)時處理中使用一般公式。
中值對樣本空間按數(shù)值大小進(jìn)行排序，取中間值(或兩個中間值的平均)作為統(tǒng)計結(jié)果。這種方法適用于偶然波動較大的樣本，如分組傳輸延遲。
我們將本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)測量應(yīng)用到服務(wù)質(zhì)量路由器原型系統(tǒng)中。在實(shí)驗(yàn)中，主機(jī)S向網(wǎng)絡(luò)注入一個帶寬隨時間線形增加的數(shù)據(jù)流，0秒時帶寬為0，1000秒時帶寬為100Mbps(即鏈路的容量)。數(shù)據(jù)流被路由器A和B轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)主機(jī)T(圖9)。服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的測量結(jié)果是通過對最近15秒鐘的樣本進(jìn)行計算得到的(要求二)，該數(shù)值等于測量周期乘以樣本空間的大小。測量方法見下表，測量結(jié)果見圖10~16。另外，我們在兩臺主機(jī)和四臺路由器上也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并得到相似的結(jié)果。

比較圖10和圖11、圖12和圖13、圖14和圖15，數(shù)據(jù)處理過濾掉了大部分的暫態(tài)波動。在圖16中，利用現(xiàn)有鏈路的時鐘差測量即使在網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下也能正常工作。增大樣本空間(即減小測量周期)可以進(jìn)一步平滑結(jié)果，提高穩(wěn)定性，但這樣一來網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)將會加重。因此，需要在要求三和要求四之間尋求折中。當(dāng)對PS/AS/BE流分別進(jìn)行測量時，總共消耗2Kbps的帶寬。由于該數(shù)值與網(wǎng)絡(luò)中的路由器數(shù)量無關(guān)，我們的測量方案對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)具有很好的可擴(kuò)展性。
通過在每一臺路由器上部署實(shí)時測量模塊，我們可以分布式地測量網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路的服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)，包括有向鏈路可用帶寬、分組傳輸延遲和分組丟失率，并且不需要任何其它設(shè)備。實(shí)時測量的四種要求在我們的方案中都得到了滿足①如果測量點(diǎn)合理部署，可用帶寬和丟失率的精度可以保證，而傳輸延遲的精度還取決于時鐘的性能；②統(tǒng)計結(jié)果反映了最近15秒的網(wǎng)絡(luò)狀況；③指數(shù)移動平均和中值被用于數(shù)據(jù)處理以過濾暫態(tài)波動；④測量分組在每條鏈路上僅占用2Kbps的帶寬，且和網(wǎng)絡(luò)中的路由器數(shù)量無關(guān)。
由此可見，本發(fā)明達(dá)到了預(yù)期目的。
權(quán)利要求
1.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的實(shí)時測量方法，其特征在于，它依次含有以下步驟步驟1.在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每臺路由器上部署一個實(shí)時測量模塊，該模塊中至少定義了如下參數(shù)bu上個帶寬測量周期內(nèi)的平均在用帶寬；C被測本地接口對應(yīng)鏈路的容量，設(shè)定值；s1時鐘差測量請求分組離開本地路由器網(wǎng)卡的時刻；s2時鐘差測量請求分組到達(dá)鄰居路由器網(wǎng)卡的時刻；s3時鐘差測量應(yīng)答分組離開鄰居路由器網(wǎng)卡的時刻；s4時鐘差測量應(yīng)答分組到達(dá)本地路由器網(wǎng)卡的時刻；t1延遲測量分組離開本地路由器的發(fā)送測量點(diǎn)的時刻；t2延遲測量分組到達(dá)鄰居路由器的接收測量點(diǎn)的時刻；p1在鄰居路由器的上個丟失率測量周期內(nèi)，從鄰居路由器的發(fā)送測量點(diǎn)向本地路由器發(fā)送的分組數(shù)量；p2在從鄰居路由器先后接收到兩個相鄰的丟失率測量分組之間的時間里，本地路由器的接收測量點(diǎn)接收到的來自該鄰居路由器的用戶數(shù)據(jù)分組的數(shù)量；序列號用于檢測丟失率測量分組自身是否丟失；實(shí)時測量模塊至少能夠生成如下分組時鐘差測量請求分組至少包含參數(shù)s1和分組校驗(yàn)和；時鐘差測量應(yīng)答分組至少包含參數(shù)s1、s2、s3和分組校驗(yàn)和；延遲測量分組至少包含參數(shù)t1和分組校驗(yàn)和；丟失率測量分組至少包含序列號、參數(shù)p1和分組校驗(yàn)和；實(shí)時測量模塊中至少設(shè)有如下計算公式時鐘差c＝((s1+s4)-(s2+s3))/2；分組傳輸延遲d＝t2-t1-c；有向鏈路可用帶寬ba＝C-bu；分組丟失率l＝(1-p2/p1)×100％；實(shí)時測量模塊中包含用于過濾測量結(jié)果中暫態(tài)波動的數(shù)據(jù)處理方法中值法用于分組傳輸延遲的數(shù)據(jù)處理，其方法是對樣本空間按數(shù)值大小進(jìn)行排序，取中間值或兩個中間值的平均作為統(tǒng)計結(jié)果；指數(shù)移動平均法用于有向鏈路可用帶寬和分組丟失率的數(shù)據(jù)處理，其計算公式為yN＝aN-1x1+aN-2(1-a)x2+aN-3(1-a)x3+…+a(1-a)xN-1+(1-a)xN；其中，yN為第N個已過濾了暫態(tài)波動的測量結(jié)果，xi為第i個未過濾過暫態(tài)波動的測量結(jié)果，a為降低舊樣本在測量結(jié)果中權(quán)重的度量，0＜a＜1；步驟2.每個測量模塊依次按以下步驟進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的實(shí)時測量步驟2.1.讀入被測本地接口號及該接口對應(yīng)鏈路的容量、鄰居路由器的IP地址；步驟2.2.設(shè)定時鐘差測量周期、帶寬測量周期、延遲測量周期、丟失率測量周期，并啟動對應(yīng)的測量定時器；步驟2.3.等待分組到達(dá)或計時器超時；步驟2.4.若為分組到達(dá)，則依次執(zhí)行如下步驟步驟2.4.1.累計分組長度和分組數(shù)量；步驟2.4.2.若分組為時鐘差測量應(yīng)答分組，按測得的上述s1、s2、s3、s4計算時鐘差c，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.4.3.若分組為延遲測量分組，按測得的上述t1、t2計算分組傳輸延遲d，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.4.4.若分組為丟失率測量分組，按測得的上述p1、p2計算分組丟失率l，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.4.5.若分組為時鐘差測量請求分組，向鄰居路由器發(fā)送時鐘差測量應(yīng)答分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.4.6.若分組為其它分組，交給路由器處理，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.5.若為定時器超時，則依次執(zhí)行如下步驟步驟2.5.1.若定時器為帶寬測量定時器，按上述C、bu計算有向鏈路可用帶寬ba，轉(zhuǎn)到步驟2.6；步驟2.5.2.若定時器為時鐘差測量定時器，向鄰居路由器發(fā)送時鐘差測量請求分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.5.3.若定時器為延遲測量定時器，向鄰居路由器發(fā)送延遲測量分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.5.4.若定時器為丟失率測量定時器，向鄰居路由器發(fā)送丟失率測量分組，轉(zhuǎn)到步驟2.3；步驟2.6.按上述方法對計算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)到步驟2.3。
全文摘要
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本地服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)的實(shí)時測量方法屬于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于在網(wǎng)絡(luò)中各路由器上部署一個實(shí)時測量模塊，該模塊能夠生成測量分組，設(shè)有服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)參數(shù)的計算公式和用于過濾測量結(jié)果中暫態(tài)波動的數(shù)據(jù)處理方法；模塊運(yùn)行時，通過周期性定時器和測量分組的收發(fā)計算出時鐘差、分組傳輸延遲、有向鏈路可用帶寬和分組丟失率，計算結(jié)果加入樣本空間并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；該模塊能精確測量最新且穩(wěn)定的服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)參數(shù)，測量分組對鏈路的負(fù)擔(dān)也小，具有較好的可擴(kuò)展性。
文檔編號H04L12/26GK1665204SQ20051001144
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日
發(fā)明者崔勇, 江帆, 徐恪, 劉瑩 申請人:清華大學(xué)