專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高性能ip媒體流監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法，尤其涉及一種在高流量負(fù)載IP網(wǎng)絡(luò)鏈路上進(jìn)行實(shí)時(shí)音視頻媒體流監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著IP網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的迅速發(fā)展以及通信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，全球的各大電信運(yùn)營(yíng)商正掀起一股股IPTV網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)發(fā)展的熱潮。隨著國(guó)內(nèi)IPTV業(yè)務(wù)的快速發(fā)展和用戶(hù)數(shù)量的不斷增加，IPTV平臺(tái)的出口和IP核心網(wǎng)的骨干鏈路已廣泛使用萬(wàn)兆(IOG)以太網(wǎng)技術(shù)。此外，由于VOD點(diǎn)播和時(shí)移電視等單播業(yè)務(wù)越來(lái)越受到用戶(hù)的青睞，這導(dǎo)致IOG鏈路上的并發(fā)視頻媒體流日益增加，同時(shí)也對(duì)視頻服務(wù)器和IP骨干網(wǎng)造成較大的壓力，當(dāng)平臺(tái)處理能力不足和/或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)生擁塞時(shí)就會(huì)造成各種IPTV用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量下降(如黑屏、卡片、馬賽克等)，因此運(yùn)營(yíng)商十分迫切地需要對(duì)IOG鏈路進(jìn)行IPTV/ VOD媒體流的QoS/QoE監(jiān)測(cè)，及時(shí)修復(fù)各種IPTV網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)故障，提升用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量和滿意度。對(duì)IP媒體流監(jiān)測(cè)設(shè)備而言，在IOG以太網(wǎng)鏈路上承載高負(fù)荷的IPTV/V0D視頻媒體流情況下，要實(shí)現(xiàn)對(duì)所有IP媒體流(往往達(dá)到上千路以上)的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。目前，國(guó)外領(lǐng)先的IPTV測(cè)試設(shè)備廠家需要通過(guò)專(zhuān)用的硬件(如FPGA)實(shí)現(xiàn)方式才能實(shí)現(xiàn)對(duì)高負(fù)載IOG鏈路的實(shí)時(shí)媒體流監(jiān)測(cè)。然而這種基于硬件的IOG IPTV媒體流監(jiān)測(cè)設(shè)備成本相當(dāng)高，不適合在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)進(jìn)行大面積推廣。因此，國(guó)內(nèi)IPTV運(yùn)營(yíng)商迫切地需要基于軟件實(shí)現(xiàn)的低成本IOG IPTV媒體流監(jiān)測(cè)設(shè)備。然而基于目前單CPU的處理性能，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)高負(fù)載IPTV媒體流監(jiān)測(cè)，對(duì)于軟件的算法和設(shè)計(jì)架構(gòu)都提出了非常大的挑戰(zhàn)，需要通過(guò)多CPU、多線程的架構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)高性能的IPTV媒體流數(shù)據(jù)處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法，可在萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口上進(jìn)行實(shí)時(shí)VoIP和IPTV媒體流業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)和用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)參數(shù)統(tǒng)計(jì)。此外，本發(fā)明還提供一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可在萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口上進(jìn)行實(shí)時(shí)VoIP和IPTV媒體流業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)和用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)參數(shù)統(tǒng)計(jì)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法，對(duì)單個(gè)高負(fù)載的以太網(wǎng)鏈路上的媒體流，按IP協(xié)議關(guān)鍵字段通過(guò)Hash算法將不同的媒體流分配到多個(gè)CPU進(jìn)行多線程KPI統(tǒng)計(jì)處理，然后再將各個(gè)CPU生成的KPI數(shù)據(jù)加以合并，從而形成對(duì)整個(gè)鏈路所有媒體流的KPI統(tǒng)計(jì)結(jié)果。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法包括如下步驟步驟SI :通過(guò)采集設(shè)備對(duì)一個(gè)以太網(wǎng)接口的所有IP媒體流進(jìn)行原始數(shù)據(jù)捕獲，并將這些原始數(shù)據(jù)發(fā)送到第一處理單元；
步驟S2 :通過(guò)第一處理單元將捕獲的IP媒體流進(jìn)行協(xié)議解碼分析和關(guān)鍵字段的提??；然后通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行高效的數(shù)學(xué)運(yùn)算，生成Hash值； 所述關(guān)鍵字段包括源/目的IP地址和/或源/目的MAC地址和/或TCP/UDP端口號(hào)，數(shù)學(xué)運(yùn)算包括加、減、乘、除、與、或、異或操作中的一種或多種；步驟S3 :根據(jù)Hash值將各IP媒體流數(shù)據(jù)包按負(fù)載均衡的方式分配發(fā)送到多個(gè)不同的第二處理單元，在各個(gè)第二處理單元中分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，對(duì)MPEG-TS層和 /或RTP層的各項(xiàng)QoS/QoE指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值；步驟S4 :將各個(gè)第二處理單元生成的KPI值發(fā)送到第三處理單元進(jìn)行KPI數(shù)據(jù)合并運(yùn)算,生成針對(duì)整個(gè)被監(jiān)測(cè)以太網(wǎng)接口的KPI數(shù)據(jù)，并將合并后的KPI寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟SI中，所述采集設(shè)備為網(wǎng)卡或其它專(zhuān)用采集設(shè)備。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟S2中，提取的關(guān)鍵字段包括源/目的MAC地址、 源/目的IP地址、TCP/UDP端口號(hào)。一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括IP媒體流捕獲單元，用以對(duì)一個(gè)以太網(wǎng)接口的所有IP媒體流進(jìn)行原始數(shù)據(jù)捕獲， 并將這些原始數(shù)據(jù)發(fā)送到第一處理單元；第一處理單元，用以將捕獲的IP媒體流進(jìn)行協(xié)議解碼分析和關(guān)鍵字段的提?。籋ash值運(yùn)算單元，用以通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行運(yùn)算生成 Hash值；根據(jù)Hash值確定將各IP媒體流分配發(fā)送到多個(gè)不同的第二處理單元；多個(gè)第二處理單元，用以分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，并生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值；將各個(gè)第二處理單元生成的KPI值發(fā)送到第三處理單元；第三處理單元，用以進(jìn)行KPI數(shù)據(jù)合并運(yùn)算，生成針對(duì)整個(gè)被監(jiān)測(cè)以太網(wǎng)接口的 KPI數(shù)據(jù)，并將合并后的KPI寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述Hash值運(yùn)算單元通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行高效的數(shù)學(xué)運(yùn)算，生成Hash值；所述關(guān)鍵字段包括源/目的IP地址和/ 或源/目的MAC地址和/或TCP/UDP端口號(hào)，數(shù)學(xué)運(yùn)算包括加、減、乘、除、與、或、異或操作中的一種或多種。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在各個(gè)第二處理單元中分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，對(duì)MPEG-TS層和/或RTP層的各項(xiàng)QoS/QoE指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并生成各自接收到的媒體流 KPI統(tǒng)計(jì)值。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，可通過(guò)軟件(代替硬件)來(lái)實(shí)現(xiàn)在萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口上進(jìn)行實(shí)時(shí)VoIP和IPTV媒體流業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS) 和用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，從而降低監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本。


圖I為本發(fā)明高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
實(shí)施例一本發(fā)明揭示了一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法，對(duì)單個(gè)高負(fù)載的以太網(wǎng)鏈路上的媒體流，按IP協(xié)議關(guān)鍵字段通過(guò)Hash算法將不同的媒體流分配到多個(gè)CPU進(jìn)行多線程KPI 統(tǒng)計(jì)處理，然后再將各個(gè)CPU生成的KPI數(shù)據(jù)加以合并，從而形成對(duì)整個(gè)鏈路所有媒體流的 KPI統(tǒng)計(jì)結(jié)果。請(qǐng)參閱圖1，所述方法包括如下步驟步驟SI通過(guò)采集設(shè)備對(duì)一個(gè)以太網(wǎng)接口的所有IP媒體流進(jìn)行原始數(shù)據(jù)捕獲， 并將這些原始數(shù)據(jù)發(fā)送到第一處理單元(如標(biāo)號(hào)CPU_1)。本實(shí)施例中，所述采集設(shè)備為網(wǎng)卡。步驟S2通過(guò)第一處理單元將捕獲的IP媒體流進(jìn)行協(xié)議解碼分析和關(guān)鍵字段的提??；然后通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行運(yùn)算(如高效的數(shù)學(xué)運(yùn)算)生成Hash值。提取的關(guān)鍵字段包括源/目的MAC地址、源/目的IP地址、TCP/UDP端口號(hào)； IP媒體流的關(guān)鍵字段包括源、目的IP地址。數(shù)學(xué)運(yùn)算包括加、減、乘、除、與、或、異或操作中的一種或多種；步驟S3根據(jù)Hash值將各IP媒體流分配發(fā)送到多個(gè)不同的第二處理單元(如標(biāo)號(hào)CPU_2、CPU_3、CPU_4、-XPU_n)，在各個(gè)第二處理單元中分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，并生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值；本實(shí)施例中，在各個(gè)第二處理單元中分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，對(duì)MPEG-TS層和/或RTP層的各項(xiàng)QoS/QoE指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值。步驟S4將各個(gè)第二處理單元生成的KPI值發(fā)送到第三處理單元(如標(biāo)號(hào)CPU_ (n+1))進(jìn)行KPI數(shù)據(jù)合并運(yùn)算，生成針對(duì)整個(gè)被監(jiān)測(cè)以太網(wǎng)接口的KPI數(shù)據(jù)，并將合并后的KPI寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)然，以上的CPU的分配編號(hào)僅作為示意目的，在具體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，可靈活分配各軟件模塊到不同的CPU。以上介紹了本發(fā)明高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明在揭示上述高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法的同時(shí)還揭示一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括IP媒體流捕獲單元、第一處理單元、Hash值運(yùn)算單元、多個(gè)第二處理單元、第三處理單元。IP媒體流捕獲單元用以對(duì)一個(gè)以太網(wǎng)接口的所有IP媒體流進(jìn)行原始數(shù)據(jù)捕獲， 并將這些原始數(shù)據(jù)發(fā)送到第一處理單元。第一處理單元用以將捕獲的IP媒體流進(jìn)行協(xié)議解碼分析和關(guān)鍵字段的提取。Hash值運(yùn)算單元用以通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行運(yùn)算生成 Hash值；根據(jù)Hash值確定將各IP媒體流分配發(fā)送到多個(gè)不同的第二處理單元。本實(shí)施例中，所述Hash值運(yùn)算單元通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行高效的數(shù)學(xué)運(yùn)算，生成Hash值；所述關(guān)鍵字段包括源/目的IP地址和/或源/目的MAC地址和/或TCP/ UDP端口號(hào)，數(shù)學(xué)運(yùn)算包括加、減、乘、除、與、或、異或操作中的一種或多種。多個(gè)第二處理單元，用以分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，并生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值；將各個(gè)第二處理單元生成的KPI值發(fā)送到第三處理單元。本實(shí)施例中， 在各個(gè)第二處理單元中分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，對(duì)MPEG-TS層和/或RTP層的各項(xiàng) QoS/QoE指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值。第三處理單元，用以進(jìn)行KPI數(shù)據(jù)合并運(yùn)算，生成針對(duì)整個(gè)被監(jiān)測(cè)以太網(wǎng)接口的KPI數(shù)據(jù)，并將合并后的KPI寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。綜上所述，本發(fā)明提出的高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，在IP流媒體業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)中，對(duì)單個(gè)高負(fù)載的以太網(wǎng)鏈路上的媒體流，按IP協(xié)議關(guān)鍵字段通過(guò)Hash 算法將不同的媒體流平均分配到多個(gè)CPU進(jìn)行多線程KPI統(tǒng)計(jì)處理，然后再將各個(gè)CPU生成的KPI數(shù)據(jù)加以合并，從而形成對(duì)整個(gè)鏈路所有媒體流的KPI統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可降低監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種高性能ip媒體流監(jiān)測(cè)方法，其特征在于對(duì)單個(gè)高負(fù)載的以太網(wǎng)鏈路上的媒體流，按IP協(xié)議關(guān)鍵字段通過(guò)Hash算法將不同的媒體流分配到多個(gè)CPU進(jìn)行多線程KPI統(tǒng)計(jì)處理，然后再將各個(gè)CPU生成的KPI數(shù)據(jù)加以合并，從而形成對(duì)整個(gè)鏈路所有媒體流的KPI 統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟步驟SI :通過(guò)采集設(shè)備對(duì)一個(gè)以太網(wǎng)接口的所有IP媒體流進(jìn)行原始數(shù)據(jù)捕獲，并將這些原始數(shù)據(jù)發(fā)送到第一處理單元；步驟S2 :通過(guò)第一處理單元將捕獲的IP媒體流進(jìn)行協(xié)議解碼分析和關(guān)鍵字段的提??； 然后通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行高效的數(shù)學(xué)運(yùn)算，生成Hash值；所述關(guān)鍵字段包括源/目的IP地址和/或源/目的MAC地址和/或TCP/UDP端口號(hào)，數(shù)學(xué)運(yùn)算包括加、減、乘、除、與、或、異或操作中的一種或多種；步驟S3 :根據(jù)Hash值將各IP媒體流數(shù)據(jù)包按負(fù)載均衡的方式分配發(fā)送到多個(gè)不同的第二處理單元，在各個(gè)第二處理單元中分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，對(duì)MPEG-TS層和/或 RTP層的各項(xiàng)QoS/QoE指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值；步驟S4 :將各個(gè)第二處理單元生成的KPI值發(fā)送到第三處理單元進(jìn)行KPI數(shù)據(jù)合并運(yùn)算，生成針對(duì)整個(gè)被監(jiān)測(cè)以太網(wǎng)接口的KPI數(shù)據(jù)，并將合并后的KPI寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法,其特征在于步驟SI中，所述采集設(shè)備為網(wǎng)卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法,其特征在于步驟S2中，提取的關(guān)鍵字段包括源/目的MAC地址、源/目的IP地址、TCP/UDP端口號(hào)。
5.一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括IP媒體流捕獲單元，用以對(duì)一個(gè)以太網(wǎng)接口的所有IP媒體流進(jìn)行原始數(shù)據(jù)捕獲，并將這些原始數(shù)據(jù)發(fā)送到第一處理單元；第一處理單元，用以將捕獲的IP媒體流進(jìn)行協(xié)議解碼分析和關(guān)鍵字段的提??；Hash值運(yùn)算單元，用以通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行運(yùn)算生成Hash 值；根據(jù)Hash值確定將各IP媒體流分配發(fā)送到多個(gè)不同的第二處理單元；多個(gè)第二處理單元，用以分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，并生成各自接收到的媒體流 KPI統(tǒng)計(jì)值；將各個(gè)第二處理單元生成的KPI值發(fā)送到第三處理單元；第三處理單元，用以進(jìn)行KPI數(shù)據(jù)合并運(yùn)算，生成針對(duì)整個(gè)被監(jiān)測(cè)以太網(wǎng)接口的KPI數(shù)據(jù)，并將合并后的KPI寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征在于所述Hash值運(yùn)算單元通過(guò)Hash算法對(duì)各個(gè)IP媒體流的關(guān)鍵字段進(jìn)行高效的數(shù)學(xué)運(yùn)算，生成Hash值；所述關(guān)鍵字段包括源/目的IP地址和/或源/目的MAC地址和/或TCP/ UDP端口號(hào)，數(shù)學(xué)運(yùn)算包括加、減、乘、除、與、或、異或操作中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征在于在各個(gè)第二處理單元中分別運(yùn)行媒體流KPI計(jì)算模塊，對(duì)MPEG-TS層和/或RTP層的各項(xiàng)QoS/QoE指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并生成各自接收到的媒體流KPI統(tǒng)計(jì)值。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種高性能IP媒體流監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，對(duì)單個(gè)高負(fù)載的以太網(wǎng)鏈路上的媒體流，按IP協(xié)議關(guān)鍵字段通過(guò)Hash算法將不同的媒體流分配到多個(gè)CPU進(jìn)行多線程KPI統(tǒng)計(jì)處理，然后再將各個(gè)CPU生成的KPI數(shù)據(jù)加以合并，從而形成對(duì)整個(gè)鏈路所有媒體流的KPI統(tǒng)計(jì)結(jié)果。本發(fā)明可在千兆/萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口上進(jìn)行實(shí)時(shí)VoIP和IPTV媒體流業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)和用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，從而降低監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102594621SQ201210039860
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者吳雪波, 翁昌清 申請(qǐng)人:德科仕通信(上海)有限公司