專利名稱：一種oam包精確時延測量的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信計量技術領域中的網(wǎng)絡性能測試技術領域，尤其涉及一種在 MAC (Medium Access Control，介質(zhì)訪問控制)層 OAM (Operations，Administration and Maintenance,操作、管理和維護)報文實現(xiàn)精確網(wǎng)絡時延測量的方法。
背景技術：
當前的電信運營商為了為客戶提供更好的服務，會經(jīng)常性的測量網(wǎng)絡性能，同 時網(wǎng)絡性能測量的結果也有助于網(wǎng)絡運營商更好的維護網(wǎng)絡。目前用于網(wǎng)絡性能衡量的 指標主要有時延(TD)，時延抖動(DV)，幀丟失率(LR)，吞吐量(Throughput)等。現(xiàn)有技術對網(wǎng)絡時延測量有很多種方法，但是有兩個誤差來源一是測量主機 設備中時鐘的分辨率、偏移及抖動等影響測量時間精度而產(chǎn)生的誤差，這里稱為時鐘誤 差；二是由于測量記錄的收/發(fā)包時間戳不是真實的收/發(fā)包時刻而產(chǎn)生的測量誤差，這 里稱為位置誤差。時延測量分單向測量和雙向測量，其中時延測量的報文可以利用已有標準協(xié)議 中的OAM時延測量報文，以下為敘述方便，借用以太網(wǎng)和TMPLS (傳送多協(xié)議標記交 換)的OAM的時延測量報文的術語。單向時延測量發(fā)送的是IDM報文，TxTimeStamp_f記錄的是源管理維護節(jié)點 (MEP)發(fā)送OAM報文時刻的時戳信息，RxTimeStamp_f記錄的是目的管理維護節(jié)點接收 到OAM報文時刻的時戳信息。目的管理維護節(jié)點通過這兩個時戳信息就可以計算單向 幀時延(Packet Delay)，計算公式如下Packet Delay = RxTimeStamp_f-TxTimeStamp_f雙向DM (時延測量)是指，源MEP發(fā)送請求DM幀，并在接收到目的MEP反 饋的應答DM幀后，通過對幀中時間差的計算，在源MEP處實現(xiàn)整個幀時延的測量。 其中攜帶請求DM信息的幀被定義為DMM (DelayMeasurement Message,時延測量消息) 幀，攜帶應答DM信息的幀被定義為DMR (Delay Measurement Response，時延測量應答) 幀。為了提供更加精確的雙向幀時延測量，目的MEP還可以在DMR幀中添加額外的時 間戳 RxTimeStamp_f 和 TxTimeStamp_b。其中RxTimeStamp_f:請求DM幀被接收時刻的時間戳。TxTimeStamp_b 應答DM幀在發(fā)送時刻的時間戳。RxTime_b 應答DM幀在被接收時刻的時間戳。 PacketDelay = (RxTime_b-TxTimeStamp_f) - (TxTimeStamp_b-RxTimeStamp_f)上述的單向和雙向的時延測量OAM報文不需要記錄報文的序列號，只需要保證 時戳位置的精確和兩個測量節(jié)點之間的時間信息的同步。參考圖1所示，為現(xiàn)有技術進行時延測量的實現(xiàn)框圖，在這里有兩種實現(xiàn)方 式，第一種在CPU發(fā)送時延測量報文的時刻就將發(fā)送時間記錄并寫入到報文中，再經(jīng) 過接口緩存和MAC緩存的延遲才能從MAC進入到線路，這種軟件測量時延的誤差在毫秒級別；另一種方法是采用由CPU發(fā)送相應的時延測量報文存入緩存中，同時在測量報 文中寫入預發(fā)送時間，同時啟用時延計時器，當定時時間到時就從接口緩存中取出報文 發(fā)送出去，這樣消除了接口緩存的誤差，但是仍然沒有消除MAC緩存帶來的測量誤差。也有相關發(fā)明對時延分段進行檢測，這樣會把分段的誤差全部累計到總時延， 而且分段測量的復雜度高，占用的網(wǎng)絡資源多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種OAM包精確時延測量的方法和裝置，克 服現(xiàn)有網(wǎng)絡時延測量技術中的精度的問題，盡量消除時鐘誤差和位置誤差，能夠?qū)r延 測量的精度提升到亞微秒級別。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種OAM包精確時延測量的裝置，包 括信號發(fā)生器裝置，用于發(fā)送操作、管理和維護OAM時延測量報文；接口轉(zhuǎn)換單元，用于信號發(fā)生器裝置與介質(zhì)訪問控制層MAC接口的轉(zhuǎn)換；精確時戳產(chǎn)生單元，用于提供精確時戳；MAC層報文解析單元，用于完成對報文的解析，判斷是否是OAM時延測量報 文；時戳鎖存單元，用于鎖存精確時戳產(chǎn)生單元傳遞過來的時戳信息，提供給MAC 層使用；報文修改狀態(tài)緩存單元，用于對報文進、出MAC層時的修改方式進行存儲；報文修改控制單元，用于報文進、出MAC層時，根據(jù)報文狀態(tài)緩存單元中的修 改方式信息對報文的時戳進行修改或者插入。為了解決上述技術問題，本發(fā)明還提供了一種OAM包單向精確時延測量的方 法，包括源維護實體組端點發(fā)送單向時延測量報文；當MAC層判斷到是OAM時延測量報文時，則將報文修改方式即時戳位置和報 文的修改方式進行存儲；當報文的第一個字節(jié)出MAC進入線路時，鎖定當時的時戳值，并根據(jù)報文的修 改位置和報文的修改方式將鎖定的時戳值寫入報文中；當目的維護實體組端點接收到OAM時延測量報文的時刻，鎖定當時的時戳 值；當報文解析模塊判斷到是OAM時延測量報文時，將修改位置即時戳的位置和鎖 定的時戳值一起進行存儲，等到報文從MAC緩存中讀出進入接口轉(zhuǎn)換單元時由報文修改 控制單元將時戳值寫入到報文相應的修改位置。為了解決上述技術問題，本發(fā)明還提供了一種OAM包雙向精確時延測量的方 法，包括源維護實體組端點發(fā)送雙向時延測量報文；MAC層檢 測是否為OAM時延測量報文，如果是則將報文修改位置信息進行存 儲；
當報文的第一個字節(jié)出MAC進入線路時，鎖定當時的時戳值，并根據(jù)報文的修 改位置將時戳值寫入報文中；當目的維護實體組端點接收到OAM時延測量報文的時刻，鎖定當時的時戳 值；當報文解析模塊判斷到是OAM時延測量報文時，將修改位置和時戳值進行存 儲；當報文從MAC緩存中讀出進入接口電路時將時戳值寫入到報文相應的位置；中央處理器在接收到雙向時延測量報文之后，使報文變成應答報文，將報文按照原路徑返回，在應答報文出MAC時，在MAC層添加代表應答報文返回時發(fā)送時刻的 時戳值；當源管理維護節(jié)點接收到應答報文時，將應答報文進入MAC時刻鎖定的時戳值 記錄下來，寫入到應答報文中，并將應答報文上報中央處理器，進行雙向時延測量。本發(fā)明提供的利用以太網(wǎng)和TMPLS的OAM包精確時延測量的裝置與方法與 現(xiàn)有的網(wǎng)絡時延測量方式相比，提高了時延測量的精度，同其他精確測量時延的裝置相 比，降低了設備的復雜性和成本，很好的滿足了交換芯片的需求，而且本發(fā)明的軟硬件 結合的方式對于其他基于網(wǎng)絡的時延測量具有很好的參考價值。本發(fā)明基于以太網(wǎng)OAM 和PTN的傳輸技術T-MPLS的OAM，DM時延測量是它們強大的OAM功能的子集之 一，所以相對于插入自定義的時延測量探針報文來說，DM報文的傳輸不會影響影響正常 的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明對報文時戳的修改更加接近于報文真實進入和離開MAC層的時 亥IJ，本發(fā)明的精確時戳產(chǎn)生模塊能夠提供亞微秒級別的時鐘精度，可以進一步的消除時 鐘誤差帶來的時延測量誤差。


圖1為現(xiàn)有技術進行時延測量的實現(xiàn)框圖。圖2為本發(fā)明時延測量的裝置結構示意圖。圖3為接收方向MAC層時戳修改實現(xiàn)裝置。圖4為發(fā)送方向MAC層時戳修改實現(xiàn)裝置。圖5為精確時延測量的流程示意圖。
具體實施例方式參照圖2所示，為本發(fā)明時延測量的裝置結構示意圖。本發(fā)明所述精確時延測 量的裝置由以下幾部分組成信號發(fā)生器裝置，用于發(fā)送OAM時延測量報文；接口轉(zhuǎn)換單元，用于信號發(fā)生器裝置與MAC接口的轉(zhuǎn)換；精確時戳產(chǎn)生單元，用于提供精確時戳；MAC層報文解析單元，用于完成對報文的解析，識別報文類型，判斷是否是 OAM時延測量報文；時戳鎖存單元，用于在接收到MAC模塊的時戳鎖存信號后，鎖存精確時戳模塊 傳遞過來的時戳信息，同時提供給MAC層使用；
報文修改狀態(tài)緩存單元，用于對報文進、出MAC層時的修改方式進行存儲；所 述修改方式包括報文修改的位置和修改方式。報文修改控制單元，用于報文進出MAC層時，根據(jù)報文狀態(tài)緩存單元中的修改方式對報文的時戳進行修改或者插入。在本發(fā)明的一個實施例中，所述信號發(fā)生器裝置可以為CPU。在本發(fā)明的一個實施例中，其中MAC的速率可以為100M/1000M。在本實施 例中，由外部CPU發(fā)送OAM時延測量報文，當接收到OAM時延測量報文時送入CPU 進行時延測量和時延抖動計算。在本實施例中的CPU既可以完成信號發(fā)生器的作用，又 可以當作一個計算器，計算時延和時延抖動。當然，如果利用其他的信號發(fā)生器，則需 要有一個額外的時延測量和時延抖動測量計算的裝置，這就構成了另外的實施例。本實 施例中利用CPU來完成信號發(fā)生器和時延測量計算兩個裝置的功能。接口轉(zhuǎn)換單元主要 完成CPU的PCI接口或者MII接口與MAC接口的轉(zhuǎn)換。精確時戳產(chǎn)生單元可以是1588 的時戳模塊、GPS提供的精確時戳或者是其他可以提供精確時戳的電路，對其要求就是 測量的源節(jié)點和目的節(jié)點的時間同步。時戳鎖存單元在接收到MAC模塊的時戳鎖存信號 后，鎖存精確時戳單元傳遞過來的時戳信息，同時提供給MAC層使用。裝置的核心部分是MAC層對報文的處理電路，完成對報文的解析和OAM報文 時戳的添加。在這里報文修改控制單元對于OAM報文時戳的添加，就是在時戳位置的時候， 把鎖定的時戳更新到OAM時延測量報文的時戳字段。發(fā)送方向，報文由CPU產(chǎn)生，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換單元到達MAC層時，首先要報文解析 單元識別報文類型，當報文為1DM/DMM/DMR時，將報文出MAC層時的修改方式存入 報文修改狀態(tài)單元，當報文出MAC層時，由時戳鎖存單元鎖存精確時戳單元產(chǎn)生的時戳 信息，然后由報文修改控制單元修改報文相應的時戳字段。接收方向，在MAC層首先鎖 存報文進入MAC層的精確時戳，當識別報文類型為1DM/DMM/DMR時，將接收時戳打 入報文相應的時戳字段，然后將OAM報文上報CPU。IEEE 1588可以為本發(fā)明提供精確時戳并能達到全網(wǎng)節(jié)點的時間同步，當然也可 以利用其他的精確時鐘源，比如GPS等可以提供兩個測量節(jié)點之間時間同步的裝置。本發(fā)明提供一種通用的OAM包精確測量時延的方法，并不限制于某個特定的協(xié) 議。圖3為接收方向MAC層時戳修改實現(xiàn)裝置，當從線路上接收到以太網(wǎng)報文的時 亥IJ，也就是MAC接收到以太網(wǎng)報文的第一個字節(jié)時刻，由時戳鎖存電路鎖存當前的精確 時戳值，由MAC層對報文做解析，如果是OAM時延測量報文，就把對報文的修改方式 (主要是時戳信息在報文中的位置)和進入MAC時鎖存的時戳值寫入對應的報文修改狀 態(tài)緩存，當OAM時延測量報文從MAC 口讀出時，根據(jù)狀態(tài)修改緩存的信息去修改報文 相應位置的時戳值。在圖3的裝置中，利用報文修改狀態(tài)緩存的目的主要是為了能夠在高速率的數(shù) 據(jù)幀情況下依然能夠?qū)崿F(xiàn)OAM時延測量報文時戳的修改。圖4為發(fā)送方向MAC層時戳修改實現(xiàn)裝置，此時的MAC會接收到來自于CPU 的報文，或者是交換芯片上游傳遞過來的報文，首先MAC要做報文解析，提取出OAM時延測量報文，將報文的修改方式寫入到報文修改狀態(tài)緩存，當OAM時延測量報文從 MAC緩存中離開進入線路上傳輸時，也就是MAC發(fā)送OAM時延測量報文的第一個字節(jié) 的時刻，鎖定精確時戳值，再根據(jù)報文修改狀態(tài)緩存中的修改方式，對OAM時延測量報 文的相應時戳位置進行修改。這樣經(jīng)過圖3和圖4進出MAC時對OAM時延測量報文時戳的添加，消除了時
延測量的位置誤差。圖5為時延精確測量的流程示意圖。其中單向時延測量過程如下步驟501 首先由源維護實體組端點(MEP)發(fā)送IDM OAM時延測量報文，步驟502 MAC層去檢測是否為OAM時延測量報文，如果是就在報文修改狀態(tài)緩存中寫入要修改的位置等信息，當報文的第一個字節(jié)出MAC進入線路時，就由時戳鎖 定電路去鎖定當時的時戳值，并根據(jù)報文的修改位置將時戳值TxTimeStamp_f打入報文中。步驟503:當目的MEP接收到OAM時延測量報文的時刻，也就是報文的第一個 字節(jié)從線路進入MAC的時刻，由時戳鎖存模塊鎖定當時的時戳值RxTimeStamp_f，并由
報文解析模塊判斷是否是OAM時延測量報文，如果是就將修改方式和時戳值一起寫入報 文修改狀態(tài)緩存中，等到報文從MAC緩存中讀出進入接口轉(zhuǎn)換單元時由報文修改控制單 元將時戳值寫入到報文相應的位置。CPU在接收到OAM時延測量報文之后，會從報文中提取出RxTimeStamp_f和 TxTimeStamp_f,進行單向時延測量，當接收到多次的OAM時延測量報文時，根據(jù)多次 的時延值就可以進行時延抖動測量。雙向時延精確測量的流程如下首先由源維護實體組端點(MEP)發(fā)送DMM OAM時延測量報文，MAC層去檢測是否為OAM時延測量報文，如果是就在報文修改狀 態(tài)緩存中寫入要修改的位置等信息，當報文的第一個字節(jié)出MAC進入線路時，就由時戳 鎖定電路去鎖定當時的時戳值，并根據(jù)報文的修改位置將時戳值TxTimeStamp_f打入報 文中。當目的MEP接收到OAM時延測量報文的時刻，也就是報文的第一個字節(jié)進入 從線路進入MAC的時刻，由時戳鎖存模塊鎖定當時的時戳值RxTimeStamp_f，并由報文 解析模塊判斷是否是OAM時延測量報文，如果是就將修改方式和時戳值一起寫入報文 修改狀態(tài)緩存中，等到報文從MAC緩存中讀出進入接口電路時將時戳值寫入到報文相 應的位置。CPU在接收到DMM OAM時延測量報文之后，會更改報文的opcode(操作 碼)使報文變成應答DM報文DMR，同時交換DA (目的MAC地址)和SA (源MAC地 址)，將報文按照原來的路徑返回，在DMR報文出MAC時，也會在MAC層為其添加 TxTimeStamp_f時戳，代表DMR報文返回時發(fā)送時刻的時戳值。當源MEP接收到DMR報文時，在MAC層做解析，并將接收時刻鎖定的時戳值 RxTime_b的記錄下來，并寫入到DMR報文中相應的位置，并將DMR報文上報CPU，在 CPU 中提取出 TxTimeStamp_f、RxTimeStamp_f 和 TxTimeStamp_b，RxTime_b 進行雙向
時延測量，當接收到多次的OAM時延測量報文時，根據(jù)多次的時延值就可以進行時延抖
動測量。
本裝置經(jīng)FPGA (Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)驗證能夠在
不同速率和不 同幀長的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流下提供精確的網(wǎng)絡時延測量。需要指出的是，上述各具體步驟的舉例說明較為具體，并不能因此而認為是對 本發(fā)明的專利保護范圍的限制，本發(fā)明的專利保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種OAM包精確時延測量的裝置，其特征在于，包括信號發(fā)生器裝置，用于發(fā)送操作、管理和維護OAM時延測量報文； 接口轉(zhuǎn)換單元，用于信號發(fā)生器裝置與介質(zhì)訪問控制層MAC接口的轉(zhuǎn)換； 精確時戳產(chǎn)生單元，用于提供精確時戳；MAC層報文解析單元，用于完成對報文的解析，判斷是否是OAM時延測量報文； 時戳鎖存單元，用于鎖存精確時戳產(chǎn)生單元傳遞過來的時戳信息，提供給MAC層使用；報文修改狀態(tài)緩存單元，用于對報文進、出MAC層時的修改方式進行存儲； 報文修改控制單元，用于報文進、出MAC層時，根據(jù)報文狀態(tài)緩存單元中的修改方 式信息對報文的時戳進行修改或者插入。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號發(fā)生器裝置為中央處理器。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括時戳鎖存信號發(fā)送單元，設置于MAC層，用于發(fā)送時戳鎖存信號。
4.一種OAM包單向精確時延測量的方法，其特征在于，包括 源維護實體組端點發(fā)送單向時延測量報文；當MAC層判斷到是OAM時延測量報文時，則將報文修改方式即時戳位置和報文的 修改方式進行存儲；當報文的第一個字節(jié)出MAC進入線路時，鎖定當時的時戳值，并根據(jù)報文的修改位 置和報文的修改方式將鎖定的時戳值寫入報文中；當目的維護實體組端點接收到OAM時延測量報文的時刻，鎖定當時的時戳值； 當報文解析模塊判斷到是OAM時延測量報文時，將修改位置即時戳的位置和鎖定的 時戳值一起進行存儲，等到報文從MAC緩存中讀出進入接口轉(zhuǎn)換單元時由報文修改控制 單元將時戳值寫入到報文相應的修改位置。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括中央處理器在接收到OAM時延測量報文之后，從報文中提取出源管理維護節(jié)點發(fā)送 OAM報文時刻的時戳信息，及目的管理維護節(jié)點接收到OAM報文時刻的時戳信息，進 行單向時延測量。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，由時戳鎖定電路鎖定當時的時戳值。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當接收到多次的OAM時延測量報文時，根據(jù)多次的時延值進行時延抖動測量。
8.—種OAM包雙向精確時延測量的方法，其特征在于，包括 源維護實體組端點發(fā)送雙向時延測量報文；MAC層檢測是否為OAM時延測量報文，如果是則將報文修改位置信息進行存儲； 當報文的第一個字節(jié)出MAC進入線路時，鎖定當時的時戳值，并根據(jù)報文的修改位 置將時戳值寫入報文中；當目的維護實體組端點接收到OAM時延測量報文的時刻，鎖定當時的時戳值； 當報文解析模塊判斷到是OAM時延測量報文時，將修改位置和時戳值進行存儲； 當報文從MAC緩存中讀出進入接口電路時將時戳值寫入到報文相應的位置； 中央處理器在接收到雙向時延測量報文之后，使報文變成應答報文，將報文按照原路徑返回，在應答報文出MAC時，在MAC層添加代表應答報文返回時發(fā)送時刻的時戳 值；當源管理維護節(jié)點接收到應答報文時，將應答報文進入MAC時刻鎖定的時戳值記錄 下來，寫入到應答報文中，并將應答報文上報中央處理器，進行雙向時延測量。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當接收到多次的OAM時延測量報文時，根據(jù)多次的時延值就可以進行時延抖動測量。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，由時戳鎖存模塊鎖定當時的時戳值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種OAM包精確時延測量的方法和裝置，裝置包括信號發(fā)生器裝置，用于發(fā)送操作、管理和維護OAM時延測量報文；接口轉(zhuǎn)換單元，用于信號發(fā)生器裝置與介質(zhì)訪問控制層MAC接口的轉(zhuǎn)換；精確時戳產(chǎn)生單元，用于提供精確時戳；MAC層報文解析單元，用于完成對報文的解析，判斷是否是OAM時延測量報文；時戳鎖存單元，用于鎖存精確時戳產(chǎn)生單元傳遞過來的時戳信息，提供給MAC層使用；報文修改狀態(tài)緩存單元，用于對報文進、出MAC層時的修改方式進行存儲；報文修改控制單元，用于報文進、出MAC層時，根據(jù)報文狀態(tài)緩存單元中的修改方式信息對報文的時戳進行修改或者插入。本發(fā)明提高時延測量精度，降低設備復雜性。
文檔編號H04L29/06GK102025556SQ20091017780
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權日2009年9月21日
發(fā)明者李爭齊, 郭敬 申請人:中興通訊股份有限公司