[發(fā)明專利]數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)報文端到端傳輸時延隨帶測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310328553.5
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103607267B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王健
• 申請（專利權(quán)）人: 王健
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

利用在被測報文中隨帶該報文在當(dāng)前所有途徑設(shè)備內(nèi)的駐留累計時延信息、所有途徑鏈路累計傳輸時延信息(或當(dāng)前累計總時延，即駐留時延和鏈路時延之和)和該報文進(jìn)入當(dāng)前設(shè)備時刻時間信息，并采用當(dāng)前數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)的本地統(tǒng)一時鐘測量該報文的進(jìn)入和離開時刻時間，本發(fā)明實現(xiàn)了一種在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)實時測量單個報文在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)的駐留時延和端到端傳輸時延的方法。本發(fā)明可以適用于任何鏈路傳輸固定的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，包括OSI所有七層的任何數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，既可以是有獨立的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和鏈路組成的網(wǎng)絡(luò)，也可以是設(shè)備中實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議功能的模塊間通過電路板相連形成的網(wǎng)絡(luò)。本專利為全分布式的時間同步和全分布控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了一種新途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

屬于數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信或者工業(yè)控制都有不同地點的設(shè)備(或功能模塊)間時間、時鐘同步要求或者不同設(shè)備(或模塊)間信息傳輸時延的要求。這些設(shè)備或者(功能模塊)會使用適合的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，實現(xiàn)系統(tǒng)的分布式。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時間或時鐘同步、實時測量技術(shù)主要使用物理層的時鐘傳遞如同步以太網(wǎng)或SDH，或者使用集中式的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時間授時方法例如NTP或PTP方式。前者需要從物理信號中恢復(fù)時鐘，成本高；后者依賴主從的集中模式影響系統(tǒng)分布性和可靠性，并且不適合測量單個報文經(jīng)過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的時間。本發(fā)明通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(或功能模塊)在被測報文的內(nèi)部實時記錄、攜帶相關(guān)時間信息的機(jī)制和采用設(shè)備內(nèi)統(tǒng)一時鐘(但不同設(shè)備的時鐘是相互獨立的)進(jìn)行相關(guān)時間測量的辦法，可以實現(xiàn)全分布式的時間同步或被測報文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的傳輸時間。

發(fā)明內(nèi)容

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(data network)，或稱為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(computer network)，由實現(xiàn)OSI七層模型所述的各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)單元NE(network element)和連接NE間的鏈路(line)構(gòu)成；NE根據(jù)是否終結(jié)該數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議可以分為DTE(數(shù)據(jù)通信發(fā)起或終結(jié)單元)和DCE(數(shù)據(jù)通信單元，例如數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換/路由設(shè)備，但不限于這些設(shè)備)；NE根據(jù)其數(shù)據(jù)通信協(xié)議所在的OSI七層分層模型的位置，又可以分成物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、傳輸層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等；NE可以是獨立的設(shè)備，也可以是通過電路板互聯(lián)的模塊，這里統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通過數(shù)據(jù)報文(即各種OSI數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最小信息傳輸結(jié)構(gòu)，這里統(tǒng)稱報文)傳輸信息。報文由相關(guān)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議字段和用戶信息字段構(gòu)成，并在途徑的每個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)接受相關(guān)通信協(xié)議的處理。為區(qū)別本發(fā)明產(chǎn)生的時間測量處理，我們稱前者為常規(guī)處理。

本發(fā)明要求組成網(wǎng)絡(luò)的鏈路對稱并且傳輸時延固定，此時報文經(jīng)過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的總傳輸時由下述公式表示：

報文端到端的時延＝累計報文途徑數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(或模塊)駐留時延+累計途徑鏈路時延。

其中鏈路延時在傳輸路徑不發(fā)生變化時對于被測報文不同時刻的傳輸應(yīng)該是一樣的，而報文在設(shè)備(或模塊)內(nèi)的駐留時間對于不同時刻的傳輸是變化的。所有時間測量都以接收或發(fā)送被測報文的第一個bit為準(zhǔn)。

鏈路傳輸時延可以通過專用儀表一次性測量得到或者通過專門的報文攜帶時間信息的方法測量得到。使用后一種方法，通過鏈路相連的兩個相鄰數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備，一方可以向另一方發(fā)送專門的測量鏈路時延的報文，對方接收到后將該報文原路返回，并把利用本地時鐘測到的報文離開和進(jìn)入時間差τ放入報文中，本方接收到返回的報文時，利用本方本地時鐘測得報文離開和進(jìn)入到的時間差為t并從返回報文中取出時間信息τ，則(t-τ)的一半即為鏈路傳輸時延。所涉及的設(shè)備內(nèi)本地時鐘是相互獨立的。說明如圖1所示。