光網絡差異延時的測試方法

2023-05-19 10:56:51 2

專利名稱：光網絡差異延時的測試方法
技術領域：
本發明涉及的是一種通信技術領域的方法，具體是一種基於時間標籤 (Timestamp)的光網絡差異延時的測試方法。
背景技術：
通用多協議標籤交換(以下簡稱GMPLS)是由多協議標籤交換(以下簡稱MPLS)演 化而來，MPLS是一種基於IP技術，利用標籤引導數據高速、高效傳輸的交換。而GMPLS通過 對標籤進行擴展，使得標籤不僅可以對分組，還有時隙、波長及光纖進行統一標記。GMPLS是 應用於智能光網絡中的一項重要交換技術，它為多個交換層次構建了統一的控制平面並將 其與數據平面剝離。控制平面與數據平面在物理上的分離不僅可以有效降低發生鏈路失敗 的機率還可以提高標籤路徑建立及拆除的動態性能。所謂標籤交換路徑(標籤交換路徑)， 就是GMPLS的控制平面根據某一數據傳輸請求而建立的一條標記了的光傳輸路徑，數據流 在此通路上傳輸僅需交換標籤而不需要中間節點分析頭部信息，極大的提高了數據傳輸的 速率。標籤交換路徑建立的基本過程是，當網絡的入口節點收到數據傳輸的請求，控制平面 便根據請求的一些基本參數利用信令協議在控制平面上建立一條標籤交換路徑，並同時配 置數據平面中相應的交叉連接設備。當控制平面收到建路成功的返回消息時，便表示一條 動態標籤路徑已建立成功。隨著GMPLS等網絡智能控制技術的成熟，智能光網絡所具有的靈活帶寬分配，快 速故障恢復以及更好的支持流量工程等諸多優勢逐漸獲得了產業界認同，並開始被應用 於新部署的城域和骨幹網絡中，大部分的廠商也開始著力研究並開發支持GMPLS的硬體設 備。GMPLS的動態特性使得其可以有效降低大規模網絡運營成本，提高網絡資源的利用率。GMPLS的動態性能是指其可以靈活提供或修改網絡帶寬以滿足不同用戶不同業 務量的需求，而有效的測量並刻畫GMPLS光網絡的動態性能可以幫助網絡運營商依據網 絡本身的特性設計並開發出穩健和高效的光網絡應用。同時，對動態性能的評估手段和 標準的提出，也可以幫助運營商和用戶之間協商細粒度的服務等級協定(Service Level Agreement :SLA)，從而形成有效的商業模型。目前，GMPLS動態性能主要是通過測量標籤交 換路徑的建立及拆除時間來刻畫的，由於數據平面和控制平面的分離，使得標籤交換路徑 在兩個平面上的建立時間存在一定的差異，因此差異延時也成為評價一個GMPLS光網絡動 態性能優劣的一個必要指標。經過對現有技術的檢索發現，目前還沒有太多關於智能光網絡性能尤其是動態性 能的研究，但是已引起了人們足夠的關注，K. Shiomoto和A. Farrel在2009年10月向IETF 工作組最新提交的名為「關於在光標籤路徑上發送數據安全性的討論」的草案，詳細的探討 了 RSVP信令協議在建立標籤交換路徑的時候存在的一些問題，尤其是由於控制平面與數 據平面建立存在差異延時而使得數據發送存在一定的風險性。這表明，對於智能光網絡來 說，控制平面與數據平面上的差異延時的確是影響網絡性能的一個重要指標。但是目前的文獻大多只是開始關注此問題，但並沒有就它對網絡性能的影響的大
4小進行定量的描述和測量。不將這一差異延時進行定量的描述，就不清楚其對性能的影響 究竟有多大，其產生的原因與網絡的哪些因素有關。也不方便運營商和設備商根據要求設 計和製造相應的網絡設備，程序設計者也無法設計出高效的網絡應用。

發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種光網絡差異延時的測試方法，可 以簡便、快速並精確的測量控制平面與數據平面建路差異延時的方法和技術方案，實現方 便，成本低廉，可以幫助用戶對GMPLS光網絡的動態特性有更好的了解。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明使用基於時間標籤的方法 (Timestamp-Based Method)對差異延時進行測量，所謂時間標籤是指在數據包發送的時候 將發送時間填入到測試數據包的有效載荷中。基於時間標籤的方法是通過提取數據包中時 間標籤並將其與其他時間進行運算而獲得延時等時間差的方法，其經常被應用於測量網絡 延時、故障恢復時間等。本發明使用基於時間標籤的方法並結合業務觸發模塊、業務轉發模 塊及數據分析模塊來完成控制平面和數據平面的建立差異延時的測量。業務觸發模塊主要 完成標籤交換路徑建立及拆除請求的發送。業務觸發模塊還完成測試數據包的生成、發送 和接收。業務轉發模塊則用於接收帶有時間標籤的測試數據包並將其無延時的轉發給業務 觸發模塊，數據分析模塊通過獲得的時間標籤計算差異延時。本發明包括以下步驟第一步、首先進行初始化處理，然後業務觸發模塊通過環回鏈路向宿端或源端發 送測試鏈路連通性的測試數據包，所述的初始化處理是指將源端或宿端的狀態設置為0 ；所述的業務觸發模塊是指對於測試對象為單向標籤交換路徑網絡或雙向標籤交 換路徑正向網絡來說，業務觸發模塊僅包括源端業務觸發模塊，即發送信令協議，用於建立 或拆除源端到宿端的標籤交換路徑，以傳送從源端到宿端的業務。負責測試數據包的生成、 發送和接收。對於測試對象為雙向標籤交換路徑反向網絡來說，業務觸發模塊包括宿端業 務觸發模塊和源端業務觸發模塊，源端業務觸發模塊負責發送信令協議，用於建立或拆除 源端到宿端的標籤交換路徑，以傳送宿端到源端的業務。宿端業務觸發模塊負責測試數據 包的生成、發送及接收。所述的測試數據包是指發送時間及鏈路驗證編號，其中鏈路驗證編號的格式 為x-y，x代表鏈路編號，y代表測試數據包的編號，在沒接收到任何信令協議之前，鏈路編 號均為0。所述的向宿端或源端發送是指當測試對象為單向標籤交換路徑網絡或雙向標 籤交換路徑正向網絡時向宿端發送，當測試對象為雙向標籤交換路徑反向網絡時向源端發 送。所述的環回鏈路是指源端和宿端之間相連接的環繞鏈路。第二步、業務觸發模塊向GMPLS控制平面發送建立標籤交換路徑的請求，當建路 失敗則發送拆路請求並終止發送測試包；當建路成功時則由業務觸發模塊記錄建路成功時 間並開始測試數據包交換處理，獲得交換時間T2，源端和宿端進行狀態更新；業務觸發模塊記錄建路成功時間是指當測試對象為單向標籤交換路徑或雙向標籤交換路徑正向路徑，當源端業務觸發模塊收到建路成功的信令消息時，記錄建路成功的 消息。當測試對象為雙向標籤交換路徑反向路徑，當宿端業務觸發模塊收到建路成功的信 令消息時，記錄建路成功的消息。所述的源端和宿端進行狀態更新是指當測試對象為雙向標籤交換路徑反向網絡 時，源端業務觸發模塊進行完測試數據包交換處理後，將本地狀態加1，並利用環回鏈路將 該本地狀態通過發送狀態更新包到相對端，使宿端的本地狀態同步；當測試對象為單向標 籤交換路徑網絡或雙向標籤交換路徑正向網絡時，源端業務觸發模塊進行完測試數據包交 換處理後，將源端狀態加1。所述的測試數據包交換處理是指a)當測試對象為單向標籤交換路徑網絡或雙向標籤交換路徑正向網絡時，業務轉 發模塊接收到來自業務觸發模塊的測試數據包時，立馬將數據包反饋給業務觸發模塊；源 端收到相應的測試數據包後將其中的鏈路編號提取出來與本地狀態進行比較，相同的話將 時間標籤取出傳遞給數據分析器作為交換時間T2，否則直接丟棄測試數據包，一般取收到 的前5個測試數據包與本地狀態進行對比；b)當測試對象為雙向標籤交換路徑反向網絡時，宿端將本地狀態轉換為鏈路編號 填入測試數據包中並將測試數據包發送到源端，當源端收到相應的測試數據包後將其中的 鏈路編號提取出來與本地狀態進行比較，當結果為相同則將時間標籤取出傳遞給數據分析 器作為交換時間T2否則直接丟棄測試數據包，一般取收到的前5個測試數據包與本地狀態 進行對比；當源端在收到了控制平面建路成功的響應後的判定周期內沒有收到測試數據包， 則發送拆路請求，並重複第二步驟。第三步、業務觸發模塊接收到業務轉發模塊轉發的一定數量的測試數據包後，便 停止向目的端點發送測試數據包，業務觸發模塊將收到的前五個數據包中的時間標籤提取 後轉交給數據分析器，同時向控制平面發送拆路請求，數據分析器將業務觸發模塊發送來 的五個時間標籤進行對比，找出最小的時間T2，將與T2相減便得到所求的單向標籤交換 路徑建路差異延時。本發明由測試軟體產生的數據請求觸發標籤交換路徑的建立，並完成差異延時的 測量，然後自動釋放光網絡資源，可以在無人監管的環境下進行循環多次的測試，具有較高 的穩定性和可靠性，因此對於數據的採集以及相應的動態性能分析、數據模型的建立都有 著重要意義。本發明不涉及第三方工具，原理簡單，因此實現方便、成本低廉。目前國內還 沒有大量涉及GMPLS動態性能測量測試的方法和技術，因此本發明的提出對動態光網絡動 態性能的研究具有較大的意義和必要性。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施 例。本實例中的GMPLS光網絡使用RSVP-TE作為信令協議，數據平面提供乙太網接口。 本實施例的關鍵在於通過周期性發送測試數據包的方式來證明數據鏈路的連通性，並提取相應的時間標籤來計算控制平面和數據平面的建路差異延時。建立正向標籤交換路徑(包括單向標籤交換路徑及雙向標籤交換路徑正向)時測試控制平面和數據平面差異延時的 步驟敘述如下為了防止鏈路欺騙，首先由業務觸發模塊向宿端發送測試鏈路連通性的測試數據 包，對於測試環境，如果源端和宿端不是接在同一個測試儀器上，則需要在源端和宿端之間 建立一條環回鏈路，以便宿端的數據轉發模塊可以將收到的測試數據包環回到源端。由業務觸發模塊向GMPLS測試網絡發送建路請求即Path消息，當收到宿端發送的 Resv消息後，記錄下接收時間Tl，並轉發給數據分析模塊。如果收到PathErr或是在某個 時間範圍內沒有收到相應的Resv消息，說明標籤交換路徑建立失敗，則發送PathTear消息 進行拆路，同時停止發送測試數據包。當收到拆路成功的消息後，再次向宿端發送建路請求 的Path消息。發送的測試數據包中除了包含時間標籤外，還包含對此次連接和發送詢問數據包 的編號，例如如果是第3次成功建路後發送第8個詢問數據包，則編號為3-8(3為連接編 號，8為詢問數據包編號)。當宿端目的端點收到詢問數據包後，將數據包傳遞給業務轉發模塊，業務轉發模 塊無延時的將此數據包轉發給業務觸發模塊。當業務觸發模塊接收到由轉發模塊發送的數據包時，首先將數據包中的編號取出 並於本地的連接編號對比以確認是否是此次連接的測試數據包，確認後將接受到的前五個 (此數根據網絡情況可做適當變化)數據包的時間標籤傳遞給數據分析模塊，並停止發送 測試數據包並向控制平面發送拆路請求的Pathtear消息。為了防止長時間等待，如果在一 段合適的時間內觸發模塊都沒有收到測試數據包的話，也要自動發起拆路請求。數據分析器將業務觸發模塊發送來的時間標籤進行對比，挑出時間最靠前的時間 T2,並將先前得到T1與T2相減，得到所求的控制平面與數據平面的建路延時。而對於建立反向標籤交換路徑(即雙向標籤交換路徑反向)時測試控制平面和數 據平面差異延時的步驟敘述如下初始化源端和宿端狀態，置為0。為了防止鏈路欺騙，宿端的業務觸發模塊首先向 源端發送驗證鏈路連通性的測試數據包，初始的測試包包含發送時間及鏈路驗證編號。鏈 路驗證編號的格式如χ-y，χ代表鏈路編號，y代表測試數據包的編號，在沒接收到任何Path 消息之前，鏈路編號均為0。源端的業務觸發模塊向GMPLS控制平面發送建路請求Path消息，如果宿端收到 Path消息，記錄下Path消息的到達時間T1並傳遞給數據分析器，並用新的鏈路編號替代原 有的編號填入測試數據包中，發送到宿端。源端收到相應的測試數據包，將其中的鏈路編號提取出來於本地狀態進行比較， 如果相同，則將時間標籤T2取出傳遞給數據分析器，一般源端會取收到的前五個測試數據 包與本地狀態進行對比。如果不同，則直接丟棄。處理完畢後，源端的業務觸發模塊將本地 狀態加1，並作為數據編號通過環回鏈路發送至宿端以更新宿端的本地狀態。如果源端在已收到了相應的Resv消息證明建路成功後的一段時刻內，沒有收到 測試數據包，則立馬發送拆路請求，並重複第二步驟。數據分析器將T2減T1便得到反向標籤交換路徑建路的差異時延。
本實例中的測試軟體的客戶端包括業務觸發模塊和數據分析模塊，而伺服器端包括業務觸發模塊、數據分析模塊和業務轉發模塊。業務觸發模塊中的測試數據包可以通過 UDP類型的套接字來收發。數據分析模塊可以用簡單的動態數組來實現，而伺服器端可以使 用SOCKET接口編寫，用異步觸發的方式將接收到的數據包按源地址轉發。本實例可以使用戶很方便的測試光網絡的差異延時，而無需對光網絡進行任何的 配置或更改，也無需在網絡中添加新的硬體模塊，易實現，開銷小，獲得的數據直觀易懂，具 有更加廣泛的使用範圍。
權利要求
一種光網絡差異延時的測試方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步、首先進行初始化處理，然後業務觸發模塊通過環回鏈路向宿端或源端發送測試鏈路連通性的測試數據包；第二步、業務觸發模塊向GMPLS控制平面發送建立標籤交換路徑的請求當建路失敗則發送拆路請求並終止發送測試包；當建路成功時則由業務觸發模塊記錄建路成功時間T1並開始測試數據包交換處理，獲得交換時間T2，源端和宿端進行狀態更新；第三步、業務觸發模塊接收到業務轉發模塊轉發的測試數據包後，便停止向目的端點發送測試數據包，業務觸發模塊將收到的前五個數據包中的時間標籤提取後轉交給數據分析器，同時向控制平面發送拆路請求，數據分析器將業務觸發模塊發送來的五個時間標籤進行對比，找出最小的時間T2，將T1與T2相減便得到所求的單向標籤交換路徑建路差異延時。
2.根據權利要求1所述的光網絡差異延時的測試方法，其特徵是，所述的初始化處理 是指將源端或宿端的狀態設置為0。
3.根據權利要求1所述的光網絡差異延時的測試方法，其特徵是，所述的業務觸發模 塊是指對於測試對象為單向標籤交換路徑網絡或雙向標籤交換路徑正向網絡來說，業務 觸發模塊僅包括源端業務觸發模塊，即發送信令協議，用於建立或拆除源端到宿端的標籤 交換路徑，以傳送從源端到宿端的業務，負責測試數據包的生成、發送和接收，對於測試對 象為雙向標籤交換路徑反向網絡來說，業務觸發模塊包括宿端業務觸發模塊和源端業務觸 發模塊，源端業務觸發模塊負責發送信令協議，用於建立或拆除源端到宿端的標籤交換路 徑，以傳送宿端到源端的業務，宿端業務觸發模塊負責測試數據包的生成、發送及接收。
4.根據權利要求1所述的光網絡差異延時的測試方法，其特徵是，所述的測試數據包 是指發送時間及鏈路驗證編號，其中鏈路驗證編號的格式為x-y，x代表鏈路編號，y代表 測試數據包的編號，在沒接收到任何信令協議之前，鏈路編號均為0。
5.根據權利要求1所述的光網絡差異延時的測試方法，其特徵是，所述的向宿端或源 端發送是指當測試對象為單向標籤交換路徑網絡或雙向標籤交換路徑正向網絡時向宿端 發送，當測試對象為雙向標籤交換路徑反向網絡時向源端發送。
6.根據權利要求1所述的光網絡差異延時的測試方法，其特徵是，所述的環回鏈路是 指源端和宿端之間相連接的環繞鏈路。
7.根據權利要求1所述的光網絡差異延時的測試方法，其特徵是，所述的源端和宿端 進行狀態更新是指當測試對象為雙向標籤交換路徑反向網絡時，源端業務觸發模塊進行 完測試數據包交換處理後，將本地狀態加1，並通過環回鏈路將該本地狀態通過發送狀態更 新包到相對端，使相對端的本地狀態同步；當測試對象為單向標籤交換路徑網絡或雙向標 籤交換路徑正向網絡時，源端業務觸發模塊進行完測試數據包交換處理後，將源端狀態加 1。
8.根據權利要求1所述的光網絡差異延時的測試方法，其特徵是，所述的測試數據包 交換處理是指a)當測試對象為單向標籤交換路徑網絡或雙向標籤交換路徑正向網絡時，業務轉發模 塊接收到來自業務觸發模塊的測試數據包時，將數據包反饋給業務觸發模塊；源端收到相應的測試數據包後將其中的鏈路編號提取出來與本地狀態進行比較，相同的話將時間標籤 取出傳遞給數據分析器作為交換時間T2，否則直接丟棄測試數據包，一般取收到的前5個 測試數據包與本地狀態進行對比；b)當測試對象為雙向標籤交換路徑反向網絡時，宿端將本地狀態轉換為鏈路編號填入 測試數據包中並將測試數據包發送到源端，當源端收到相應的測試數據包後將其中的鏈路 編號提取出來與本地狀態進行比較，當結果為相同則將時間標籤取出傳遞給數據分析器作 為交換時間T2否則直接丟棄測試數據包；當源端在收到了控制平面建路成功的響應後的判定周期內沒有收到測試數據包，則發 送拆路請求，並重複第二步驟。
全文摘要
一種通信技術領域的光網絡差異延時的測試方法，包括進行初始化處理，然後業務觸發模塊通過環回鏈路向宿端或源端發送測試鏈路連通性的測試數據包；源端和宿端進行狀態更新，然後業務觸發模塊向GMPLS控制平面發送建立標籤交換路徑的請求，由業務觸發模塊記錄建路成功時間T1並開始測試數據包交換處理，獲得交換時間T2；將T1與T2相減便得到所求的標籤交換路徑(包括單向和雙向)建路差異延時。本發明可簡便、快速並精確的測量控制平面與數據平面建路差異延時的方法和技術方案，實現方便，成本低廉，可以幫助用戶對GMPLS光網絡的動態特性有更好的了解。
文檔編號H04Q11/00GK101877800SQ20091031080
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者孫衛強, 胡衛生, 邢子傑, 郭薇, 金耀輝 申請人:上海交通大學