技术领域
[0001] 本
发明涉及通信技术领域，特别是涉及用于测量网络延时的方法，具体为一种融合网络架构下的端到端时延测量方法及系统。
背景技术
[0002] 近年来无线移动接入技术发展迅猛，以802.11系列为代表的无线局域网（WLAN），以RFID、ZIGBEE等短距离无线通信为代表的
物联网和以CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA为代表的3G蜂窝网已得到大规模部署的同时，TD-LTE的预商用工作正在如火如荼的开展。一方面方便用户根据
位置、习惯和成本选择合适的网络，以优化网络资源的使用和用户容量最大化；另一方面，各种制式、各种架构的网融合中的资源分配、并发接入和业务并发成为摆在各大运营商面前亟待解决的问题；此外，高速宽带异构的无线融合接入为行业用户和区域的接入提供了便利条件，降低了网络部署成本，对于地偏人疏情况下的接入需求尤其如此，符合中国宽带无线接入长期发展的需求。国际标准组织3GPP、3GPP2、ITU和OMA等标准化组织都设立了专
门的讨论组进行相关的标准制定工作。我国也陆续开展“我的e家”和“无线城市”等网络融合工作，目前是利用现有的CDMA EVDO+WLAN融合接入，或TD-SCDMA+WLAN融合接入，未采用高速的IEEE802.11n进行联合接入。由于融合接入过程中耦合方式和耦合点不统一等原因，我国的融合组网方式比世界上其他国家都更加复杂。
[0003] 针对融合网络环境下的传输面而言，全网络系统可以由多种制式的有线/无线网络平台，通过各种各样的传输媒体构成不同的拓扑结构，并且采用相应的多种
访问控制方式，因此异构网络的性能评价非常复杂。
[0004] 时延是网络的固有属性之一，也是评价融合网络传输性能的基本指标.时延测量在融合网络的性能监测、网络行为分析、网络应用设计等领域有着广泛的应用，同时，也是测量时延抖动、网络带宽等性能指标的
基础[1-3]。因其重要性，IETF组织的基准测试方法学工作组(Benchmarking Methodology Working Group，BMWG)主要关注在实验室环境下测试IP性能，主要目标是对各种网络互联技术性能特征的测量方法给出建议，进而主要集中在基于这些技术的系统和服务上。而IP网络性能指标工作组(IPPerformance Metrics Working Group，简称IPPM)对时延定义进行了标准化，将其分为往返时延(Round-trip Delay，RFC2681)和单向时延(One-way Delay，RFC2679)[4-5]。另一方面，时延也是影响VoIP等实时业务的关键因素，因此，如何准确的测量时延，也就成为评估该类业务的重要过程。
[0005] 目前，针对于时延的测试，多是在INTERNET等有线网络上进行，较为常用的方法是通过网络时间协议(network time protocol，简称NTP)作为测量主机的时钟源，并使测量主机时钟同步，但其时钟准确性部分依赖于同步主机间的路径时延，而这正是时延测量的测量对象，故NTP协议无法提供高
精度的时延测量的时钟源。
[0006] 针对融合网络系统的测试特点，可以采用有线网络性能的测试仪器。通过基于业务模拟的方法，构建具有IPTV、VOD、VoIP等业务特征的测试数据流，通过在部署在传输链路不同位置的
硬件测试装置，精确地接收各业务如IPTV、VOD的测试流量，进而获得不同路径（包括端到端）的时延。但在实际应用中，会出现以下问题需要解决：
[0007] 1、延时是网络性能的一项重要指标，测延时用业务模拟的方法在测试报文上打上时间戳，它指一个报文从发送端到接收端的时间。因此对于处于异地的两台测试仪器，需记录包发送时间和接收时间，需要解决两台（或多台）仪器的时间同步问题。
[0008] 2、异构网络构成的无规则性，合理地设置硬件测试装置是获得各种时延（转发时延、传输时延等）的重要保证。但如何反映出网络的异构性，特别是如何准确地获得有效而合理的时延参数成为需要解决的问题。
[0009] 3、时延测量主要有两个误差来源：一是测量主机系统时钟的
分辨率、偏移及抖动等影响测量计时精度而产生的误差，即时钟误差；二是由于测量记录的收/发包时间戳不是真实的收/发包时刻而产生的测量误差，即位置误差。如何消除这两种误差，提高时延测量精度称为需要解决的问题。
发明内容
[0010] 鉴于以上所述
现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种融合网络架构下的端到端时延测量方法及系统，用于解决现有技术中融合网络构架下测量时延不精确的问题。
[0011] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明在一方面提供一种融合网络架构下的端到端时延测量方法，所述融合网络至少包括两个不同制式的第一宽带
移动通信网络和第二宽带移动通信网络，融合网络中的基站通过
接口接入核心网或骨干网，所述端到端时延测量方法包括以下步骤：在第一宽带移动通信网络设置第一硬件测试装置和第二硬件测试装置；在第二宽带移动通信网络中设置第三硬件测试装置，每一个硬件测试装置都连接一个GPS接收器，所述GPS接收器与提供同步时钟的
地球同步卫星相连；所述第一硬件测试装置生成并发送测试数据流；所述第一硬件测试装置所在小区的基站在收到测试数据流后，在将所述测试数据流传输到核心网或骨干网的同时将所述测试数据流映射到第二硬件测试装置，所述第二硬件测试装置获得所述第一宽带移动通信网络的转发延时；所述测试数据流量在传输到所述第三硬件测试装置所在小区的基站的同时将所述测试数据流映射到第三硬件测试装置，所述第三硬件测试装置获得所述核心网或骨干网的传输延时。
[0012] 可选地，还包括测量所述第一宽带移动通信网络中应用子网络的传输延时的方法，具体为：第一硬件测试装置生成测试数据流后，经所述第一宽带移动通信网络中的应用子网络的传输到达所述第一宽带移动通信网络中的
节点网关，所述节点网关在发送测试数据流到所述述第一硬件测试装置所在小区的基站的同时将测试数据流映射到第四硬件测试装置，所述第四硬件测试装置获得所述应用子网络的传输延时。
[0013] 可选地，所述应用子网络包括：WSN、Ad Hoc、Access Network。
[0014] 可选地，还包括测量所述第二宽带移动通信网络的转发延时的方法，具体为：第二宽带移动通信网络中第三硬件测试装置所在小区的基站将所述测试数据流发送到所述第二宽带移动通信网络中的接入点；所述接入点在将所述测试数据流传输给用户的同时，将所述测试数据流映射到所述第五硬件测试装置，所述第五硬件测试装置获得所述第二宽带移动通信网络的转发延时。
[0015] 可选地，所述第一宽带移动通信网络和所述第二宽带移动通信网络包括CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX、TD-LTE。
[0016] 可选地，所述第一硬件测试装置生成的测试数据流为模拟语音、Internet浏览、视频业务、收发
电子邮件或文件传输产生的数据流。
[0017] 本发明在另外一方面提供一种融合网络架构下的端到端时延测量系统，所述融合网络至少包括两个不同制式的第一宽带移动通信网络和第二宽带移动通信网络，融合网络中的基站通过接口接入核心网或骨干网，所述延测量系统包括多个用于标记流量时间戳的硬件测试装置，每一个所述硬件测试装置连接有一个GPS接收器，所述GPS接收器与提供同步时钟的地球同步卫星相连；多个所述硬件测试装置具体为：设置在第一宽带移动通信网络中的：第一硬件测试装置，用于生成并发送测试数据流；第二硬件测试装置，用于获得所述第一宽带移动通信网络的转发延时；设置在所述第一硬件测试装置所在小区的基站，用于接收所述第一硬件测试装置发送的测试数据流；所述基站将所述测试数据流传输到核心网或骨干网的同时将所述测试数据流映射到第二硬件测试装置，所述第二硬件测试装置获得所述第一宽带移动通信网络的转发延时；设置在第二宽带移动通信网络中的：第三硬件测试装置，用于获得所述核心网或骨干网的传输延时；设置在所述第三硬件测试装置所在小区的基站，用于接收所述核心网或骨干网传输的测试数据流；所述测试数据流量在传输到所述基站的同时将所述测试数据流映射到第三硬件测试装置，所述第三硬件测试装置获得所述核心网或骨干网的传输延时。
[0018] 可选地，所述第一宽带移动通信网络中还包括：第四硬件测试装置，用于获得第一宽带移动通信网络中应用子网络的传输延时；节点网关，接收所述第一硬件测试装置发送的测试数据流；所述节点网关在发送测试数据流到所述述第一硬件测试装置所在小区的基站的同时将测试数据流映射到第四硬件测试装置，所述第四硬件测试装置获得所述应用子网络的传输延时。
[0019] 可选地，所述第二宽带移动通信网络中还包括：第五硬件测试装置，用于获得所述第二宽带移动通信网络的转发延时；接入点，用于将所述第三硬件测试装置所在小区的基站将所述测试数据流发送到用户；所述接入点在将所述测试数据流传输给用户的同时，将所述测试数据流映射到所述第五硬件测试装置，所述第五硬件测试装置获得所述第二宽带移动通信网络的转发延时。
[0020] 可选地，所述第一宽带移动通信网络和所述第二宽带移动通信网络包括CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX、TD-LTE。
[0021] 如上所述，本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法及系统，具有以下有益效果：
[0022] 1、本发明支持异地融合网络的时延测试，本发明中的测试数据流在传输时都映射到连接有GPS接收器的硬件测试装置中，GPS接收器由于与提供同步时钟的地球同步卫星相连，所以本发明可以无延时的测试网络性能，从而使测试结果更准确的同时，从根本上杜绝了时钟误差与位置误差。
[0023] 2、本发明通过在不同网络接入点部署硬件测试装置，使得硬件测试装置可以灵活配置与放置，用户可以用不同方式进行测试，因而可以进行不同网络的传输时延、转发时延等测量，可以为各级网络优化提供基于应用的实测数据，而且可见本发明可以提供接近真实的多网络时延测试。
[0024] 3、本发明可以适应多种网络制式的测试，GPS同步以及硬件
软件节点灵活不受网络制式的影响。
附图说明
[0025] 图1显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法中测量第一宽带移动通信网络的转发延时和核心网或骨干网的传输延时的
流程图。
[0026] 图2显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法中测量应用子网络的传输延时的流程图。
[0027] 图3显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法中测量第二宽带移动通信网络的转发延时的流程图。
[0028] 图4显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量系统的结构示意图。
[0029] 元件标号说明
[0030] 11 第一硬件测试装置
[0031] 12 第二硬件测试装置
[0032] 13 第三硬件测试装置
[0033] 14 第四硬件测试装置
[0034] 15 第五硬件测试装置
[0035] 21 第一硬件测试装置所在小区的基站
[0036] 22 第三硬件测试装置所在小区的基站
[0037] 23、24 第一宽带移动通信网络中的其它基站
[0038] 25、26 第二宽带移动通信网络中的其它基站
[0039] 30 节点网关
[0040] 40 用户
[0041] 50 GPS接收器
[0042] 60 接入点
[0043] A 第一宽带移动通信网络
[0044] B 第二宽带移动通信网络
[0045] S11~S43 步骤
具体实施方式
[0046] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本
说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0047] 需要说明的是，本
实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0048] 如图1至图4所示，本发明的目的在于提供一种融合网络架构下的端到端时延测量方法及系统，用于解决现有技术中融合网络构架下测量时延不精确的问题。以下将详细阐述本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法及系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法及系统。
[0049] 本发明在一方面提供一种融合网络架构下的端到端时延测量方法，所述融合网络至少包括两个不同制式的第一宽带移动通信网络和第二宽带移动通信网络，融合网络中的基站通过接口接入核心网或骨干网。在本实施例中，所述第一宽带移动通信网络和所述第二宽带移动通信网络包括CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX、TD-LTE。
[0050] 此外，本发明中采用至少包括两个硬件节点的硬件测试装置，所述硬件测试装置用于与基站通过双向测试流，标记流量的时间戳，评估网络
质量，测试流量可以是链路层测试流量，也可以是应用层真实业务测试流量。而且，在本发明中，每一个硬件测试装置、基站以及信息的最终接收设备都连接一个GPS接收器，硬件测试装置可以用来提供GPS同步和其他用户接口；所述GPS接收器与提供同步时钟的地球同步卫星相连。所以本发明可以无延时的测试网络性能，从而使测试结果更准确的同时，从根本上杜绝了时钟误差与位置误差。
[0051] 而且硬件测试装置可以通过配置实现：定制、发送数据包；接收、过滤数据包；数据包特定信息域的更新功能。
[0052] 请参阅图1，显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法中测量第一宽带移动通信网络的转发延时和核心网或骨干网的传输延时的流程图。如图1所示，端到端时延测量第一宽带移动通信网络的转发延时和核心网或骨干网的传输延时方法包括以下步骤S11至步骤S14。下面详细说明各步骤。
[0053] S11，在第一宽带移动通信网络设置第一硬件测试装置和第二硬件测试装置，所述第二硬件测试装置至少包括两个硬件节点，所述第二硬件测试装置连接一个GPS接收器；在第二宽带移动通信网络中设置第三硬件测试装置，所述第三硬件测试装置至少包括两个硬件节点，所述第三硬件测试装置连接一个GPS接收器。
[0054] S21，所述第一硬件测试装置生成并发送测试数据流。所述第一硬件测试装置生成的测试数据流可以单不限于：模拟语音、Internet浏览、视频业务、收发电子邮件或文件传输等多种业务或测试场景产生的数据流。
[0055] S31，所述第一硬件测试装置所在小区的基站在收到测试数据流后，在将所述测试数据流传输到核心网或骨干网的同时将所述测试数据流映射到第二硬件测试装置，所述第二硬件测试装置获得所述第一宽带移动通信网络的转发延时。
[0056] S41，所述测试数据流量在传输到所述第三硬件测试装置所在小区的基站的同时将所述测试数据流映射到第三硬件测试装置，所述第三硬件测试装置获得所述核心网或骨干网的传输延时。
[0057] 同时，本发明还提供测量所述第一宽带移动通信网络中应用子网络的传输延时的方法，在本实施例中，所述应用子网络包括但不限于：WSN、Ad Hoc、Access Network。请参阅图2，显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法中测量应用子网络的传输延时的流程图。如图2所示，测量应用子网络的传输延时的方法具体包括以下步骤：
[0058] S22，第一硬件测试装置生成测试数据流后，经所述第一宽带移动通信网络中的应用子网络的传输到达所述第一宽带移动通信网络中的节点网关。节点网关用于收集各个应用子网络（包括但不仅限于：WSN、Ad Hoc、Access Network等）的数据包，并可通过无线通信方式将数据包发送给基站。
[0059] S23，所述节点网关在发送测试数据流到所述述第一硬件测试装置所在小区的基站的同时将测试数据流映射到第四硬件测试装置，所述第四硬件测试装置获得所述应用子网络的传输延时。
[0060] 此外，本发明还提供测量测量所述第二宽带移动通信网络的转发延时的方法，请参阅图3，显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法中测量第二宽带移动通信网络的转发延时的流程图。
[0061] 如图3所示，测量第二宽带移动通信网络的转发延时的方法具体包括以下步骤：
[0062] S42，第二宽带移动通信网络中第三硬件测试装置所在小区的基站将所述测试数据流发送到所述第二宽带移动通信网络中的接入点。
[0063] S43，所述接入点在将所述测试数据流传输给用户的同时，将所述测试数据流映射到所述第五硬件测试装置，所述第五硬件测试装置获得所述第二宽带移动通信网络的转发延时。
[0064] 为实现上述发明本发明还提供一种融合网络架构下的端到端时延测量系统，请参阅图4，显示为本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量系统的结构示意图。若图4所示，所述融合网络至少包括两个不同制式的第一宽带移动通信网络A和第二宽带移动通信网络B，融合网络中的基站通过接口接入核心网或骨干网，所述第一宽带移动通信网络A和所述第二宽带移动通信网络B包括但不限于CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX、TD-LTE。
[0065] 此外，本发明中采用至少包括两个硬件节点的硬件测试装置，所述硬件测试装置用于与基站通过双向测试流，标记流量的时间戳，评估网络质量，测试流量可以是链路层测试流量，也可以是应用层真实业务测试流量。而且，在本发明中，每一个硬件测试装置、基站以及信息的最终接收设备都连接一个GPS接收器50，硬件测试装置可以用来提供GPS同步和其他用户接口；所述GPS接收器50与提供同步时钟的地球同步卫星相连。所以本发明可以无延时的测试网络性能，从而使测试结果更准确的同时，从根本上杜绝了时钟误差与位置误差。
[0066] 而且硬件测试装置可以通过配置实现：定制、发送数据包；接收、过滤数据包；数据包特定信息域的更新功能。
[0067] 多个所述硬件测试装置具体为：设置在第一宽带移动通信网络A中的第一硬件测试装置11、第二硬件测试装置12、第四硬件测试装置14、节点网关30以及设置在第二宽带移动通信网络B中的第三硬件测试装置13、第五硬件测试装置15。
[0068] 第一硬件测试装置11，用于生成并发送测试数据流。所述第一硬件测试装置11生成的测试数据流可以包括但不限于：模拟语音、Internet浏览、视频业务、收发电子邮件或文件传输等多种业务或测试场景产生的数据流。
[0069] 第二硬件测试装置12，用于获得所述第一宽带移动通信网络A的转发延时。
[0070] 在本实施例中，第一宽带移动通信网络A中有：第一硬件测试装置所在小区的基站21，第一宽带移动通信网络中的其它基站23、以及第一宽带移动通信网络中的其它基站24。
[0071] 设置在所述第一硬件测试装置所在小区的基站21，用于接收所述第一硬件测试装置11发送的测试数据流。所述基站将所述测试数据流传输到核心网或骨干网的同时将所述测试数据流映射到第二硬件测试装置12，所述第二硬件测试装置12获得所述第一宽带移动通信网络A的转发延时。
[0072] 第三硬件测试装置13，用于获得所述核心网或骨干网的传输延时。
[0073] 在本实施例中，第二宽带移动通信网络B中有：第三硬件测试装置所在小区的基站22，第二宽带移动通信网络中的其它基站25、以及第一宽带移动通信网络中的其它基站26。
[0074] 所述第三硬件测试装置所在小区的基站22，用于接收所述核心网或骨干网传输的测试数据流。所述测试数据流量在传输到所述基站的同时将所述测试数据流映射到第三硬件测试装置13，所述第三硬件测试装置13获得所述核心网或骨干网的传输延时。
[0075] 第四硬件测试装置14，用于获得第一宽带移动通信网络A中应用子网络的传输延时。在本实施例中，所述应用子网络包括但不限于：WSN、Ad Hoc、Access Network。
[0076] 节点网关30，接收所述第一硬件测试装置11发送的测试数据流。节点网关30主要是完成特定网络流量的汇聚，并且通过无线的方式发送到第一硬件测试装置11所在小区的基站。所述节点网关30在发送测试数据流到所述述第一硬件测试装置11所在小区的基站的同时将测试数据流映射到第四硬件测试装置14，所述第四硬件测试装置14获得所述应用子网络的传输延时。
[0077] 第五硬件测试装置15，用于获得所述第二宽带移动通信网络B的转发延时。
[0078] 接入点60(AP)，用于将第三硬件测试装置所在小区的基站22传输的测试数据流发送到用户40。接入点60主要是通过无线的方式接收到所在小区的基站发送的特定网络流量，传输到硬件测试装置和用户40。
[0079] 所述接入点60在将所述测试数据流传输给用户40的同时，将所述测试数据流映射到所述第五硬件测试装置15，所述第五硬件测试装置15获得所述第二宽带移动通信网络B的转发延时。
[0080] 由上可见，本发明的系统可以通过在不同网络接入点60部署硬件测试装置，使得硬件测试装置可以灵活配置与放置，用户40可以用不同方式进行测试，因而可以进行不同网络的传输时延、转发时延等测量。以下以图1为例简要说明各测量过程。
[0081] 1）各硬件测试装置接收地球同步卫星时钟，同步到地球同步卫星。地球同步卫星向地面发送同步时钟，确保基站和用户40使用同一个时钟。
[0082] 2）第一硬件测试装置11生成并发送测试数据流（模拟业务流量/基于RFC测试规范流量）。
[0083] 3）测试数据流经过应用子网络的传输到达节点网关30，节点网关30在发送测试数据流到第一硬件测试装置所在小区的基站21的同时，将测试数据流映射到第四硬件测试装置14，进而获得应用子网络传输时延。
[0084] 4）所述第一硬件测试装置所在小区的基站21收到测试数据流，在传送到核心网或骨干网的同时流映射到第二硬件测试装置12，从而获得第一宽带无线通信系统的转发时延。
[0085] 5）测试数据流通过核心网或骨干网的多级交换与传输到第三硬件测试装置所在小区的基站22，同时映射到第三硬件测试装置13，获得核心网或骨干网的传输时延。
[0086] 6）第三硬件测试装置所在小区的基站22将测试数据流发送到接入点60，接入点60收到测试数据流后在映射到第五硬件测试装置15的同时，传输给用户40，从而获得第二宽带无线通信系统的转发时延。
[0087] 7）不同时间段重复1）至6），可以获得不同时间段、不同传输网络的时延分布。
[0088] 综上所述，本发明的一种融合网络架构下的端到端时延测量方法及系统，达到了以下有益效果：
[0089] 1、本发明支持异地融合网络的时延测试，本发明中的测试数据流在传输时都映射到连接有GPS接收器的硬件测试装置中，GPS接收器由于与提供同步时钟的地球同步卫星相连，所以本可以无延时的测试网络性能，从而使测试结果更准确的同时，从根本上杜绝了时钟误差与位置误差。
[0090] 2、本发明通过在不同网络接入点部署硬件测试装置，使得硬件测试装置可以灵活配置与放置，用户可以用不同方式进行测试，因而可以进行不同网络的传输时延、转发时延等测量，可以为各级网络优化提供基于应用的实测数据，而且可见本发明可以提供接近真实的多网络时延测试。
[0091] 3、本发明可以适应多种网络制式的测试，GPS同步以及硬件软件节点灵活不受网络制式的影响。
[0092] 所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0093] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的
权利要求所涵盖。
