[发明专利]数据网络报文端到端传输时延随带测量方法

摘要

利用在被测报文中随带该报文在当前所有途径设备内的驻留累计时延信息、所有途径链路累计传输时延信息(或当前累计总时延，即驻留时延和链路时延之和)和该报文进入当前设备时刻时间信息，并采用当前数据网络设备内的本地统一时钟测量该报文的进入和离开时刻时间，本发明实现了一种在数据网络中动态实时测量单个报文在数据网络设备内的驻留时延和端到端传输时延的方法。本发明可以适用于任何链路传输固定的数据网络，包括OSI所有七层的任何数据网络，既可以是有独立的数据网络设备和链路组成的网络，也可以是设备中实现数据网络通信协议功能的模块间通过电路板相连形成的网络。本专利为全分布式的时间同步和全分布控制系统的实现提供了一种新途径。

主权项

1.一种数据网络报文端到端传输时延随带测量方法，其特征在于，本方法采用在被测量的数据网报文中动态携带累计传输延时信息和当前时刻信息的机制，利用数据网络设备内本地统一时钟测量该报文在进入和离开网络设备的时刻并通过这些时间信息计算该报文在设备中的驻留时间、链路延时和累计传输时延的方法，实现任何数据网络单个报文的端到端时延的实时测量；其中，本方法适用于OSI七层模型包括的各种通信协议所形成的链路对称且链路传输时延固定的数据通信网络；数据网络由链路和数据网络通信协议处理单元组成；链路是有线介质或者电路板上的线路；数据网络处理单元是单独的设备或者设备中实现数据网络通信协议功能的模块；将数据网络设备和数据网络功能模块统称数据网络设备；数据网络设备实现的功能是对该通信协议的任何处理功能；网络设备间按数据网通信协议交换报文；且本方法适用于上述数据通信网络中任何单个报文的端到端传输时延测量；本方法利用的在上述数据通信网络报文在传输过程中携带相关时间信息的机制四包括：步骤11，在被测报文中开辟专门的区域用于记录时间信息，这些时间信息是某个事件发生的时刻或者某个过程持续的时间长短；步骤12：报文用于记录时间的区域是数据网络通信协议预留的未用字节或者报文中用户数据区域新增的字节，在报文整个端到端传输过程中存在或者只在报文通过设备期间存在；步骤13：对被测报文进行记录时间信息字段的开辟、取消以及这些字段携带内容的读取和修改操作，在进行这些操作的同时，必须进行由于这些操作引起的报文符合所使用的通信协议完整性要求的修改；本方法采用的所述数据网络设备内本地时钟的进行时间测量的机制五包括：采用数据网络设备内的本地时钟，该时钟与其他网络设备内的时钟相互独立，时钟的某时刻时间只在本设备内有意义，时钟的精度必须高于报文端到端时延的精度要求；本方法采用的基于所述机制四和所述机制五实现数据通信网络报文在设备内驻留时间的测量方法包括：步骤21，在报文进入设备时，使用机制五中所述的本地时钟测量该时刻，按机制四中的在报文中开辟和修改操作，将测量到的报文进入设备时的时刻时间信息写入报文；步骤22，然后报文携带时刻信息继续接受常规所使用通信协议的处理；步骤23，在报文离开设备时，使用机制五中所述的本地时钟测量该时刻，对报文进行机制四所述读取和取消操作，获取该报文进入设备时刻时间信息，报文离开设备时刻与进入时刻的时间间隔即为该报文在设备内的驻留时间；步骤24，上述方法采用了只在被测报文进入和离开设备之间保留记录报文进入设备时间字段的策略，若采取端到端整个传输过程都一直保留记录上述时间信息字段的测量，则只在传输开始处采用开辟记录时间字段的操作，端到端传输其余过程都不需要再进行该操作；在传输结束时进行这些字段的消除操作，端到端传输其他过程都不再进行该操作；本方法采用的静态链路延时测量方法包括：通过专门的仪表测量出相邻数据网络设备间的链路时延并将该时延以设备设置方式按每个数据网络设备入口进行记录，在被测报文经过端口时，将该端口所连的链路时延信息累加进被测报文的累计传输时延信息里；本方法采用的基于机制四和机制五的链路延时测量方法包括：步骤31，通过链路相连的两个相邻数据网络设备，一方向另一方发送专门的测量链路时延的报文，报文中指定专门区域用于携带报文在另一方中驻留时间信息，并利用机制五中所述的本地时钟测量报文离开设备的时刻；步骤32，对方接收到后将该报文原路返回，并把机制五中所述的本地时钟测到的报文离开和进入时间差τ，按照机制四中报文的修改操作放入报文中；步骤33，本方接收到返回的报文时，利用本方本地时钟测得报文离开和进入到的时间差t，并按照机制四中的读取操作，从返回报文中取出时间差τ，则（t‑τ）的一半即为链路传输时延；步骤34，周期性的重复上述测量过程，能够在链路长度发生变化时及时测得变化后链路时延；本方法使用的端到端实验测量机制包括：步骤41，按照机制四，在传输开始处，对被测报文进行开辟携带当前累计传输时延字节区域和报文进入数据网络设备时刻字节区域的操作；步骤42，在被测报文进入数据网络设备时，按照机制四中的读取和修改报文携带时间信息的操作，读取当前累计传输时延，加上利用所述静态链路延时测量方法或者基于机制四和机制五的链路延时测量方法测得的链路时延后再放回到该时间记录区域；同时进行步骤21的操作，测量被测报文进入设备时刻并将其放入报文中记录该信息的字段区域；步骤43，报文然后携带步骤42修改过的时间信息接收常规通信协议处理；步骤44，在被测报文离开设备时，按照机制四中的读取和修改报文携带时间信息的操作，读出当前累计传输时延和报文进入设备时刻，并测得报文离开设备时刻，计算出报文在当前设备内驻留时延并把该时延加上读出的当前累计传输时延后放回到报文记录该时间信息的区域；步骤45，在端到端传输结束时，取出累计传输时延，按机制四进行取消报文中所有记录时间信息区域的操作；步骤46，上述方法是采用被测报文端到端携带记录本报文进入设备时间区域的方式，若采用仅当被测报文在设备内保留本报文进入设备时间的记录区域的策略，则采用基于所述机制四和所述机制五实现数据通信网络报文在设备内驻留时间的测量方法测量报文在设备内驻留时间。