[发明专利]监控宽带服务质量的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及网络的异步传输模式(ATM)的监控。更实际地，本发明涉及ATM网络的点对点的服务质量(QoS)的运行监控。

技术背景

在ATM网络中，用户可以通过一个在网络中建立的、被称为一个虚拟电路的连接与另一个用户交换信息，这个连接可以在53字节的固定尺寸信元载有声音、视频和数据，这个信元包括5个字节的标题和48字节的有效负荷字段。该连接能够支持由一组服务质量(QoS)参数定义的宽范围的服务。

在ATM论坛标准-业务管理规范第4版中(ATM论坛/95-0013R10,1996年2月)，定义了一组特征为ATM网络中的连接的点对点性能的QoS参数。当通过一个ATM网络建立一个连接时，用户可以和网络协商描述该连接的QoS参数集。特定的QoS参数集与用户要求网络提供的服务类型有关。这些服务类型包括：恒定比特率(CBR)、可变比特率(VBR)、可用比特率(ABR)、以及未定义比特率(UBR)。

具体地说，通过一呼叫许可控制程序，用户发出在网络中建立一个新连接的请求信号，并且网络根据具体的QoS参数和可用网络资源来决定接受或拒绝建立该新连接请求。通常，如果网络确定可用网络资源能足够满足具体的QoS时，网络就接受一个新连接。如果网络接受一个新连接，则网络毫无疑问会同意一个通信协议，该通信协议要求只要连接中的通信业务符合协商的通信协议，网络就要保持规定的QoS。

支持一个连接的协商通信业务协议强调了监控和校验由ATM网络提供的实际的QoS的需要。

现存的监控连接中的QoS的方法要求用户通过在ATM的适应层(AAL)或更高协议层交换监控信息来测量连接的点对点性能。例如，用户通过交换定时信息来测量用于一个连接中的信元传输的点对点延迟。

然而，现有的监控连接的QoS的方法仍存在一些缺点。首先，ATM网络交换机、路由器、和网桥只能访问信元标题，而不是信元有效负荷。更进一步，ATM网络不能将信元标题用于性能监控，因为信元标题被设计得简单而短小以使快速完成信元交换或中继成为可能。最后，为了减少ATM交换机中的处理，一个ATM信元有意地被设计为不支持信元标题字段，该信元标题字段包含性能监控信息，如信元序列号和时间标志。

第二，当实施QoS监控时，网络管理系统为了获得性能监控信息，通常要轮询ATM交换机。但是，由网络管理系统收集的性能监控信息通常对每个交换机是特定的，并且不包括点对点的QoS监控信息。

第三，网络操作员通常使用特殊的高速测试设备来测试和监控一个ATM网络内的连接。但是，现有的用于宽带网络如ATM网络的测试设备一般都很昂贵且使用复杂，更适用于受控试验室测试而不适用于大规模现场应用。

ITU-T Rec.1.610,B-ISDN操作和维护原理和基础，Geneva 1995年7月，定义了一种监控方法，该方法被称为用于ATM网络的运行性能监控的操作和维护方法(OAM)。OAM方法在用户生成的信元块间插入OAM信元。为了使用OAM方法，ATM交换必须能够识别OAM信元且必须能将其中继给用户信元。当一个用作端点节点的交换机接收到一个OAM信元时，该交换机处理这个OAM信元并将其监控信息插入一个新的OAM信元，该交换机接着反向传输该新的OAM信元。部分原因是OAM方法涉及的附加过程和信元处理都比较复杂，大部分现有的ATM交换机都还不支持这些功能。

而且，为了降低成本及将网络管理功能集成在一个单一的硬件平台上，其余的ATM交换机试附图使用标准计算机如个人计算机(PC)来实现用于监控一个连接或一组连接中的点对点QoS的监控系统。但是，由于PC的多任务操作环境，其它任务如用户的应用程序、屏幕保护、磁盘缓存甚至鼠标移动都会和监控系统竞争CPU周期，因此，就会限制监控测量的准确性和连续性，而监控系统本身是对时间很敏感的。

例如：监控系统必须在即将出局信元发送到网络之前对该出局信元加上时间标记，类似地，监控系统在从网络接收到入局信元时也必须对该入局信元加上时间标记。但是，PC操作系统的资源共享则有可能使监控系统在计算时间标记时不准确。特别是，当一个入局信元到达时监控系统不能立即计算时间标记，也不能在传输出局信元之前立即计算时间标记，其部分原因是因为PC操作系统可能已经将当前的CPU周期分配给其它的任务，使得监控系统必须等待空闲的CPU周期。

因此，迫切需要一种用于ATM网络中的一个连接或一组连接的点对点QoS的运转监控的方法和系统，同时该方法和系统不具有上述各种缺点。

本发明的公开