一種單向和雙向時延抖動測量中修正時鐘漂移的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種修正時鐘漂移偏差的方法及系統(tǒng)，用于單向和雙向時延抖動測量中獲得準(zhǔn)確的時延抖動，包括，獲得時延抖動測量的n組原始數(shù)據(jù)樣本(i,di)，其中，i=1,2,…,n，i為測量次數(shù)，di為時延；對n組原始數(shù)據(jù)樣本，用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，得到線性方程y=a+bx，將所述n組原始數(shù)據(jù)樣本的測量次數(shù)i代入該線性方程y=a+bx，則得到每次測量的時鐘漂移偏差的擬合結(jié)果yi=a+bi；將所述n組原始數(shù)據(jù)樣本的時延di減去時鐘漂移偏差yi，得到修正后的測量結(jié)果作為時延抖動值：Di=di-yi，（i=1,2,…,n）；根據(jù)時延抖動Di作出折線圖，反應(yīng)時延抖動隨時間的變化。
【專利說明】一種單向和雙向時延抖動測量中修正時鐘漂移的方法及系
統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡(luò)測量領(lǐng)域，特別涉及時延抖動測量技術(shù)中修正時鐘漂移的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的迅猛發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的需求空前增加，而網(wǎng)絡(luò)也隨之變得越來越復(fù)雜。不斷增加的網(wǎng)絡(luò)用戶和應(yīng)用會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)擔(dān)沉重，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，從而造成網(wǎng)絡(luò)性能下降。因此需要對網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)進(jìn)行提取與分析，并根據(jù)分析的結(jié)果改善和提高網(wǎng)絡(luò)的性能。網(wǎng)絡(luò)性能測量便應(yīng)運而生。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瓶頸，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可能存在的危險，更加有效地對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行管理，提供對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量的驗證和控制，對服務(wù)提供商的服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行量化、比較和驗證，是網(wǎng)絡(luò)性能測量的主要目的。
[0003]網(wǎng)絡(luò)性能測量的主要內(nèi)容包括時延、抖動、丟包率、吞吐量等的測量，同時可以分析網(wǎng)絡(luò)的可用性、可靠性、穩(wěn)定性和有效性。這有助于對特性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護管理，保障服務(wù)質(zhì)量；還可以預(yù)報網(wǎng)絡(luò)性能，每隔一定的時間間隔周期性地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)性能，通過數(shù)值模型預(yù)測下一時間段的吞吐量、時延等。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF IPPMC IP Performance Metrics,網(wǎng)絡(luò)性能度量指標(biāo))工作組專門針對網(wǎng)絡(luò)性能測量所涉及的指標(biāo)規(guī)定了相關(guān)的建議和草案，定義了網(wǎng)絡(luò)性能測量的基本框架，并規(guī)范了性能指標(biāo)所必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)，主要的指標(biāo)包括時延、抖動、丟包率，以及鏈路的吞吐量和帶寬、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞取?br> [0004]在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中，從源地址到目的地址通常與同一個目的地址到源地址的網(wǎng)絡(luò)性能是不同的，稱為“非對稱網(wǎng)絡(luò)”。原始的RT (Round-Trip，往返)測量并不能反應(yīng)出不同方向的網(wǎng)絡(luò)性能。因此，IETF IPPM工作組又制定了若干單向和雙向的網(wǎng)絡(luò)性能測量相關(guān)的RFC。
[0005]目前的單向和雙向的網(wǎng)絡(luò)性能測量技術(shù)中，使用最廣泛的是TWAMP(雙向主動測量協(xié)議)與UDP jitter (UDP抖動)以及OWAMP (單向主動測量協(xié)議)。TWAMP與UDP jitter進(jìn)行時延抖動測量的基本原理是一樣的，OffAMP的原理也類似。
[0006]在進(jìn)行時延抖動測量時，TWAMP與UDP jitter會以固定的時間間隔進(jìn)行多次測量。每一次測量，會獲得4個時間戳數(shù)據(jù)(附圖1):S端(源端)發(fā)送測量數(shù)據(jù)包的時間戳T1 ；D端(目的端)接收到該測量數(shù)據(jù)包的時間戳T2 ;D端發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)包的時間戳T3 ;S端接收到該響應(yīng)數(shù)據(jù)包的時間戳T4。然后，就可以得到兩個方向的時延:SD方向時延(T2-T1) ；DS方向時延(T4-T3)。OWAMP的原理類似，區(qū)別是只進(jìn)行一個方向的發(fā)包測量，只獲得一個方向的數(shù)據(jù)=(T4-T3)或者(T2-T1)中的一項。
[0007]以固定的時間間隔進(jìn)行η次測量，就可以獲得一個方向上的多個時延值Cli (i=l, 2，…，η)。Cli為第i個原始時延測量值，簡稱為“原始時延測量值”或“原始時延”。
[0008]目前的做法是對這些時延值求得算術(shù)平均J，作為最終測得的時延值。然后計算出時延抖動(Ci1-d), (i = I, 2,..*, n)o
[0009]在單向和雙向時延抖動測量中，因為時間戳TjPT4是由S端獲得的，而時間戳T2和T3是由D端獲得的。這就涉及了兩個不同時鐘源，會有時鐘同步和時鐘漂移的問題。
[0010]I)時鐘同步的影響
[0011]這里的時鐘同步是指利用GPS、NTP和PTP等技術(shù)進(jìn)行的時鐘同步過程，就是將兩個時間不一樣的時鐘，以其中一個時鐘為基準(zhǔn)，將另一個時鐘的時間設(shè)置為與其一樣。
[0012]對于單向和雙向時延抖動的測量(只測量時延抖動，不需要測量時延)，是否先時鐘同步后再進(jìn)行測量對測量結(jié)果沒有影響，分析以SD方向為例:
[0013]沒有進(jìn)行時鐘同步，則設(shè)D端時鐘的時間相對于S端的偏差為X (X為正表示D端時鐘的時間比S端快，X為負(fù)表示D端時鐘的時間比S端慢)。原來的兩個時間戳T1和T2,就變成了測得h = T1和t2 = T2+x (以S端為基準(zhǔn))。所得時延變成(V = (t2-t!)=(T2-T1) +X = di+x,那么計算出的平均時延就變成d' = ? + X O最后得到的時延抖動為
Cl11-J' = {d, (J +.v) = < - J，這與時鐘同步后的標(biāo)準(zhǔn)時延抖動測量值一致。據(jù)此可以
推斷，時延測量的常數(shù)偏差不影響時延抖動的測量結(jié)果。
[0014]2)時鐘漂移的影響
[0015]因為晶振有一定的精度，其實際頻率與理想的標(biāo)準(zhǔn)頻率之間存在一定偏差，這就會導(dǎo)致時鐘逐漸偏離標(biāo)準(zhǔn)時間。時間漂移的程度通常用漂移率(drift rate)來描述，即該時鐘每單位時間偏離標(biāo)準(zhǔn)時間的多少。
[0016]晶振時鐘有著相對穩(wěn)定的漂移率。如果時鐘的漂移率為正值，那么說明本地時鐘比標(biāo)準(zhǔn)時鐘運行得快；如果時鐘的漂移率為負(fù)值，則本地時鐘比標(biāo)準(zhǔn)時鐘運行得慢。
[0017]設(shè)本地時鐘的時間為t，標(biāo)準(zhǔn)時間為T，則漂移率
【權(quán)利要求】
1.一種修正時鐘漂移偏差的方法，用于單向和雙向時延抖動測量中獲得準(zhǔn)確的時延抖動，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，獲得源端和目的端的時延抖動測量η組原始數(shù)據(jù)樣本α，4)，其中，i=l，2^..，n, i為測量次數(shù)，(Ii為時延； 步驟2，對η組原始數(shù)據(jù)樣本，用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，
2.如權(quán)利要求1所述的修正時鐘漂移偏差的方法，其特征在于，還包括步驟6，通過統(tǒng)計每個時間小區(qū)間上的時延抖動樣本數(shù)量，可以作出CDF,反應(yīng)時延抖動的概率分布。
3.—種修正時鐘漂移偏差的系統(tǒng)，用于單向和雙向時延抖動測量中獲得準(zhǔn)確的時延抖動，其特征在于，包括如下模塊: 數(shù)據(jù)獲得模塊，用于獲得源端和目的端的時延抖動測量η組原始數(shù)據(jù)樣本(i，(Ii)，其中，i=l, 2，..., n, i為測量次數(shù)，(Ii為時延； 擬合模塊，用于對η組原始數(shù)據(jù)樣本，用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，
4.如權(quán)利要求3所述的修正時鐘漂移偏差的系統(tǒng)，其特征在于，還包括統(tǒng)計概率分布模塊，用于通過統(tǒng)計每個時間小區(qū)間上的時延抖動樣本數(shù)量，作出CDF，反應(yīng)時延抖動的概率分布。
【文檔編號】H04L7/04GK103516508SQ201310425109
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】張駿, 張廣興, 謝高崗, 徐川 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所