CN101159955B - 基于媒体网关控制协议网络的服务质量测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于媒体网关控制协议网络的服务质量测量方法及系统，当终端经过网络设备与边界接入网关相连并在边界接入网关上注册成功后，边界接入网关向所述终端发送审计消息，并根据所述终端发送的对所述审计消息的响应消息的接收时间获得服务质量测量结果；所述网络设备为防火墙设备和/或网络地址转换设备。本发明利用MGCP协议的Audit消息机制完成终端设备到BAC等设备之间的Qos测量，特别是终端接入时经过了NAT或者FW的情形，解决了终端与位于防火墙或NAT网络内的测量点之间的网络Qos的测量，且不需要对终端、防火墙和NAT设备做任何更改。
Description
技术领域
本发明涉及面向IP数据网的服务质量(Quality of Service，简称Qos)测量技术，具体涉及一种基于媒体网关控制协议(Media Gateway ControlProtocol，简称MGCP协议)网络的服务质量测量方法及系统。
背景技术
随着电信技术的飞速发展，基于分组网络为承载网的软交换、3G(3rdGeneration，第三代移动通信技术)等下一代网络(Next Generation Network，简称NGN网络)逐步得到广泛的应用。在NGN网络体系构架中，核心承载网采用分组网络承载，目前大多采用IP分组网络。IP分组网络是以尽力而为(Best Effort)的方式传送分组数据包，无法像传统的电路一样可以保证业务的服务质量。以IP分组网络承载业务时，由于IP承载网络的丢包、时延、抖动等情况，对业务造成影响，使得业务的质量无法得到保证。
IP数据网络中，通常有一系列的技术来保证和优化承载网络的Qos，如：业务流分类、队列、拥塞管理等技术。但这些技术无法真正保证承载网的Qos，而承载网的Qos对业务服务质量有很大的影响，在软交换和3G等下一代网络中，业务媒体流等对承载网有较严格的Qos要求。目前虽然有一些测试方案进行网络Qos测量，但在实际应用中，由于终端的接入通常采用NAT(Network Address Translation，网络地址转换)或防火墙接入，一般需要对防火墙进行繁重的配置和对终端升级，如果采用已有的模式势必需要在NAT或防火墙上做一些配置，这样对网络的安全性必然产生负面影响；此外，对不同类型终端升级的工作量也很巨大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于媒体网关控制协议网络的服务质量测量方法及系统，在不需要更改NAT或防火墙设备的配置的情况下，完成终端到测量点之间的Qos测量。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于媒体网关控制协议网络的服务质量测量方法，当终端经过网络设备与边界接入网关相连并在边界接入网关上注册成功后，边界接入网关向所述终端发送审计消息，并根据所述终端发送的对所述审计消息的响应消息的接收时间获得服务质量测量结果；所述网络设备为防火墙设备和/或网络地址转换设备；所述边界接入网关在发送所述审计消息时，根据测量数据模拟的业务类型确定测试数据的长度，并将相应长度的测试数据封装在所述审计消息中。
进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述业务类型包括语音业务流、信令业务流。
进一步地，上述方法还可具有如下特点：通过定义测量任务时间参数来定制不同的测量任务，所述测量任务时间参数包括测量周期及所述审计消息的发送间隔。
进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述测量任务包括监测终端的在线情况，如果接收到终端的响应消息，则终端在线信息作为测量结果，否则，将终端不在线信息作为测量结果。
进一步地，上述方法还可具有如下特点：所述测量任务包括测量终端到测量点的网络质量状况，如果接收到终端的响应消息，则记录所述审计消息发送时间和所述响应消息的接收时间，并将该时延信息作为测量结果。
本发明还提供了一种基于媒体网关控制协议网络的服务质量测量系统，包括监测系统管理服务器、位于边界接入网关的测量功能模块、以及经过网络接入设备与边界接入网关相连的终端，其中
监测系统管理服务器，用于向测量功能模块发送测量命令消息，并接收测量功能模块返回的测量结果；
测量功能模块，用于在接收到所述命令消息后，向所述终端发送审计消息，并根据所述终端发送的对所述审计消息的响应消息的接收时间获得服务质量测量结果，将测量结果返回给监测系统管理服务器；
终端，用于在边界接入网关上注册成功后，对接收到的所述审计消息向测量功能模块发送响应消息；
所述测量功能模块包括数据封装单元，用于接收到所述业务类型参数后，根据该业务类型参数确定测试数据的长度，并将相应长度的测试数据封装在所述审计消息中；
所述网络设备为防火墙设备和/或网络地址转换设备。
进一步地，上述系统还可具有如下特点：所述监测系统管理服务器包括业务类型参数设置单元，用于根据测量数据模拟的业务类型确定业务类型参数，所述业务类型包括语音业务流、信令业务流，并将所述业务类型参数添加在所述命令消息中发送给所述测量功能模块。
进一步地，上述系统还可具有如下特点：所述监测系统管理服务器包括测量任务时间参数设置单元，用于定义测量任务时间参数，所述测量任务时间参数包括测量周期及所述审计消息的发送间隔，并将所述测量任务时间参数添加在所述命令消息中发送给所述测量功能模块；
所述测量功能模块包括测量任务定制单元，用于接收到所述测量任务时间参数后，根据该测量任务时间参数来定制不同的测量任务。
进一步地，上述系统还可具有如下特点：所述测量任务包括监测终端的在线情况，所述测量功能模块如果接收到终端的响应消息，则将终端在线信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器，否则，将终端不在线信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器。
进一步地，上述系统还可具有如下特点：所述测量任务包括测量终端到测量点的网络质量状况，所述测量功能模块如果接收到终端的响应消息，则记录所述审计消息发送时间和所述响应消息的接收时间，并将该时延信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器。
本发明利用MGCP协议的Audit消息机制完成终端设备到BAC等设备之间的Qos测量，特别是终端接入时经过了NAT或者FW的情形，解决了终端到位于防火墙或NAT网络内的测量点之间的网络Qos情况的测量，且不需要对终端、防火墙和NAT设备做任何更改。
附图说明
图1为本发明实施例测量系统的示意图；
图2为本发明测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明实施例的测量系统中，具有至少一个监测系统管理服务器(Mserver)101，一个或多个集成于BAC设备中的测量功能模块102，一个或多个网络设备103，以及一个或多个MGCP终端104。
监测系统管理服务器101与BAC之间存在任务管理和结果处理消息流105，BAC与MGCP终端104之间存在测量数据流106。
监测系统管理服务器101和BAC之间有两类通讯接口，分别负责完成测量消息传递和测量结果的采集：一类用于传送控制消息，包括，测量任务的启动，停止，测量任务的改变，测量任务的执行状态等。另一类用于接收测量功能模块(位于BAC设备中)的测量结果(原始数据)。这些接口采用用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)方式，采用自定义消息结构，已是规范化接口，便于测量设备之间的互通。
其中，监测系统管理服务器101(Mserver)用于向测量功能模块发送测量命令消息，并接收测量功能模块返回的测量结果。
Mserver可以为运营网络中的网管设备或其它实体。负责分解测量任务、控制测量任务的执行、监督测量任务的运行状态、收集测量结果数据、完成数据的存储和分析等处理工作。
Mserver的功能模块包括：业务类型参数设置单元，用于根据测量数据模拟的业务类型确定业务类型参数，所述业务类型包括语音业务流、信令业务流，并将所述业务类型参数添加在所述命令消息中发送给所述测量功能模块；以及测量任务时间参数设置单元，用于定义测量任务时间参数，所述测量任务时间参数包括测量周期及所述审计消息的发送间隔，并将所述测量任务时间参数添加在所述命令消息中发送给所述测量功能模块。
测量功能模块102，用于在接收到Mserver的命令消息后，进行相应的测量，并将测量结果数据发送给Mserver。
测量功能模块102包括：数据封装单元，用于接收到所述业务类型参数后，根据该业务类型参数确定测试数据的长度，并将相应长度的测试数据封装在所述审计消息中；测量任务定制单元，用于接收到所述测量任务时间参数后，根据该测量任务时间参数来定制不同的测量任务。
上述的测量任务包括：a、监测终端的在线情况，所述测量功能模块如果接收到终端的响应消息，则将终端在线信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器，否则，将终端不在线信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器；以及，b、测量终端到测量点的网络质量状况，所述测量功能模块如果接收到终端的响应消息，则记录所述审计消息发送时间和所述响应消息的接收时间，并将该时延信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器。
测量功能模块一般位于边界接入网关BAC，实现通过BAC接入的终端到BAC之间的网络情况测量，完成已注册终端的在线情况监测，通过定制任务完成测量功能模块到终端之间的网络指标的测量，并将测量的结果反馈给Mserver。但不限于此种方式，可以根据网络应用不同集成到设备中，如可以集成到BAC中，也可以集成到业务边界控制设备SBC等产品中。
网络接入设备103，本实施例是指NAT和FireWall类设备，终端接入网络时，通过这类设备接入IP网络，以实现地址重用或增强网络安全。
MGCP终端104，用于在BAC上注册成功后，对接收到BAC发送的审计消息返回响应消息。
图2描述了终端经过NAT/FW接入网络，并在BAC上注册成功后，本实施例的测量流程，具体描述如下：
步骤201，操作维护人员根据网络测量要求，在MServer上定制测量任务。
可以通过一定的测量策略定制实时监测、故障定位及其它自定义测量任 务，以及定义测量任务中的相关参数，包含业务类型参数(例如测量数据流模拟的语音流或信令等业务流)参数，测量任务时间参数(发包间隔或发包周期等)等。任务创建后，显示在任务列表中。
步骤202，Mserver启动测量任务并向BAC发送测量命令消息。
在MServer上启动测量任务后，MServer通过命令接口向BAC设备发送测量命令消息，MServer发送命令消息时，需要对消息的来源和消息的完整性进行保护，以保证各测量数据之间不形成串扰及满足安全性和保密性需求。
步骤203，BAC收到测量命令消息后，对消息的来源进行认证和完整性进行检验，检查测量任务参数等约束条件，通过后根据测量任务参数创建相应的测量任务进行测量。
BAC根据业务类型参数对测量数据流的数据包增加载荷以使测量数据流模拟实际业务流的大小。并根据测量任务时间参数创建终端在线状态监测或是终端到测量点(BAC设备)之间网络Qos测量。
步骤204，BAC发送响应给Mserver。
如果Mserver没有收到BAC响应，则将重新发送测量消息。
步骤205，BAC利用终端的注册信息，周期性地向终端发送MGCP Audit消息，并接收终端的响应消息。
如果测量任务是终端在线状态监测，BAC周期性地向在线的MGCP终端发送MGCP Audit消息，如果长时间不响应，则终端不在线；如果是终端网络质量测量任务，BAC以较高的频率向指定的MGCP终端发送MGCPAudit消息，收到响应后BAC记录发送和接收响应的时间情况。
所述MGCP Audit消息可以穿越网络设备NAT/FW 103。
步骤206，BAC将测量结果上报给Mserver。
BAC根据测量任务，相应地将终端是否在线消息或测量的时延情况发送到MServer。
步骤207，Mserver处理测量结果。
MServer接收到测量结果后，对测量结果进行排序，统计，并按照任务定义的显示方式在显示装置(如显示器或显示屏)上进行显示。
本发明中可以采用两种测量任务，一种测量任务是终端在线状态监测，另一种是终端到BAC设备之间网络服务质量测量，这两种测量任务可以相互组合应用于不同场合，完成对终端所有情况测量。例如一直不间断地进行测量，可以实现终端或网络服务质量的实时监测；或者，在发生故障时，对特定的终端或某一段网络进行服务质量测量，Mserver可根据BAC上报的各原始测量结果进行分析及故障定位等。此外，Mserver还可以通过定制任务完成测量功能模块到终端之间的网络指标测量，如丢包率、时延及抖动等，简单举例来说，例如发送10次测量数据包，收到5个或9个响应消息，其相应的丢包率分别为50％和10％；通过计算相邻两次测量数据包的时延之间的差别，则可以得出抖动情况。
本发明中的测量系统可以应用于软交换系统或者3G系统中对终端设备的接入网络进行监测，为终端设备的接入网络的优化和业务控制提供依据。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于媒体网关控制协议网络的服务质量测量方法，当终端经过网络设备与边界接入网关相连并在边界接入网关上注册成功后，边界接入网关向所述终端发送审计消息，并根据所述终端发送的对所述审计消息的响应消息的接收时间获得服务质量测量结果；所述网络设备为防火墙设备和/或网络地址转换设备；所述边界接入网关在发送所述审计消息时，根据测量数据模拟的业务类型确定测试数据的长度，并将相应长度的测试数据封装在所述审计消息中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述业务类型包括语音业务流、信令业务流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过定义测量任务时间参数来定制不同的测量任务，所述测量任务时间参数包括测量周期及所述审计消息的发送间隔。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量任务包括监测终端的在线情况，如果接收到终端的响应消息，则终端在线信息作为测量结果，否则，将终端不在线信息作为测量结果。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量任务包括测量终端到测量点的网络质量状况，如果接收到终端的响应消息，则记录所述审计消息发送时间和所述响应消息的接收时间，并将时延信息作为测量结果。
6.一种基于媒体网关控制协议网络的服务质量测量系统，其特征在于，包括监测系统管理服务器、位于边界接入网关的测量功能模块、以及经过网络设备与边界接入网关相连的终端，其中
监测系统管理服务器，用于向测量功能模块发送测量命令消息，并接收测量功能模块返回的测量结果；
测量功能模块，用于在接收到所述命令消息后，向所述终端发送审计消息，并根据所述终端发送的对所述审计消息的响应消息的接收时间获得服务质量测量结果，将测量结果返回给监测系统管理服务器；
终端，用于在边界接入网关上注册成功后，对接收到的所述审计消息向 测量功能模块发送响应消息；
所述测量功能模块包括数据封装单元，用于接收到所述监测系统管理服务器的业务类型参数设置单元确定的业务类型参数后，根据该业务类型参数确定测试数据的长度，并将相应长度的测试数据封装在所述审计消息中；
所述网络设备为防火墙设备和/或网络地址转换设备。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述监测系统管理服务器包括业务类型参数设置单元，用于根据测量数据模拟的业务类型确定业务类型参数，所述业务类型包括语音业务流、信令业务流，并将所述业务类型参数添加在所述命令消息中发送给所述测量功能模块。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述监测系统管理服务器包括测量任务时间参数设置单元，用于定义测量任务时间参数，所述测量任务时间参数包括测量周期及所述审计消息的发送间隔，并将所述测量任务时间参数添加在所述命令消息中发送给所述测量功能模块；
所述测量功能模块包括测量任务定制单元，用于接收到所述测量任务时间参数后，根据该测量任务时间参数来定制不同的测量任务。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述测量任务包括监测终端的在线情况，所述测量功能模块如果接收到终端的响应消息，则将终端在线信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器，否则，将终端不在线信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述测量任务包括测量终端到测量点的网络质量状况，所述测量功能模块如果接收到终端的响应消息，则记录所述审计消息发送时间和所述响应消息的接收时间，并将时延信息作为测量结果返回给监测系统管理服务器。
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