CN102308525A - 通信网络中的数据丢失的测量 - Google Patents

Abstract

公开了测量通信网络中的数据流的数据丢失的方法。所述方法包括：在发送节点，标记数据流的每个数据单元，以便把数据流分成多个块，使得：相同块的数据单元具有值相同的特征，而邻接块的数据单元具有值不同的特征；当所述特征具有第一值时，增加第一计数器，而当所述特征具有第二值时，增加第二计数器；把数据流传给接收节点。所述方法包括：在接收节点，对每个数据单元：检查所述特征，当所述特征具有第一值时，增加第三计数器，而当所述特征具有第二值时，增加第四计数器。所述方法包括根据第一、第二、第三和第四计数器的检测值来计算数据丢失。

Description

通信网络中的数据丢失的测量

技术领域

本发明涉及通信网络的领域。具体地说，本发明涉及测量通信网络中的数据丢失的方法。此外，本发明涉及实现这种方法的通信网络。

背景技术

已知在分组交换通信网络中，数据是以从源节点经可能的中间节点路由至目的地节点的分组的形式传输的。每个分组一般具有信头和净荷。信头通常包括允许分组的路由的信息，比如源节点地址和目的地节点地址。另一方面，净荷通常包括将从源节点传输到目的地节点的一部分数据。例证的分组交换网是局域网(例如，以太网)和地理区域网(例如，因特网)。

另一方面，在电路交换网中，数据是以在准同步或同步帧内从源节点运送到目的地节点的连续比特流的形式传输的。例证的电路交换网是PDH、SDH、Sonet和OTN网络。

从源节点用分组交换网或用电路交换网传输的数据并不总是到达目的地节点，即，在通过网络的传输期间，它们可能丢失。数据的丢失可由于不同的原因。

例如，在分组交换网中，分组内的数据可能被中间节点丢弃，因为接收所述分组或者转发所述分组的端口被拥塞。事实上，每个节点一般适合于实现一种拥塞管理算法，所述拥塞管理算法定义在节点的端口之一由于业务高峰而变得拥塞的情况下所述节点应如何工作的规则。更具体地说，这样的拥塞管理算法一般定义用于选择要丢弃的分组和要处理的分组的标准。这种标准可能基于分组到达拥塞端口的顺序、分组的优先权等等。

此外，在分组交换网和电路交换网中，数据会因为包含比特差错而被中间节点或目的地节点丢弃。事实上，已知从第一节点通过链路传输给第二节点的数字信号会包含比特差错，即，接收的数字信号可能不同于发送的数字信号，因为一定数目的比特具有错误的值。第一节点、第二节点和链路的参数一般被调整以便实现低于目标值，比如10-9(即每1000000000个比特中，1个比特具有错误的值)的比特差错率。包含比特差错(如果被检测到的话)的数据一般会被丢弃。

对于对其来说在目的地节点接收数据的顺序以及数据发送和数据接收之间的延迟均无关的某些类型的业务(例如，非实时业务)来说，可以实现提供丢弃的数据的重传的机制。然而，对于其它类型的要求按照预定顺序并通过减小的延迟来接收数据的业务来说，不能实现丢弃的数据的重传。

当通过经分组交换网或电路交换网传输数据来提供服务时，传输期间的数据丢失率影响该服务的服务质量(QoS)。

EP 1879349公开了一种测量通信网络中的分组丢失的方法，包括下述步骤：生成多个分组，每个分组具有路由信头。分组被配置成沿网络中的往返路径而行。然后，网络节点发送分组，随后在该网络节点接收至少许多分组，据此评估所述至少许多分组的数量。连同已知的发送分组的数量，接收分组的数量被用于确定分组丢失度量。

US 6188674公开了一种通过识别交换机的入口侧的业务流，并在交换机的出口侧，对识别出的业务流测量分组丢失。具体地说，在交换机的入口侧，标记每个固定尺寸的输入分组块中的最后一个分组，使其不同于块中的其它分组。在出口侧，监测分组流，并利用块尺寸作为计数模数来计数分组。收到标记的分组时的该计数值被用于更新未通过交换机的分组的数目。

WO 2006/102840公开了一种监测标签交换网中的分组丢失率的方法，包括：在用于监测分组丢失率并从LSP的源节点传输到目的地节点的OAM帧中携带消息统计信息；在目的地节点收到OAM帧之后，目的地节点根据所述消息统计信息来计算当前的分组丢失率。

发明内容

申请人注意到测量数据丢失率(具体地说，分组交换通信网中的丢失分组的数目)的上述已知解决方案存在一些缺陷。

就EP 1879349的解决方案来说，它只适用于沿着往返路径而行的分组的模拟流动，因为发送分组和接收分组之间的差异是在同一个节点计算的。因此，不利的是，这种方法不能适用于提供服务的真实分组流，因为这些真实的分组流一般不会沿着往返路径而行，相反，它们通常从服务提供商被提供给用户。因此，不利的是，EP 1879349的解决方案可能适合于进行实验室试验，但不适于测量支持真实分组流的传输的分组交换网中的分组丢失。

就US 6188674的解决方案来说，不利的是，它需要非常大量的计算资源，因为在发送方，每个分组必须被编号，而在接收方，必须读取每个分组的编号，并且必须处理接收的分组的编号，以确定是否从初始的一系列分组中遗失了某个分组。此外，利用块尺寸作为计数模数不允许唯一地确定丢失的分组的编号。事实上，例如假定计数模数为10，那么不利的是，US 6188674的解决方案不能区分其中丢失分组x，x+10，x+20，x+30等(x介于1和9之间)的情况。

就WO 2006/102840的解决方案来说，不利的是，每次必须把OAM帧***分组流中时，它需要缓冲器来延迟分组的传输。此外，这种解决方案特别易于受到OAM帧的丢失的影响，因为允许计算分组丢失率的所有统计信息都集中在OAM帧中。

从而，申请人解决了提供克服上述缺陷的测量通信网络中的数据丢失的方法的问题。

特别地，申请人解决了提供测量通信网络中的数据丢失的方法的问题，所述方法不需要大量的计算资源，所述方法能够应用于任何真实的数据流，而与数据流在网络内的路径无关，并且所述方法不需要实现使节点的发送设备和接收设备变得更复杂的缓冲器或其它装置。

在下面的说明中以及在权利要求书中，表述“测量数据丢失”指的是测量发送节点发送的数据单元(即，分组，分组的各部分，准同步帧，准同步帧的各部分，同步帧，同步帧的各部分)的数目和接收节点接收的数据单元(即，分组，分组的各部分，准同步帧，准同步帧的各部分，同步帧，同步帧的各部分)的数目之间的差值的操作，所述差值对应于在从发送节点到接收节点的传输中丢失的数据单元的数目。

发送节点和接收节点可以是物理相邻的节点(即，它们由诸如光纤之类的物理链路连接)，或者它们可以通过中间节点连接。

此外，在下面的说明中以及在权利要求书中，表述“标记数据单元”指的是把数据单元的特征设定成适合于区分该数据单元和相同数据流中的其它数据单元的值的操作。例如，标记数据单元的操作可包括把数据单元的一个或多个比特(例如，数据单元的信头的一个比特或比特序列)设定成预定值的操作、把数据单元的频率或相位设定成预定值的操作，等等。

按照第一方面，本发明提供一种测量通过通信网络传送的数据流的数据丢失的方法，所述方法包括：

a)在发送节点，通过把数据单元的特征设定成第一值和第二值之一来标记数据流的每个数据单元，以便把数据流分成多个块，使得属于相同块的数据单元具有值相同的特征，而属于邻接块的数据单元具有值不同的特征；

b)在发送节点，当所述特征被设定成第一值时，增加第一计数器，而当所述特征被设定成第二值时，增加第二计数器；

c)把数据流发送给接收节点；

d)在接收节点，对于数据流的每个数据单元检查所述特征，当所述特征等于第一值时，增加第三计数器，而当所述特征等于第二值时，增加第四计数器；以及

e)根据第一计数器、第二计数器、第三计数器和第四计数器的检测值来计算数据丢失值。

最好，步骤a)包括通过把数据单元的至少一个比特设定成第一值和第二值之一来标记数据流的每个数据单元。

最好，步骤a)包括通过把数据单元的至少两个比特设定成适当值来标记数据流的每个数据单元，以便将所述数据单元与由发送节点处理并属于不同于所述业务流的业务流的另外的数据单元区分开。

有利的是，步骤a)包括标记数据单元，以便把数据流分成都具有相同数目的数据单元的多个块。

最好，步骤a)包括标记数据单元，以便把数据流分成都具有等于块周期的持续时间的多个块。

最好，步骤e)包括每个检测周期定期地检测第一计数器、第二计数器、第三计数器和第四计数器的值，以及步骤a)包括设定至少等于检测周期的值的两倍的块周期，使得在步骤e)期间，第一计数器、第二计数器、第三计数器和第四计数器的值至少被检测两次。

最好，步骤e)包括在每个检测周期：

e1)如果在所述检测周期检测的第一计数器的值等于在前一个检测周期检测的第一计数器的值，但是不同于在更前一个检测周期检测的第一计数器的值，并且在所述检测周期检测的第二计数器的值不同于在前一个检测周期检测的第二计数器的值：

-那么把数据丢失值计算成在所述检测周期检测的第一计数器的值和在所述检测周期检测的第三计数器的值之间的差值；和

e2)如果在所述检测周期检测的第一计数器的值不同于在前一个检测周期检测的第一计数器的值，并且在所述检测周期检测的第二计数器的值等于在前一个检测周期检测的第二计数器的值，但是不同于在更前一个检测周期检测的第二计数器的值：

-那么把数据丢失值计算成在所述检测周期检测的第二计数器的值和在所述检测周期检测的第四计数器的值之间的差值。

最好，数据流是一个发送节点和多个接收节点之间的点对多点传输，并执行步骤e)，检测一次在发送节点的第一计数器和第二计数器的值。

有利的是，数据单元是数据分组，通信网络是分组交换通信网，所述方法用于测量通过分组交换通信网传送的分组流的分组丢失。

按照第二方面，本发明提供一种通信网络，所述通信网络包括发送节点、接收节点和适合于与通信网络协作的管理服务器，

其中发送节点被配置成：

a)通过把数据单元的特征设定成第一值和第二值之一来标记数据流的每个数据单元，以便把数据流分成多个块，使得属于相同块的数据单元具有值相同的特征，而属于邻接块的数据单元具有值不同的特征；

b)当所述特征被设定成第一值时，增加第一计数器，而当所述特征被设定成第二值时，增加第二计数器；以及

c)把数据流传给接收节点，

其中接收节点被配置成：

d)对于数据流的每个数据单元检查所述特征，当所述特征等于第一值时，增加第三计数器，而当所述特征等于第二值时，增加第四计数器；以及

其中管理服务器被配置成：

e)根据第一计数器、第二计数器、第三计数器和第四计数器的检测值来计算数据丢失值。

附图说明

根据参考附图阅读的下述详细说明，本发明将变得更清楚，下述详细说明是作为例子给出的，而不是对本发明限制，附图中：

-图1示意示出了例证的分组交换网；

-图2按照本发明的一个实施例，示意示出分组的结构；

-图3是发送节点的操作的流程图；

-图4示出了与发送节点的操作有关的三个时间图；

-图5是接收节点的操作的流程图；

-图6示出了与接收节点的操作有关的三个时间图；

-图7是管理服务器执行的第一操作的流程图；

-图8是管理服务器执行的第二操作的流程图；

-图9示出了与管理服务器的操作有关的两个时间图；以及

-图10示出了本发明的方法对图1的通信网络的应用。

具体实施方式

下面，参考通过测量在从发送节点到接收节点的传输中丢失的分组(即，数据单元为分组)的数目来测量分组交换网中的数据丢失的特定例证情况，详细说明了本发明的方法的优选实施例。

图1示意地示出了例证的分组交换通信网CN，所述分组交换通信网CN包括按照部分网状拓扑结构相互连接的五个节点N1，N2，…N5。特别地，节点N1和N2是用链路L1连接的相邻节点。通信网络CN的节点数目和拓扑结构仅仅是例证性的。通信网络CN可以是例如以太网网络、因特网网络、或者任何其它种类的分组交换通信网。

通信网络CN适合于与管理服务器MS合作。在图1中，管理服务器MS连接到节点N4。这只是例证性的，因为管理服务器MS可以通过通信网络CN的任意节点N1，N2，…N5连接到通信网络CN。另一方面，管理服务器MS可以集成到通信网络CN的节点N1，N2，…N5任意之一中。管理服务器MS的作用将在后面详细说明。

通信网络CN的节点N1，N2，…N5以分组流的形式交换业务。作为例子，下面只考虑通过链路L1从节点N1(下面称为“发送节点”)传输到节点N2(下面称为“接收节点”)的分组流PF。发送节点N1可以是分组流PF的源节点，或者是从源节点到目的地节点的路径的中间节点。类似地，接收节点N2可以是分组流PF的目的地节点，或者是从源节点到目的地节点的路径的中间节点。

分组流PF包含多个分组Pki。如图2中所示，每个分组Pki具有信头Hi和净荷Pi。如前所述，净荷Pi包含将从源节点传输到目的地节点的一部分业务。此外，信头Hi最好包含用于路由分组Pki的信息，比如源节点地址(即，发送节点N1的地址，如果发送节点N1是源节点的话)和目的地节点地址(即，接收节点N2的地址，如果接收节点N2是目的地节点的话)。按照本发明的实施例，每个分组Pki的信头Hi还包括比特bi。最好，比特bi被发送节点N1用于标记分组Pki，从而使接收节点N2能够进行与分组流PF有关的数据丢失的测量，如下详细所述。

按照本发明的实施例，在把分组流PF的分组Pki沿着链路L1传输给接收节点N2之前，发送节点N1最好标记分组Pki，以便把分组流PF分成多个块，每个块包含若干分组。块的长度可以都相同(即，它们都包含相同数目的分组Pki)，或者它们可以具有不同的长度。

发送节点N1最好利用每个分组Pki的信头Hi的比特bi来标记分组Pki。特别地，由于比特bi只取两个值(1和0)，因此发送节点N1可通过按照下述规则来设定各个分组Pki的比特bi的值来标记分组Pki：

i.包括在相同块中的分组Pki具有值相同的比特bi；和

ii.包括在邻接块中的分组Pki具有值不同的比特bi。

比特bi可以是例如按其格式化分组Pki的协议还未向其分配特定功能的比特。另一方面，比特bi可以是具有其它用途的字段的一个比特，比如IP分组中的优先权字段的一个比特，或者MPLS分组中的标签字段的一个比特。

因此，例如，假定N是所有块的分组Pki的数目，发送节点N1可通过把N个连续分组Pki的比特bi设定成等于1来形成第一个块，随后通过把N个连续分组Pki的比特bi设定成等于0来形成第二个块，随后通过把N个连续分组Pki的比特bi设定成等于1来形成第三个块，随后通过把N个连续分组Pki的比特bi设定成等于0来形成第四个块，等等。

分组流PF随后被分成一系列的块，其中包括用等于1的比特bi标记的分组Pki的各个块与包括用等于0的比特bi标记的分组Pki的各个块交替。

按照一个特别优选的实施例，发送节点N1不是按照要包括在每个块中的分组Pki的数目，而是按照计时器来标记各个分组Pki，如后参考图3的流程图所述。

参考图3，当发送节点N1确定必须开始关于分组流PF的数据丢失测量时，它最好设定块周期Tb(步骤301)。在步骤301期间，块周期Tb由发送节点N1按照预定标准(比如通过其传输分组流PF的端口的速度、当天的时间、和发送节点N1处的可用资源)自动设定。另一方面，块周期Tb可由管理服务器MS自动设定，并用管理消息(例如，命令发送节点N1开始允许数据丢失测量的操作的管理消息)传送给发送节点N1。另一方面，块周期Tb可由负责管理通信网络CN的操作员借助于例如管理服务器MS的图形用户界面(图1中未示出)在管理服务器MS手动输入。

随后，发送节点N1最好把第一计数器C1和第二计数器C0初始化为值0(步骤302)。

随后，发送节点N1最好启动在块周期Tb之后到期的计时器(步骤303)，从而开始第一块周期T1(另外参见图4)。

在计时器未到期时(即，在第一块周期T1期间)，每次发送节点N1必须传送分组流PF的分组Pki时，发送节点N1通过把分组Pki的比特bi设定成第一值，即1，来标记该分组Pki(步骤304)。此外，每次发送节点N1把分组Pki的比特bi设定成等于1时，发送节点N1就把第一计数器C1的值加1(步骤305)。

因此，在第一块周期T1期间，发送节点N1所传送的所有分组Pki形成第一个块B1(示于图4中)，并用它们的设定为1的比特bi来标记(在图4中，附图标记“b(PF)”指示分组流PF的分组Pki的比特bi的值)。此外，另外如图4中所示，在第一块周期T1期间，第一计数器C1的值增加，并在第一块周期T1结束时等于形成第一个块B1的分组Pki的数目。此外，另外如图4中所示，在第一块周期T1期间，第二计数器C0保持等于0。

当计时器到期时，发送节点N1最好重启计时器(步骤306)，从而开始第二块周期T2(另外参见图3)。

在计时器未到期的时候(即，在第二块周期T2期间)，每次发送节点N1必须传输分组流PF的分组Pki时，发送节点N1通过把分组Pki的比特bi设定成第二个值，即0，来标记该分组Pki(步骤307)。此外，每次发送节点N1把分组Pki的比特bi设定成等于0时，发送节点N1就把第二计数器C0的值加1(步骤308)。

因此，在第二块周期T2期间，发送节点N1所传送的所有分组Pki形成第一个块B2(示于图4中)，并用它们的设定为0的比特bi来标记(如图4中所示)。此外，另外如图4中所示，在第二块周期T2期间，第二计数器C0的值增加，并在第二块周期T2结束时等于形成第二个块B2的分组Pki的数目。此外，另外如图4中所示，在第二块周期T2期间，第一计数器C1保持等于在第一块周期T1结束时达到的值。

随后，发送节点N1最好重复上述步骤303、304和305，从而在第三块周期T3期间形成第三个块B3，第三个块B3包含其比特bi被设定成1的分组Pki。此外，另外如图4中所示，在第三块周期T3期间，第一计数器C1的值进一步增加，并在第三块周期T3结束时等于形成第一个块B1和第三个块B3的分组Pki的总数。此外，另外如图4中所示，在第三块周期T3期间，第二计数器C0保持等于在第二块周期T2结束时达到的值。

随后，发送节点N1最好重复上述步骤306、307和308，从而在第四块周期T4期间形成第四个块B4，第四个块B4包含其比特bi被设定成0的分组Pki。此外，另外如图4中所示，在第四块周期T4期间，第二计数器C0的值进一步增加，并在第四块周期T4结束时等于形成第二个块B2和第四个块B4的分组Pki的总数。此外，另外如图4中所示，在第四块周期T4期间，第一计数器C1保持等于在第三块周期T3结束时达到的值。

最好，发送节点N1循环重复步骤303、304和305(从而生成更多的块Bk，k等于5、7、9等)以及步骤306、307和308(从而生成更多的块Bk+1)。为了简洁起见，在图4中未示出这些块。

注意，在同一个数据丢失测量会话内按照图3的上述流程图形成的分组都具有基本相同的持续时间，但是它们可能包括不同数目的分组Pki。事实上，形成给定块的分组Pki的数目取决于发送节点Nb在与该块相对应的块周期内实际传送的分组的数目。例如，在低业务时间内，块包括比在高业务时间内的分组的数目更少的分组。

有利的是，上面公开的发送节点N1的操作非常简单。事实上，第一发送节点N1不必按照对分组流PF中的分组编号或者在分组流PF中***另外的分组的复杂逻辑工作。相反，发送节点N1只需要通过根据用计时器计数的块周期把比特bi的值设定成适当值，即1或0，来标记每个待传输的分组Pki。

现在参见图5和6，被分成块B1、B2、B3、B4、…的分组流PF被传送给接收节点N2，接收节点N2接收被分成另外的对应块B1′、B2′、B3′、B4′、…的另一个分组流PF′。每个另外的块B1′、B2′、B3′、B4′、…不同于对应的块B1、B2、B3、B4、…，因为最初包括在块中的一个或多个分组Pki已在链路L1上的传输期间丢失。

在开始接收另外的块B1′、B2′、B3′、B4′之前，接收节点N2最好把第三计数器C′1和第四计数器C′0初始化为值0(步骤501)。步骤501例如可由从管理服务器MS传送的管理消息触发，所述管理消息命令接收节点N2开始允许测量分组流PF的数据丢失的操作。

随后，接收节点N2侦听在链路L1上从发送节点N1接收的可能分组Pki。每次收到分组Pki时(步骤502)，接收节点N2最好检查分组Pki的标记，即，接收节点N2检查分组Pki的比特bi的值(步骤503)。如果比特bi等于1，那么接收节点N2最好把第三计数器C′1加1(步骤504)。否则，接收节点N2最好把第四计数器C′0加1(步骤505)。

因此，如图6中所示，在接收节点N2接收与图4的块B1、B3…对应的块B′1、B′3…的分组Pki的时候，第三计数器C′1被增加，而第四计数器C′0被固定。另一方面，在接收节点N2接收与图4的块B2、B4…对应的块B′2、B′4…的分组Pki的时候，第四计数器C′0被增加，而第三计数器C′1被固定。

有利的是，接收节点N2的操作也非常简单，因为它只需要检查接收分组Pki的标记，即，比特bi的值，并按照该值把对应的计数器加1。有利的是，这种操作不需要大量的资源，另外非常快速。

因此，在从发送节点N1向接收节点N2传送分组流PF的时候，发送节点N1设定比特bi以便形成上述块，并相应地增加计数器C1和C0，而接收节点N2读取比特bi，并相应地增加计数器C′1和C′0。

按照本发明的实施例，管理服务器MS定期检测发送节点N1处的计数器C1和C0的值和接收节点N2处的计数器C′1和C′0的值，并使用这些值来测量关于分组流PF的数据丢失。

特别地，参见图7，管理服务器MS最好设定检测周期Td(步骤71)，即，循环检测计数器C1、C0、C′1和C′0的值的周期。设定检测周期Td的标准可以是取决于采样和处理机制的实现的时限，或者可以是高于这种时限的特别要求的检测周期Td。最好，在步骤71期间，计算块周期Tb，使得在每个块周期Tb内，计数器C1、C0、C′1和C′0的值被检测至少两次。有利的是，这使管理服务器MS可以对于每个块周期，确定哪个计数器正在增加以及哪个计数器具有固定的值。

例如，可按照下述公式来计算块周期Tb：

Tb＞2*Td        [1]

例如，在检测周期Td为1分钟的情况下，公式[1]得到大于2分钟，最好至少3分钟或更长的块周期Tb。最好，按照下述公式来计算块周期Tb：

Tb≥3*Td        [2]

例如，在检测周期Td为1分钟的情况下，公式[2]得到大于或等于3分钟的块周期Tb。

在设定检测周期Td之后，管理服务器MS最好启动计数检测周期Td的计时器(步骤72)，然后每次计时器到期时，检测发送节点N1处的第一计数器C1和第二计数器C0的值，并检测接收节点N2处的第三计数器C′1和第四计数器C′0的值(步骤73)。最好，管理服务器MS通过向发送节点N1传送请求计数器C1和C0的当前值的适当管理消息，和通过向接收节点N2传送请求计数器C′1和C′0的当前值的适当管理消息，来执行步骤73。

随后，在检测计数器C1、C0、C′1和C′0的值之后，管理服务器MS最好利用这样的值来计算数据丢失DL(步骤74)。

在每个检测周期Td定期重复步骤73和74。因此，如图9中所示，在给定检测周期Td(例如，第k个检测周期)，管理服务器MS检测值C1(k)、C0(k)、C′1(k)、C′O(k)，k是对应于检测周期的整数索引。为了简单起见，图9只示出了前10个检测值C1(k)、C0(k)、C′1(k)、C′O(k)，k＝1，…10。

下面参考图8，关于一般的第k个检测周期，详细说明计算数据丢失DL的步骤74。

在步骤73之后，管理***MS最好把在当前检测周期(即，第k个检测周期)内检测的值C1(k)和C0(k)分别与在前一个检测周期内检测的值C1(k-1)和C0(k-1)相比较，以及分别与在更前一个检测周期内检测的值C1(k-2)和C0(k-2)相比较(子步骤741)。

随后，管理***MS最好确定值C1(k)是否等于值C1(k-1)并不同于值C1(k-2)，以及值C0(k)是否等于值C0(k-1)并不同于值C0(k-2)(子步骤742)。

首先，假定值C1(k)等于值C1(k-1)，而C0(k)的值不同于值C0(k-1)。通过参见图9，例如对k＝3、4、5和对K＝8、9、10来说，该条件被满足。

在这种情况下，管理服务器MS认识到当前检测的值C1(k)和C0(k)涉及其中第一计数器C1具有固定值，而第二计数器C0正在增加的块周期Tb(例如，参见图4的第二块周期T2和第四块周期T4)，因为当前传送的分组Pki是用其等于0的比特bi标记的。管理服务器MS随后把数据丢失DL(k)计算为第一计数器的当前检测值C1(k)和第三计数器的当前检测值C′1(k)之间的差值(子步骤743)。差值C1(k)-C′1(k)实质上等于自开始数据丢失的测量以来(即，自在图4中所示的第一块周期T1期间，第一个块B1的传输以来)，在分组流PF的传输中丢失的用其等于1的比特bi标记的分组Pki的总数。

注意，尽管按照子步骤743的值DL(k)是在其间传输其比特bi为值0的分组Pki的块周期(即，第二块周期T2和第四块周期T4)计算的，不过，它们涉及前一个块周期，即，其中传输用其等于1的比特bi标记的分组Pki的块周期。例如，在第二块周期T2期间计算的数据丢失DL(3)、DL(4)和DL(5)涉及在第一个块B1的传输期间，即，在第一块周期T1期间的分组丢失。类似地，在第四块周期T4期间计算的数据丢失DL(8)、DL(9)和DL(10)涉及在第三个块B3的传输期间，即，在第三块周期T3期间的分组丢失。

现在假定值C1(k)不同于值C1(k-1)，而值C0(k)等于值C0(k-1)。参见图9，例如对k＝6、7来说(同样对k＝1、2、3来说，但是第一块周期B1不予考虑，因为还未开始其比特bi为值0的分组Pki的传输，因此不必测量数据丢失)，该条件被满足。

在这种情况下，管理服务器MS认识到当前检测的值C1(k)和C0(k)涉及其中第二计数器C0具有固定值，而第一计数器C1正在增加的块周期Tb(例如，参见图4的第三块周期T3)，因为当前传送的分组Pki是用其等于1的比特bi标记的。管理服务器MS随后把数据丢失DL(k)计算为第二计数器C0的当前检测值C0(k)和第四计数器C′0的当前检测值C′0(k)之间的差值(子步骤744)。差值C0(k)-C′0(k)实质上等于自开始数据丢失的测量以来(即，自在图4中所示的第一块周期T1期间，第一个块B1的传输以来)，在分组流PF的传输中丢失的用其等于0的比特bi标记的分组Pki的总数。

注意，尽管按照子步骤744的值DL(k)是在其间传输其比特bi为值1的分组Pki的块周期(即，图4的第三块周期T3)计算的，它们涉及前一个块周期，即，其中传输用其等于0的比特bi标记的分组Pki的块周期。例如，在第三块周期T3期间计算的数据丢失DL(6)和DL(7)涉及在第二个块B2的传输期间，即，在第二块周期T2期间的分组丢失。

一旦对于每个检测周期Td计算了数据丢失的值DL(k)，就可处理它们，以便例如确定在每个块周期Tb期间丢失的分组Pki的数目。例如，DL(8)、DL(9)或DL(10)和DL(3)、DL(4)或DL(5)之间的差值指示在第二块周期T2期间丢失的分组Pki的数目。更一般地，可以在第(n+1)块周期期间计算的数据丢失的值DL(k)任意之一和在第(n-1)块周期期间计算的数据丢失的值DL(k)任意之一之间的差值的形式，获得在第n个块周期期间丢失的分组Pki的数目。

随后可把在单个块周期期间丢失的分组Pki的数目除以在该块周期中传送的分组Pki的数目(它可依据第一计数器C1和第二计数器C0的值得到)，从而提供分组丢失率(即，丢失数组的数目和传输分组的数目之间的比值)。

可注意到，有利的是，数据丢失DL(k)的最终值实际上与包括在每个块中的分组Pki的数目无关。这归因于它们被计算成在一个块中传送的分组和在对应块中接收的分组之间的差值的事实。

这具有许多优点。

首先，它允许实现利用上面说明的计数块周期Tb的计时器来形成各个块的步骤。与形成具有固定大小的块相比，这简单得多。事实上，形成固定大小的块将需要计数已被***块中的分组的数目，以确定待传送的下一个分组Pki的比特bi的值。另一方面，按照计时器形成各个块只需要实现计时器，以及每次计时器到期时，改变待传送的分组Pki的比特bi的值。这种机制非常简单，成本很低，并且也能够在高速端口上实现，而不需要使用任何缓冲器或者复杂逻辑。

此外，通过在发送节点恰当地标记分组Pki来形成各个块的操作所需的时间精度相当低。实际上，即使计数块周期Tb的计时器具有较高的容限，或者即使在计时器到期和改变比特bi的值之间存在延迟，最终结果(即，数据丢失值DL(k))的精度也不受影响。事实上，块周期的可能振荡仅仅影响包括在各个块中的分组的数目。然而，包括在每个块中的分组Pki的数目不是固定的，并不影响数据丢失的结果值DL(k)，如上所述。

此外，有利的是，也在管理服务器MS实现所述简单的方法。事实上，管理服务器MS仅仅必须每个块周期Tb检测计数器C1、C0、C′1和C′0的值至少两次(和进行非常简单的运算，比如整数之差的计算)。然而，由于块周期Tb可能为几分钟(例如，5分钟)，因此，这种运算需要少量的计算资源，因为必须以相当长的周期(2分钟，在块周期为5分钟的情况下)重复所述运算。

此外，有利的是，在发送节点N1、接收节点N2和管理服务器MS之间，不要求同步。事实上，接收节点N2忽视在发送节点使用的块周期Tb，仅仅按照接收分组Pki的比特bi的值，异步地增加计数器C′1和C′0。至于管理服务器MS，它仅仅使用块周期来计算检测周期，以便确保对于每个块周期，计数器的值被检测两次。在计算检测周期之后，计数器值的检测不要求与发送节点N1同步，而只是按照在管理服务器处实现的计数检测周期Td的计时器来工作。

有利的是，这允许在与通信网络CN协作的任何服务器，比如负责对通信网络CN的网络节点执行管理操作(警报监测、性能监测、网络节点配置等等)的服务器处实现图7和8中所示的操作。

尽管仅仅关于测量物理相邻的两个节点(即，发送节点N1和接收节点N2)之间的分组流PF的数据丢失详细说明了该方法，按照附图中未示出的实施例，该方法可用于测量物理不相邻的两个节点之间的分组流的数据丢失。特别地，所述方法可用于测量关于从给定源节点传送到给定目的地节点的端对端分组流的数据丢失。在这种情况下，源节点最好识别属于端对端分组流的分组(例如，利用它们的源地址和它们的目的地地址)，并且只对识别出的分组应用图3中所示的上述步骤。另一方面，目的地节点也识别属于端对端分组流的分组，并且只对识别出的分组应用图5中所示的上述步骤。这样，源节点和目的地节点可向管理服务器MS提供管理服务器MS可用来计算端对端数据丢失的计数器C1、C0、C′1和C′0。

在点对点传输的情况下以及在点对多点或者多播传输的情况下，都可应用上述方法。在后一种情况下，可对点对多点传输的每个目的地节点进行单独的数据丢失测量。

按照另外的实施例，上面公开的方法被应用于端对端分组流，以便测量端对端数据丢失以及在每个中间跳的数据丢失量。为此，接收待转发给目的地节点的分组的每个中间节点既充当接收节点，又充当发送节点。特别地，中间节点对从上游节点接收的分组应用图5中所示的上述步骤，同时在把所述所述分组转发给下游节点之前，对相同的分组应用图3中所示的上述步骤。这样，源节点产生第一对计数器C1、C0，第一个中间节点产生第二对计数器C′1、C′0和第三对计数器C″1、C″0，第二个中间节点产生第四对计数器C″′1、C″′0和第五对计数器C″″1、C″″0，等等。管理服务器MS最好定期检测所有这些计数器的值，并处理这些值，以便计算在每一跳的数据丢失。例如，第一对计数器C1、C0和第二对C′1、C′0用于计算在源节点和第一中间节点之间的第一跳的数据丢失；第三对计数器C″1、C″0和第四对计数器C″′1、C″′0用于计算在第一中间节点和第二中间节点之间的第二跳的数据丢失；等等。在每一跳的数据丢失结果的组合使管理服务器MS能够计算关于该分组流的端对端数据丢失。

按照附图中未示出的另外的实施例，除了比特bi之外，每个分组Pki的至少另一个比特被预留用于标记分组Pki。例如，每个分组Pki的信头中的另一个比特可用于如下标记分组Pki：当所述另一个比特被设定为0时，它指示该分组Pki属于目前未测量的分组流，而当所述另一个比特等于1时，它指示该分组Pki属于目前测量的分组流。有利的是，这便于把待测量的分组流的分组和不被测量的其它分组流区分开，而不需要读取分组信头中的任何其它信息(比如如上所述的源节点地址或目的地节点地址)。按照附图中未示出的又一个实施例，每个分组Pki的信头的若干比特可被用于标记分组，以便指示待测量的不同分组流。例如，信头的2个比特允许识别三个不同分组流，而3个比特则允许识别七个不同分组流。

通过适当修改按其格式化分组的协议，可把比特bi(可能还有用于识别待测量的分组流的其它比特)设置到待传输的分组的信头中。例如，如果分组Pki是按照MPLS(多协议标签交换)格式化的，那么MPLS信头的标签字段可包括比特bi，还可用于识别待测量的不同分组流。

特别地，图10示意地示出了在按照MPLS格式化分组的情况下，图1的通信网络CN的应用。

在这种情况下，分组信头的标签字段被用于交替地通过第一隧道T1(在块周期Tb)和第二隧道T2(在块周期Tb)把分组Pki从发送节点N1传送到接收节点N2。因此，第一分组流PF1是通过第一隧道T1传送的，而第二分组流PF2是通过第二隧道T2传送的。

为了测量N1和N2之间的链路上的数据丢失，在第一隧道T1和在第二隧道T2上单独地测量数据丢失。特别地，按照上面说明的程序，以基本上相同的检测周期Td来测量进入和离开每个隧道的分组的数目。

如果必须从发送节点N1向接收节点N2传送若干分组流，那么每个分组流被分配给相应的一对隧道。对于每个分组流，如上所述进行数据丢失的测量。

Claims (15)

1.一种测量通过通信网络(CN)传送的数据流(PF)的数据丢失的方法，所述方法包括：

a)在发送节点(N1)，通过把所述数据流(PF)的数据单元(Pki)的特征(bi)设定成第一值和第二值之一来标记每个所述数据单元(Pki)，以便把所述数据流(PF)分成块(B1、B2、B3、B4)，使得属于相同块的数据单元(Pki)具有值相同的所述特征(bi)，而属于邻接块的数据单元(Pki)具有值不同的所述特征；

b)在发送节点(N1)，当所述特征(bi)被设定成所述第一值时，增加第一计数器(C1)，而当所述特征(bi)被设定成所述第二值时，增加第二计数器(C0)；

c)把所述数据流(PF)传送给接收节点(N2)；

d)在所述接收节点(N2)，对所述数据流(PF)的每个数据单元(Pki)检查所述特征(bi)，当所述特征(bi)等于所述第一值时，增加第三计数器(C′1)，而当所述特征(bi)等于所述第二值时，增加第四计数器(C′0)；以及

e)根据所述第一计数器(C1)、所述第二计数器(C0)、所述第三计数器(C′1)和所述第四计数器(C′0)的检测值，来计算数据丢失值(DL(k))。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述步骤a)包括：通过把所述数据单元(Pki)的至少一个比特(bi)设定成第一值和第二值之一来标记所述数据流(PF)的每个数据单元(Pki)。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤a)包括：通过把所述数据单元(Pki)的至少两个比特(bi)设定成适当值来标记所述数据流(PF)的每个数据单元(Pki)，以便把所述数据单元(Pki)与由所述发送节点(N1)处理并属于不同于所述业务流(PF)的业务流的另外的数据单元区分开。

4.按照前述权利要求任意之一所述的方法，其中，所述步骤a)包括标记所述数据单元(Pki)，以便把所述数据流(PF)分成都具有相同数目的数据单元(Pki)的块(B1、B2、B3、B4)。

5.按照权利要求1-3任意之一所述的方法，其中，所述步骤a)包括标记所述数据单元(Pki)，以便把所述数据流(PF)分成都具有等于块周期(Tb)的持续时间的块(B1、B2、B3、B4)。

6.按照前述权利要求任意之一所述的方法，其中，所述步骤e)包括在每个检测周期(Td)定期检测所述第一计数器(C1)、所述第二计数器(C0)、所述第三计数器(C′1)和所述第四计数器(C′0)的值，以及其中，所述步骤a)包括设定至少等于所述检测周期(Td)的值的两倍的块周期(Tb)，使得在所述步骤e)期间，所述第一计数器(C1)、所述第二计数器(C0)、所述第三计数器(C′1)和所述第四计数器(C′0)的所述值至少被检测两次。

7.按照权利要求6所述的方法，其中，所述步骤e)包括在每个检测周期(Td)：

e1)如果在所述检测周期(Td)检测的所述第一计数器的值(C1(k))等于在前一个检测周期检测的所述第一计数器的值(C1(k-1))，但是不同于在更前一个检测周期检测的所述第一计数器的值(C1(k-2))，并且在所述检测周期(Td)检测的所述第二计数器的值(C0(k))不同于在前一个检测周期检测的所述第二计数器的值(C0(k-1))：

-那么把所述数据丢失值(DL(k))计算成在所述检测周期(Td)检测的所述第一计数器的值(C1(k))和在所述检测周期(Td)检测的所述第三计数器的值(C′1(k))之间的差值；以及

e2)如果在所述检测周期(Td)检测的所述第一计数器的值(C1(k))不同于在前一个检测周期检测的所述第一计数器的值(C1(k-1))，并且在所述检测周期(Td)检测的所述第二计数器的值(C0(k))等于在前一个检测周期检测的所述第二计数器的值(C0(k-1))，但是不同于在更前一个检测周期检测的所述第二计数器(C0(k-2))的值：

-那么把数据丢失值(DL(k))计算成在所述检测周期(Td)检测的所述第二计数器的值(C0(k))和在所述检测周期检测的所述第四计数器的值(C′0(k))之间的差值。

8.按照前述权利要求任意之一所述的方法，其中，所述数据流是一个发送节点和多个接收节点之间的点对多点传输，以及其中执行所述步骤e)，检测一次所述发送节点处的所述第一计数器和所述第二计数器的值。

9.按照前述权利要求任意之一所述的方法，其中，所述数据单元(Pki)是数据分组，所述通信网络(CN)是分组交换通信网，所述方法用于测量通过所述分组交换通信网传送的分组流的分组丢失。

10.一种通信网络(CN)，包括发送节点(N1)、接收节点(N2)和适合于与所述通信网络(CN)协作的管理服务器(MS)，

其中，所述发送节点(N1)被配置成：

a)通过把所述数据流(PF)的数据单元(Pki)的特征(bi)设定成第一值和第二值之一来标记每个所述数据单元(Pki)，以便把所述数据流(PF)分成块(B1、B2、B3、B4)，使得属于相同块的数据单元(Pki)具有值相同的所述特征(bi)，而属于邻接块的数据单元(Pki)具有值不同的所述特征；

b)当所述特征(bi)被设定成所述第一值时，增加第一计数器(C1)，而当所述特征(bi)被设定成所述第二值时，增加第二计数器(C0)；

c)把所述数据流(PF)传送给接收节点(N2)，

其中，所述接收节点(N2)被配置成：

d)对所述数据流(PF)的每个数据单元(Pki)检查所述特征(bi)，当所述特征(bi)等于所述第一值时，增加第三计数器(C′1)，而当所述特征(bi)等于所述第二值时，增加第四计数器(C′0)；以及

其中所述管理服务器(MS)被配置成：

e)根据所述第一计数器(C1)、所述第二计数器(C0)、所述第三计数器(C′1)和所述第四计数器(C′0)的检测值，来计算数据丢失值(DL(k))。

11.按照权利要求10所述的通信网络(CN)，其中，所述发送节点(N1)被配置成标记所述数据单元(Pki)，以便把所述数据流(PF)分成都具有相同数目的数据单元(Pki)的块(B1、B2、B3、B4)。

12.按照权利要求10所述的通信网络(CN)，其中，所述发送节点(N1)被配置成标记所述数据单元(Pki)，以便把所述数据流(PF)分成都具有等于块周期(Tb)的持续时间的块(B1、B2、B3、B4)。

13.按照权利要求10-12任意之一所述的通信网络(CN)，其中，所述接收节点(N2)被配置成在每个检测周期(Td)定期检测所述第一计数器(C1)、所述第二计数器(C0)、所述第三计数器(C′1)和所述第四计数器(C′0)的值，其中，所述接收节点(N2)被配置成在每个检测周期(Td)：

e1)如果在所述检测周期(Td)检测的所述第一计数器的值(C1(k))等于在前一个检测周期检测的所述第一计数器的值(C1(k-1))，但是不同于在更前一个检测周期检测的所述第一计数器的值(C1(k-2))，并且在所述检测周期(Td)检测的所述第二计数器的值(C0(k))不同于在前一个检测周期检测的所述第二计数器的值(C0(k-1))：

-那么把所述数据丢失值(DL(k))计算成在所述检测周期(Td)检测的所述第一计数器的值(C1(k))和在所述检测周期(Td)检测的所述第三计数器的值(C′1(k))之间的差值；以及

e2)如果在所述检测周期(Td)检测的所述第一计数器的值(C1(k))不同于在前一个检测周期检测的所述第一计数器的值(C1(k-1))，并且在所述检测周期(Td)检测的所述第二计数器的值(C0(k))等于在前一个检测周期检测的所述第二计数器的值(C0(k-1))，但是不同于在更前一个检测周期检测的所述第二计数器(C0(k-2))的值：

-那么把数据丢失值(DL(k))计算成在所述检测周期(Td)检测的所述第二计数器的值(C0(k))和在所述检测周期检测的所述第四计数器的值(C′0(k))之间的差值。

14.按照前述权利要求任意之一所述的通信网络(CN)，其中，所述数据流是一个发送节点和多个接收节点之间的点对多点传输，其中，执行所述步骤e)，检测一次所述发送节点处的所述第一计数器和所述第二计数器的值。

15.按照权利要求10-14任意之一所述的通信网络(CN)，其中，所述通信网络(CN)是分组交换通信网，以及其中，所述数据单元(Pki)是数据分组。

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