基于雙向時延實現(xiàn)模擬丟包功能的方法研究

馬秀芳

摘要：該文簡單介紹了ITU-T Y.1731的雙向時延計算原理，在此基礎(chǔ)上提出了一種不需要用戶增加額外配置、不需要升級設(shè)備，就可以獲取鏈路粗略的丟包統(tǒng)計結(jié)果的計算方法，采用該方法能夠滿足接入層設(shè)備到匯聚層設(shè)備之間的鏈路統(tǒng)計要求。

關(guān)鍵詞：OAM；ITU-T Y.173；雙向時延

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）27-6352-01

Abstract： This paper briefly introduced the bidirectional delay ITU-T Y.1731 calculation principle， put forward on the basis of a user does not need to add additional configuration， do not need to upgrade equipment， calculation method can obtain the packet loss statistics results rough link， the method can meet the access layer equipment to link aggregation layer between the equipment requirements of statistics.

Key words： OAM； ITU-T Y.173； bidirectional delay

以太網(wǎng)在當(dāng)今世界使用的越來越廣泛，相應(yīng)的對以太網(wǎng)的OAM（Operation Administration and MaintenanceOperation）能力提出了越來越高的要求。ITU-T Y.1731是ITU-T組織在2008年2月發(fā)布的進一步提升以太網(wǎng)OAM能力的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。在該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中主要定義以太網(wǎng)的差錯管理OAM能力（包括連通性管理、故障隔離、故障跟蹤等）外，還定義了以太網(wǎng)的性能管理OAM（時延、丟包）能力?？梢哉fITU-T Y.1731是目前以太網(wǎng)領(lǐng)域最全面的OAM標(biāo)準(zhǔn)。

ITU-T Y.1731提出的以太網(wǎng)性能管理方法包括按需單向時延、按需雙向時延、按需單端丟包、按需雙端丟包、連續(xù)單向時延、連續(xù)雙向時延、連續(xù)單端丟包、連續(xù)雙端丟包、模擬丟包等。對于處于網(wǎng)絡(luò)核心位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（核心路由器、數(shù)據(jù)中心設(shè)備）全部實現(xiàn)上面的功能問題不大，但是如果核心路由器監(jiān)控的鏈路非常多時，對于每一條鏈路勢必要部署一項單項時延、雙向時延、單端丟包、雙端丟包功能，那么對于核心路由器的流量消耗、CPU能力消耗將會非常大，另外對于一些低端的處于接入層的交換機設(shè)備，可能根本就不支持丟包功能（丟包對硬件有一定的要求），但是運營商也希望對這些鏈路進行進行丟包監(jiān)測。

為解決這一訴求，該文在假設(shè)用戶設(shè)備支持雙端時延功能的基礎(chǔ)上，提出了一種不增加任何額外網(wǎng)絡(luò)部署、網(wǎng)絡(luò)流量消耗下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)丟包的模擬計算方法。

1 雙向時延的計算原理

本端域維護終結(jié)節(jié)點（MEP）發(fā)送時延管理請求報文（DMM）給對端MEP時會打上發(fā)送時間戳，對端MEP收到DMM后回應(yīng)時延管理回應(yīng)報文（DMR），DMR報文中會攜帶上DMM報文中的發(fā)送時間戳。本端MEP收到DMR報文后會打上接收報文時間戳。根據(jù)DMR報文接收時間戳和DMM報文發(fā)送時間戳，可以計算出報文在本端與對端MEP這條鏈路上來回消耗的時間，進而監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中鏈路的時延性能。

雙向時延功能的實現(xiàn)依賴于發(fā)送DMM報文和收到DMR報文。DMR報文是DMM報文的回應(yīng)。DMM報文是本地發(fā)送的，DMR報文是對端回應(yīng)的。正常情況下DMM報文個數(shù)與DMR報文個數(shù)是相等的。如果網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或者網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)丟包，那么設(shè)備收到的DMR報文個數(shù)必然小于設(shè)備發(fā)送的DMM報文個數(shù)。設(shè)備發(fā)送的DMM報文個數(shù)減去設(shè)備收到的DMR報文個數(shù)可以看作兩臺設(shè)備之間的鏈路丟包數(shù)。當(dāng)然這個丟包數(shù)是無法確切知道是發(fā)送端到接收端的丟包，還是接收端到發(fā)送端丟的包。

2 丟包率計算方法

現(xiàn)在假設(shè)部署MEP的兩臺設(shè)備都不支持丟包功能，但是用戶又想知道鏈路的丟包指標(biāo)（不需要太準(zhǔn)確，但是要根據(jù)這個指標(biāo)確定鏈路質(zhì)量），有沒有其他辦法？相比于丟包，大部分設(shè)備都是支持時延功能的。假設(shè)用戶部署了連續(xù)性雙向時延統(tǒng)計，雙向時延統(tǒng)計頻率為1S，那么設(shè)備每隔10S就發(fā)送一個DMM報文。我們來看怎么根據(jù)連續(xù)性時延統(tǒng)計結(jié)果來計算丟包、丟包率信息。

鏈路丟包是依賴于雙向時延統(tǒng)計結(jié)果，那么鏈路丟包的統(tǒng)計周期（頻率）必然要比雙向時延的頻率大，再考慮到時延回應(yīng)報文的超時因素，建議適當(dāng)加大丟包統(tǒng)計的采樣頻率。我們定為15S（以10個周期的時延采樣作為1個丟包的采樣周期，外加5S的超時時間）。

從第0S開始，每隔一秒發(fā)送一個DMM報文，在第15S統(tǒng)計前10S收到了多少個DMR報文。如果收到了10個DMR報文，那么認(rèn)為沒有丟包，丟包個數(shù)是0，丟包率0%。如果收到了8個DMR報文，那么丟包個數(shù)是2個，丟包率為20%。這樣就能算出第一個丟包統(tǒng)計周期內(nèi)鏈路的丟包參數(shù)。在第25S，統(tǒng)計從第11S到第20S這10S內(nèi)收到了多少DMR報文，根據(jù)發(fā)送的DMM報文個數(shù)及收到的DMR報文個數(shù)，同樣計算出第二個丟包統(tǒng)計周期內(nèi)鏈路的丟包參數(shù)。

5S的丟包統(tǒng)計延時是為了防止DMR報文不能立即回應(yīng)導(dǎo)致丟包統(tǒng)計不準(zhǔn)而設(shè)定的報文最大延時回應(yīng)時間，實際網(wǎng)絡(luò)中報文回應(yīng)在毫秒級。

3 總結(jié)

本文提供了一種方法，根據(jù)ITU-T Y.1731的雙向時延統(tǒng)計結(jié)果模擬出統(tǒng)計鏈路的丟包信息。采用該方法不需要用戶增加額外配置、不需要升級設(shè)備，就可以獲取鏈路粗略的丟包統(tǒng)計結(jié)果。能夠滿足接入層設(shè)備到匯聚層設(shè)備之間的鏈路統(tǒng)計要求。

參考文獻：

[1] ITU-T Y.1731. OAM functions and mechanisms for ethernet based networks[S]. 2007.

[2] 郭祥本，羅瑩. 以太OAM原理與實現(xiàn) [J]. 通信技術(shù)，2009（12）.

[3] 陶映旭. ITU-T Y.1731的軟件實現(xiàn)與優(yōu)化分析[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)， 2010.