專利名稱：一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡健康監(jiān)察體系，尤其涉及一種不會增加額外的網(wǎng)絡流量負擔、且提供可靠網(wǎng)絡丟包率、延遲及抖動指標的新型監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法。
背景技術：
隨著3G、LTE等通訊技術的出現(xiàn)，承載通信功能的網(wǎng)絡已經(jīng)從傳統(tǒng)的專用網(wǎng)絡延伸至了本已擁擠不堪的Internet互聯(lián)網(wǎng)，如各種制式的羽量級、家用級基站等。為了保障承載在Internet上的通信網(wǎng)絡能夠提供有效、可靠的服務，及時發(fā)現(xiàn)和分析網(wǎng)絡質量將至
關重要。 在互聯(lián)網(wǎng)的技術應用中，已有許多網(wǎng)絡質量監(jiān)控的工具，如ping，iperf等，但這些工具或方法均有一個共同的缺陷，即需要持續(xù)地產(chǎn)生網(wǎng)絡流量。具體來看ping和iperf等工具都是通過主動發(fā)起數(shù)據(jù)并接收回傳的數(shù)據(jù)，然后分析這些發(fā)生了的數(shù)據(jù)的特點來估計網(wǎng)絡質量，雖然每次可能需要的流量不多(幾十K到幾百K)，但是如果需要實時關注網(wǎng)絡狀況的話，就需要不斷制造數(shù)據(jù)，并且需要配合服務器實現(xiàn)監(jiān)控功能。

發(fā)明內容
有鑒于上述現(xiàn)有技術的缺陷和本領域的技術基礎，本發(fā)明的目的旨在提供一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)級監(jiān)控方法，以實現(xiàn)在不增加網(wǎng)絡流量負擔的情況下實時而可靠地監(jiān)控網(wǎng)絡質量。本發(fā)明解決第一個目的的一種技術方案是一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)，基于通用網(wǎng)絡架構而成，所述通用網(wǎng)絡包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層，其中所述傳輸層中具有心跳包收發(fā)協(xié)議模塊及其心跳信息，其特征在于所述網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)具有統(tǒng)計模塊，所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與心跳包收發(fā)協(xié)議模塊相連接，用于以心跳信息為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L= (S-R) X 100/S、網(wǎng)絡的延遲D= (T1-T0)及網(wǎng)絡的抖動J=Max (D) -Min (D)，其中所述心跳信息為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，所述S、R分別為統(tǒng)計時段內發(fā)送的心跳次數(shù)和接收到的回應次數(shù)，T0、Tl分別為統(tǒng)計時段內一個心跳的發(fā)送時間和接收到達時間，Max(D)、Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲。本發(fā)明解決第一個目的的另一種技術方案是一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)，基于通用網(wǎng)絡架構而成，所述通用網(wǎng)絡包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層，其中所述應用層中具有網(wǎng)際協(xié)議模塊及其序列號和時間戳，所述心跳信息為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，其特征在于所述網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)具有統(tǒng)計模塊，所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與網(wǎng)際協(xié)議模塊相連接，用于以序列號和時間戳為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率 L= [X(I) +X(2) + …+X(η) ] X 100/[S (n) -S (O)]、網(wǎng)絡的延遲 D= [d(I) +d(2) +···+d (η) ] / (η-1)及網(wǎng)絡的抖動J=Max⑶-Min (D)，其中所述序列號和時間戳為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，η為統(tǒng)計時段內網(wǎng)際協(xié)議包的數(shù)量，S(O) S(n)為η個網(wǎng)際協(xié)議包各自的序列號，X(n)=S(n)-S(n-l)為統(tǒng)計時段內末兩個網(wǎng)際協(xié)議包之間的缺包數(shù)，d(n)= ((TM(η) -TM(η-1)) /K) X 1000-(Τ (η) -T (η-1)) | 為第 η 個網(wǎng)際協(xié)議包的延遲，TM⑴ TM (η)為η個網(wǎng)際協(xié)議包各自所含的時間戳，T(I) Τ(η)為η個網(wǎng)際協(xié)議包的接收到達時間，Max(D)、Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲，K為采樣率。本發(fā)明解決第二個目的的一種技術方案是一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控方法，基于包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層的通用網(wǎng)絡架構，其中所述傳輸層中具有心跳包收發(fā)協(xié)議模塊及其心跳信息，其特征在于在通用網(wǎng)絡架構中置入統(tǒng)計模塊，并將所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與心跳包收發(fā)協(xié)議模塊相連接，再以心跳信息為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L= (S-R) X 100/S、網(wǎng)絡的延遲D= (Tl-TO)及網(wǎng)絡的抖動J=Max⑶-Min⑶，其中所述心跳信息為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，所述S、R分別為統(tǒng)計時段內發(fā)送的心跳次數(shù)和接收到的回應次數(shù)，Τ0、Tl分別為統(tǒng)計時段內一個心跳的發(fā)送時間和接收到達時間，Max (D)、Min (D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲。進一步地，所述心跳包收發(fā)協(xié)議模塊根據(jù)網(wǎng)絡質量監(jiān)控時效性要求配置心跳頻率，所述心跳頻率為毫秒級。 本發(fā)明解決第二個目的的另一種技術方案是一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控方法，基于包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層的通用網(wǎng)絡架構，其中所述應用層中具有網(wǎng)際協(xié)議模塊及其序列號和時間戳，其特征在于在通用網(wǎng)絡架構中置入統(tǒng)計模塊，并將所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與網(wǎng)際協(xié)議模塊相連接，再以序列號和時間戳為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率 L= [X(I) +X(2) + …+X(η) ] X 100/[S (n) -S (O)]、網(wǎng)絡的延遲 D= [d(I) +d(2) +···+d (η) ] / (η-1)及網(wǎng)絡的抖動J=Max⑶-Min (D)，其中所述序列號和時間戳為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，η為統(tǒng)計時段內網(wǎng)際協(xié)議包的數(shù)量，S(O) S(n)為η個網(wǎng)際協(xié)議包各自的序列號，X(n) =S (n)-S (n-Ι)為統(tǒng)計時段內末兩個網(wǎng)際協(xié)議包之間的缺包數(shù)，d(n)= ((TM(η)-TM(η-1))/K) X 1000-(T(n)-T(η-1)) | 為第 η 個網(wǎng)際協(xié)議包的延遲，TM⑴ TM (η)為η個網(wǎng)際協(xié)議包各自所含的時間戳，T(I) Τ(η)為η個網(wǎng)際協(xié)議包的接收到達時間，Max (D)、Min (D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲，K為采樣率。本發(fā)明基于統(tǒng)計的監(jiān)控方案投入應用后，可以徹底消除對網(wǎng)絡流量的花費，并提供可靠、具參考價值的網(wǎng)絡丟包率、延遲及抖動指標。


圖1是本發(fā)明網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結構示意圖。圖2是通用通訊網(wǎng)絡中STCP心跳包的收發(fā)狀態(tài)示意圖。圖3是通用通訊網(wǎng)絡中RTP會話的狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明充分利用SCTP心跳特征和/或RTP包的序列號及時間戳特征，實現(xiàn)只需零流量的額外網(wǎng)絡開銷即可分析得到一些基于SCTP或RTP通信的設備所處的網(wǎng)絡質量。以下分別從監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結構示意圖和監(jiān)控方法的步驟流程分別詳述。如圖1的網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結構示意圖所示。該通用網(wǎng)絡的架構包括物理層(有線接口)、網(wǎng)絡層(IP)、傳輸層(SCTP/UDP)及應用層(SCTP METER/RTP METER)，或在應用層之上還包含有高應用層(3G/LTE)，其中傳輸層中具有心跳包收發(fā)協(xié)議模塊及其心跳信息，應用層中具有網(wǎng)際協(xié)議模塊及其序列號和時間戳，心跳信息、序列號和時間戳為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分。由于該通用網(wǎng)絡架構為本領域的常規(guī)技術，故不再對各層進行功能詳述。特別地，該網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)具有統(tǒng)計模塊，該統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與心跳包收發(fā)協(xié)議模塊、網(wǎng)際協(xié)議模塊分別或同時相連接。在此基礎上通過兩種方式可以實現(xiàn)網(wǎng)絡質量監(jiān)察，一者以心跳信息為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L、網(wǎng)絡的延遲D及網(wǎng)絡的抖動J ;二者以序列號和時間戳為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L、網(wǎng)絡的延遲D及網(wǎng)絡的抖動J。本發(fā)明監(jiān)控方法技術實現(xiàn)，一方面可以通過傳輸層中的心跳包收發(fā)協(xié)議模塊及其心跳信息來實現(xiàn)統(tǒng)計。具體來看=SCTP的心跳過程為發(fā)起心跳到對端，當對端接收到心跳之后發(fā)送心跳回應以示回應。在這個過程中，會產(chǎn)生兩條SCTP信息包(心跳包)，并且該兩條心跳包里攜帶有一份相同的心跳信息，即此次心跳的發(fā)送時間?；谝陨闲奶男畔?，可對統(tǒng)計模塊設置一統(tǒng)計時段，并記錄該統(tǒng)計時段內SCTP發(fā)送的心跳次數(shù)S和接收到的回應次數(shù)R，同時當收到正確的SCTP心跳回應時，記錄該包的到達時間Tl并讀取心跳信息中的發(fā)送時間TC。按照如下公式可統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的 丟包率L= (S-R) X 100/S、網(wǎng)絡的延遲D= (Tl-TO)及網(wǎng)絡的抖動J=Max (D)-Min (D)，其中S、R分別為統(tǒng)計時段內發(fā)送的心跳次數(shù)和接收到的回應次數(shù)，T0、Tl分別為統(tǒng)計時段內一個心跳的發(fā)送時間和接收到達時間，Max(D)、Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲。心跳包的收發(fā)狀態(tài)如圖2所示。此處，SCTP的心跳頻率是可以根據(jù)網(wǎng)絡質量監(jiān)控要求可配置的，心跳頻率為毫秒級。通過控制心跳頻率，可以調整L和D的時效性。本發(fā)明監(jiān)控方法技術實現(xiàn)另一方面可以通過應用層中的網(wǎng)際協(xié)議模塊及其RTP包來實現(xiàn)統(tǒng)計。具體來看同一條RTP會話上的RTP序列號是連續(xù)的，并且RTP包里攜帶的時間戳精準地描述了相鄰包之間的產(chǎn)生時間、相對時間關系。基于以上RTP包所含的信息，可對統(tǒng)計模塊設置一統(tǒng)計時段，并記錄該統(tǒng)計時段內SCTP發(fā)送的心跳次數(shù)S和接收到的回應次數(shù)R，同時當收到正確的SCTP心跳回應時，記錄該包的到達時間Tl并讀取發(fā)送時間TC。按照如下公式可統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L= [X(I) +X(2) + …+X(η) ] X 100/[S (n) -S (O)]、網(wǎng)絡的延遲 D= [d(I) +d(2) +…+d(η) ]/ (η-1)及網(wǎng)絡的抖動J=Max⑶-Min⑶，其中η為統(tǒng)計時段內網(wǎng)際協(xié)議包的數(shù)量，S (O) S (η)為η個網(wǎng)際協(xié)議包各自的序列號，X (n) =S (n) -S (η-1)為統(tǒng)計時段內末兩個網(wǎng)際協(xié)議包之間的缺包數(shù)，d(n)= ((TM(η)-TM(η-1))/K) X 1000-(T(n)-T(η-1)) | 為第 η 個網(wǎng)際協(xié)議包的延遲，TM⑴ TM (η)為η個網(wǎng)際協(xié)議包各自所含的時間戳，T(I) Τ(η)為η個網(wǎng)際協(xié)議包的接收到達時間，Max(D)、Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲，K為采樣率。RTP會話狀態(tài)如圖3所示。綜上對本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)結構及運行方法的詳細描述，可以容易理解本發(fā)明基于統(tǒng)計的監(jiān)控方案投入應用后所具有的顯著技術效果其可以徹底消除對網(wǎng)絡流量的花費，并提供可靠、具參考價值的網(wǎng)絡丟包率、延遲及抖動指標，切實提高通信質量。
權利要求
1.一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)，基于通用網(wǎng)絡架構而成，所述通用網(wǎng)絡包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層，其中所述傳輸層中具有心跳包收發(fā)協(xié)議模塊及其心跳信息，其特征在于所述網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)具有統(tǒng)計模塊，所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與心跳包收發(fā)協(xié)議模塊相連接，用于以心跳信息為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L=(S-R) X 100/S、網(wǎng)絡的延遲D=(Tl-TO)及網(wǎng)絡的抖動J=Max(D)-Min(D),其中所述心跳信息為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，所述S、R分別為統(tǒng)計時段內發(fā)送的心跳次數(shù)和接收到的回應次數(shù)，T0、Tl分別為統(tǒng)計時段內一個心跳的發(fā)送時間和接收到達時間，Max(D)、Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲。
2.一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)，基于通用網(wǎng)絡架構而成，所述通用網(wǎng)絡包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層，其中所述應用層中具有網(wǎng)際協(xié)議模塊及其序列號和時間戳，所述心跳信息、序列號和時間戳為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，其特征在于所述網(wǎng)絡質量監(jiān)控系統(tǒng)具有統(tǒng)計模塊，所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與網(wǎng)際協(xié)議模塊相連接，用于以序列號和時間戳為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L= [X(I)+X (2)+…+X (n)] XlOO/[S(n)-S (O)]、網(wǎng)絡的延遲 D=[d (I)+d (2) + …+d (n) ] /(n-1)及網(wǎng)絡的抖動J=Max⑶-Min (D)，其中所述序列號和時間戳為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，n為統(tǒng)計時段內網(wǎng)際協(xié)議包的數(shù)量，S(O) S(n)為n個網(wǎng)際協(xié)議包各自的序列號，X(n) =S(n)-S(n-1)為統(tǒng)計時段內末兩個網(wǎng)際協(xié)議包之間的缺包數(shù)，d(n) = | ((TM(n) -TM(n-1)) /K) X 1000- (T (n) -T (n-1)) | 為第 n 個網(wǎng)際協(xié)議包的延遲，TM⑴ TM(n)為n個網(wǎng)際協(xié)議包各自所含的時間戳，T(I) T(n)為n個網(wǎng)際協(xié)議包的接收到達時間，Max(D)、Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲，K為采樣率。
3.一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控方法，基于包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層的通用網(wǎng)絡架構，其中所述傳輸層中具有心跳包收發(fā)協(xié)議模塊及其心跳信息，其特征在于在通用網(wǎng)絡架構中置入統(tǒng)計模塊，并將所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與心跳包收發(fā)協(xié)議模塊相連接，再以心跳信息為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L=(S-R) X 100/S、網(wǎng)絡的延遲D=(Tl-TO)及網(wǎng)絡的抖動J=Max(D)-Min(D)，其中所述心跳信息為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，所述S、R分別為統(tǒng)計時段內發(fā)送的心跳次數(shù)和接收到的回應次數(shù)，T0、T1分別為統(tǒng)計時段內一個心跳的發(fā)送時間和接收到達時間，Max(D)、Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲。
4.一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控方法，基于包括物理層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層的通用網(wǎng)絡架構，其中所述應用層中具有網(wǎng)際協(xié)議模塊及其序列號和時間戳，其特征在于在通用網(wǎng)絡架構中置入統(tǒng)計模塊，并將所述統(tǒng)計模塊的數(shù)據(jù)接入端與網(wǎng)際協(xié)議模塊相連接，再以序列號和時間戳為基礎統(tǒng)計得到網(wǎng)絡的丟包率L= [X(I)+X (2)+…+X (n)] XlOO/[S(n)-S (O)]、網(wǎng)絡的延遲 D=[d (I)+d (2) + …+d (n) ] /(n-1)及網(wǎng)絡的抖動J=Max⑶-Min (D)，其中所述序列號和時間戳為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分，n為統(tǒng)計時段內網(wǎng)際協(xié)議包的數(shù)量，S(O) S(n)為n個網(wǎng)際協(xié)議包各自的序列號，X(n) =S(n)-S(n-1)為統(tǒng)計時段內末兩個網(wǎng)際協(xié)議包之間的缺包數(shù)，d(n) = | ((TM(n) -TM(n-1)) /K) X 1000- (T (n) -T (n-1)) | 為第 n 個網(wǎng)際協(xié)議包的延遲，TM⑴ TM(n)為n個網(wǎng)際協(xié)議包各自所含的時間戳，T(I) T(n)為n個網(wǎng)際協(xié)議包的接收到達時間，Max(D),Min(D)分別為統(tǒng)計時段內的最大延遲和最小延遲，K為采樣率。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種零流量消耗的網(wǎng)絡質量監(jiān)控及監(jiān)控方法?；诎ㄎ锢韺印⒕W(wǎng)絡層、傳輸層及應用層的通用網(wǎng)絡架構，其中傳輸層中具有心跳包收發(fā)協(xié)議模塊及其心跳信息，應用層中具有網(wǎng)際協(xié)議模塊及其序列號和時間戳，該心跳信息、序列號和時間戳為網(wǎng)絡正常開銷的數(shù)據(jù)流中的部分。本發(fā)明著眼于心跳包和網(wǎng)際協(xié)議包，配置合理的心跳頻率和統(tǒng)計時段統(tǒng)計得到統(tǒng)計時段內當前網(wǎng)絡的丟包率、延遲和抖動，以此高時效地檢測網(wǎng)絡質量。本發(fā)明技術方案的應用，可以徹底消除對網(wǎng)絡流量的花費，并提供可靠、具參考價值的網(wǎng)絡丟包率、延遲及抖動指標。
文檔編號H04L12/26GK103023716SQ201210483939
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者朱羚, 孫朝陽 申請人:中怡(蘇州)科技有限公司