现代通信系统与网络测量 裴昌幸 07

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1、第7章网络端到端性能测量概述7.1时延的基本概念7.2端到端带宽测量7.3丢包率7.4单向主动测量协议7.57.1概述测量指标定义必须遵守以下标准：（1）测量指标必须是具体和严格定义的；（2）对该指标的测量方法必须是可重复的，即在多个不同时刻、相同的环境下采用相同测量方法可以得到相同的结果；（3）测量指标必须是无偏的，即对相同的IP技术实现具有相同的测量结果；（4）测量指标必须具有区分性，即根据测量结果可以理解和反映出不同的实现技术；（5）测量指标对用户和网络运营商了解网络性能必须是有用的；（6）测

2、量指标必须是能避免人为影响的性能指标。7.2端到端时延测量端到端时延是Internet端到端分组行为的重要参数之一，它对网络的运营管理、协议开发与技术发展具有重要意义。（1）它是评估网络服务质量（QualityofService，QoS），验证网络运营商与客户之间服务等级协议（ServiceLevelAgreement，SLA）的重要指标之一。（2）能用来研究有效的拥塞控制机制，根据获得的时延动力学特征及建立的模型，预测时延的变化情况来调整传输策略。这样使得到的算法、设定的参数更符合实际网络运行规律

3、。（3）对于时延敏感型业务，可作为播放（Playout）控制、接入控制的依据。（4）可作为度量网络路径性能的指标，用以进行路由优化和路由动态更新。（5）可用作网络优化的依据，据其制定负载均衡策略，同时能给新的网络应用提供支持。网络的时延主要分为往返时延（round-triptime，RTT）和单向时延（即端到端时延end-to-enddelay，或OneWayDelay）两类。测量时延的误差和不确定性主要来自于Src和Dst主机时钟的同步（Synchronization）、精度（Accuracy）、

4、分辨率（Resolution）和频差（Skew，时钟偏差的一阶导数）。7.2.1时延的基本概念对于得到的测量样本，RFC2679也定义了几个统计量：百分数（Type-P-One-way-Delay-Percentile）；中值（Type-P-One-way-Delay-Median）；最小值（Type-P-One-way-Delay-Minimum）；逆百分数（Type-P-One-way-Delay-Inverse-Percentile）。RFC2681定义了往返时延的指标“Type-P-

5、Round-trip-Delay”，测量时间序列是泊松过程指标“Type-P-Round-trip-Delay-Poisson-Stream”，以及几个统计量：百分数（Type-P-Round-trip-Delay-Percentile）；中值（Type-P-Round-trip-Delay-Median）；最小值（Type-P-Round-trip-Delay-Minimum）；逆百分数（Type-P-Round-trip-Delay-Inverse-Percentile）。RFC3393

6、定义了对于IP电话和视频流等应用的性能非常重要的指标——单向时延抖动“Type-P-One-way-ipdv”：概率分布；百分数（Type-P-One-way-ipdv-percentile）；逆百分数（Type-P-One-way-ipdv-inverse-percentile）；抖动（Type-P-One-way-ipdv-jitter）；峰峰值（Type-P-One-way-peak-to-peak-ipdv）。往返时延的测试常用的方法如ICMPecho/reply（工具软件ping

7、），TCPSYN/ACK等。网络端到端时延可用Ping命令来测出网络的往返时延，然后除以2来粗略估算。但是在IP网络里，从源端到目的端的路径可能和目的端回到源端的路径不一样（不对称路径），不能简单的用除以2的方法来获得端到端时延。7.2.2时延测量方法单向时延测试最主要的问题是要解决两个待测节点之间本地时钟的同步。从方法上讲，时钟同步方法有以下3种。1．搬钟（clocktransportation）时间同步法2．单向时间同步法3．双向时间同步法图7-2双向时间同步法原理示意图1．GPS的基本工作原理

8、和组成7.2.3基于GPS授时的时钟同步GPS的全称是“授时与测距导航系统/全球定位系统”（NavigationSystemTimingandRanging/GlobalPositioningSystem，NAVSTAR/GPS）。GPS由3部分组成：空间部分、控制部分和用户设备部分。（1）空间部分GPS的空间星座部分由24颗导航卫星（Navstar）组成（2）控制部分控制部分主要由分布在全球的5个地面站组成，包括主控站、监测站、地面注入站。（3）用户设备部分用户设备