通信系统中用于延迟测量的方法及系统.pdf

描述的是通信系统中用于延迟测量的方法及系统。该方法包括：由第一通信设备确定第二通信设备的电源管理状态；由第一通信设备通过通信链路向第二通信设备传送一个或多个包，由第二通信设备在电源管理状态接收该一个或多个包；通过通信链路，从第二通信设备接收响应于该一个或多个包的一个或多个应答包；以及基于该一个或多个包和该一个或多个应答包，在第二通信设备处于电源管理状态时，确定通信链路的延迟。

1.  一种方法，包括：
由第一通信设备确定第二通信设备的电源管理状态；
由所述第一通信设备通过通信链路向所述第二通信设备传送一个或多个包，由所述第二通信设备在所述电源管理状态接收所述一个或多个包；
通过所述通信链路，从所述第二通信设备接收响应于所述一个或多个包的一个或多个应答包；以及
基于所述一个或多个包以及所述一个或多个应答包，在所述第二通信设备处于所述电源管理状态时确定所述通信链路的延迟。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中从包括以下设备的组中选择每一个所述第一通信设备和所述第二通信设备：
蜂窝电话兼容设备；
第三代(3G)兼容设备；
第四代(4G)兼容设备；
长期演进(LTE)兼容设备；
Wi-Fi设备；
Wi-Fi接入点；
Wi-Fi站；
调制解调器；
路由器
网关；
数字用户线(DSL)客户驻地设备(CPE)调制解调器；
室内电力线设备；
基于家庭电话线网络联盟(HPNA)的设备；
室内同轴电缆分配设备；
G.hn兼容设备；
室内计量通信设备；
与LAN通信连接的室内家电；
无线毫微微蜂窝基站；
无线微微蜂窝基站；
无线小蜂窝基站；
无线兼容基站；
无线移动设备中继器；
无线移动设备基站；
以太网网关；
连接至LAN的计算设备；
家庭插电设备；
IEEE P1901标准兼容接入电力线宽带(BPL)设备；
以太网连接的计算机外围设备；
以太网连接的路由器；
以太网连接的无线网桥；
以太网连接的网络网桥；以及
以太网连接的网络交换机。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中确定所述通信链路的延迟包括：测量从向所述第二通信设备传送所述一个或多个包到由所述第一通信设备接收对应的一个或多个应答包的时间。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中确定第二通信设备的电源管理状态包括：
在向所述第二通信设备传送一个或多个初始包之后，确定所述第二通信设备处于非睡眠状态，其中所述一个或多个初始包使所述第二通信设备在睡眠状态接收时转换到非睡眠状态，并且在所述非睡眠状态接收时保持所述非睡眠状态。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中所述第二通信设备的非睡眠状态是所述第二通信设备的通信接口的非睡眠状态。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中确定第二通信设备的电源管理状态包括获取所述第二通信设备的状态信息。

7.  根据权利要求6所述的方法，其中获取所述第二通信设备的状态信息包括获取表示所述第二通信设备处于睡眠状态还是非睡眠状态的状态信息。

8.  根据权利要求6所述的方法，其中获取所述第二通信设备的状态信息包括在传送所述一个或多个包之前获取所述状态信息。

9.  根据权利要求6所述的方法，其中获取所述第二通信设备的状态信息包括在传送所述一个或多个包之后获取所述状态信息。

10.  根据权利要求6所述的方法，其中获取所述第二通信设备的状态信息包括在传送所述一个或多个包之前以及在传送所述一个或多个包之后获取所述状态信息。

11.  根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于多次延迟测量以及所述第二通信设备的电源管理状态的多次确定，确定所述通信链路的延迟特性。

12.  根据权利要求1所述的方法，其中传送一个或多个包生成具有统计特性的流量流，所述方法进一步包括：
在所述流量流持续时，基于多次延迟测量以及所述第二通信设备的电源管理状态的多次确定，确定具有所述流量流的所述通信链路的延迟特性。

13.  根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个包是向所述第二通信设备的不可达端口发送的TCP SYN包，并且所述一个或多个应答包是TCP RST包。

14.  根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个包是ICMP回应请求包，并且所述一个或多个应答包是ICMP应答包。

15.  根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述通信链路的所确定的延迟，改变所述第一通信设备的一个或多个参数，所述参数包括以下中的一个或多个：
重传参数，
调制和编码机制，
信道，
频带，
信道绑定，
保护间隔长度，
分段阈值，
重试限制，
请求发送(RTS)参数和清除发送(CTS)参数，
信标间隔，
传输功率，
多天线模式，
前导设置，
最大比特率，以及
服务质量(QoS)的配置参数。

16.  一种具有机器可执行指令的非瞬态机器可读存储介质，所述机器可执行指令在由计算机访问时，引起所述计算机实施一方法，所述方法包括：
向第一通信设备发送指令，以使所述第一通信设备用于：
确定第二通信设备的电源管理状态；以及
通过通信链路向所述第二通信设备传送一个或多个包，由所述第二通信设备在所述电源管理状态接收所述一个或多个包；
其中，所述第一通信设备用于通过所述通信链路，从所述第二通信设备接收响应于所述一个或多个包的一个或多个应答包；以及
基于所述一个或多个包以及所述一个或多个应答包，在所述第二通信设备处于所述电源管理状态时，确定所述通信链路的延迟。

17.  根据权利要求16所述的非瞬态机器可读存储介质，其中所述第一通信设备是Wi-Fi接入点，并且所述第二通信设备是站。

18.  根据权利要求16所述的非瞬态机器可读存储介质，其中确定所述通信链路的延迟包括测量从向所述第二通信设备传送所述一个或多个包到由所述第一通信设备接收对应的一个或多个应答包的时间。

19.  根据权利要求16所述的非瞬态机器可读存储介质，其中确定第二通信设备的电源管理状态包括：
在向所述第二通信设备传送一个或多个初始包之后，确定所述第二通信设备处于非睡眠状态，其中所述一个或多个初始包使所述第二通信设备在睡眠状态接收时转换到非睡眠状态，并且在所述非睡眠状态接收时保持所述非睡眠状态。

20.  根据权利要求16所述的非瞬态机器可读存储介质，其中所述第二通信设备的非睡眠状态是所述第二通信设备的通信接口的非睡眠状态。

21.  根据权利要求16所述的非瞬态机器可读存储介质，其中确定第二通信设备的电源管理状态包括获取所述第二通信设备的状态信息。

22.  根据权利要求16所述的非瞬态机器可读存储介质，其中获取所述第二通信设备的状态信息包括获取表示所述第二通信设备处于睡眠状态还是非睡眠状态的状态信息。

23.  一种系统，包括：
第一通信设备，通过通信链路通信联接至第二通信设备，所述第一通信设备可操作用于：
确定第二通信设备的电源管理状态；
通过所述通信链路向所述第二通信设备传送一个或多个包，由所述第二通信设备在所述电源管理状态接收所述一个或多个包；
通过所述通信链路，从所述第二通信设备接收响应于所述一个或多个包的一个或多个应答包；以及
基于所述一个或多个包以及所述一个或多个应答包，在所述第二通信设备处于所 述电源管理状态时，确定所述通信链路的延迟。

24.  根据权利要求23所述的系统，其中从包括以下设备的组中选择每一个所述第一通信设备和所述第二通信设备：
蜂窝电话兼容设备；
第三代(3G)兼容设备；
第四代(4G)兼容设备；
长期演进(LTE)兼容设备；
Wi-Fi设备；
Wi-Fi接入点；
Wi-Fi站；
调制解调器；
路由器；
网关；
数字用户线(DSL)客户驻地设备(CPE)调制解调器；
室内电力线设备；
基于家庭电话线网络联盟(HPNA)的设备；
室内同轴电缆分配设备；
G.hn兼容设备；
室内计量通信设备；
与LAN通信连接的室内家电；
无线毫微微蜂窝基站；
无线微微蜂窝基站；
无线小蜂窝基站；
无线兼容基站；
无线移动设备中继器；
无线移动设备基站；
以太网网关；
连接至LAN的计算设备；
家庭插电设备；
IEEE P1901标准兼容接入电力线宽带(BPL)设备；
以太网连接的计算机外围设备；
以太网连接的路由器；
以太网连接的无线网桥；
以太网连接的网络网桥；以及
以太网连接的网络交换机。

25.  根据权利要求23所述的系统，其中确定所述通信链路的延迟包括：测量从向所述第二通信设备传送所述一个或多个包到由所述第一通信设备接收对应的一个或多个应答包的时间。

26.  根据权利要求23所述的系统，其中确定第二通信设备的电源管理状态包括：
在向所述第二通信设备传送一个或多个初始包之后，确定所述第二通信设备处于非睡眠状态，其中所述一个或多个初始包使所述第二通信设备在睡眠状态接收时转换到非睡眠状态，并且在所述非睡眠状态接收时保持所述非睡眠状态。

27.  根据权利要求26所述的系统，其中所述第二通信设备的非睡眠状态是所述第二通信设备的通信接口的非睡眠状态。

28.  根据权利要求23所述的系统，其中确定第二通信设备的电源管理状态包括获取所述第二通信设备的状态信息。

29.  根据权利要求28所述的系统，其中获取所述第二通信设备的状态信息包括获取表示所述第二通信设备处于睡眠状态还是非睡眠状态的状态信息。

通信系统中用于延迟测量的方法及系统
版权声明
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技术领域
本文描述的主题主要涉及计算领域，并且更具体地，涉及用于通信链路测量和/或诊断的方法及系统，包括延迟测量和连通性诊断。
背景技术
监测通信链路的性能用于例如积极地解决及防止用户投诉，决定何时升级与通信链路关联的硬件，决定何时触发优化算法以优化通信链路，验证优化算法确实已经导致提高的性能，等等。
本文中术语“性能”主要指网络吞吐量(例如，TCP/UDP)、延迟、抖动、连通性、错误率、功耗、发射功率，等等。提高通信系统的性能包括：为通信系统增加吞吐量、降低错误率和延迟、改善抖动、功耗，等等。监测性能主要是指确定和/或计算与通信链路关联的上述性能参数中的一个或多个。术语“TCP”代表传输控制协议。术语“UDP”指的是用户数据报协议。
可以使用传统的测试软件应用程序(诸如，iperf、Netperf、TTCP，等)评价通信系统性能。这种软件应用程序需要安装在至少两个通信设备上，其中一个通信设备上的软件应用程序生成并向另一个通信设备传送测试数据，并且其中另一个通信设备上的软件应用程序接收该测试数据。
传送和接收测试数据后，评价测试数据传输的统计数据，以评估两个通信设备之间的通信链路的性能。通过这种传统测试软件应用程序进行通信系统或网络测试来衡量其性能，需要在形成通信链路的两个通信设备处安装兼容的软件应用程序，或者形成通信链路的两个通信设备处兼容的软件应用程序是可用的。
例如，具有笔记本电脑的用户访问性能测试网站，随后，将测试软件应用程序加 载到用户的网页浏览器。然后，使用在服务器已可用的该测试软件应用程序测量笔记本电脑和互联网中服务器之间的性能。
然而，在一些情况下，如果有可能的话，在感兴趣的通信链路的两端的通信设备具有可用的测试软件应用程序可能是困难的。例如，在网络管理员对启动从Wi-Fi接入点(AP)到智能手机的性能测量感兴趣时，该网络管理员没有将软件应用程序安装到智能手机的任何方法。因此，该网络管理员不能够启动Wi-Fi AP和智能手机之间的性能测量。总之，使可用的应用程序在联接至网络的通信设备处或者作为网络管理员启动软件应用程序的用户侧安装是困难的。
附图说明
根据下面给出的详细描述以及本公开的各种实施例的附图，将更充分地理解本公开的实施例，下面给出的详细描述以及本公开的各种实施例的附图不应将本公开限制到具体实施例，而仅用于解释和理解。
图1a至图1c根据实施例图示可操作用于确定通信链路指标的通信网络。
图2是根据一个实施例用于确定通信链路的延迟的流程图。
图3是根据一个实施例用于确定通信链路的延迟的流程图，该用于确定通信链路的延迟包括通过通信链路将一个或多个初始包传送至通信设备。
图4是根据一个实施例用于确定通信链路的延迟的流程图，该用于确定通信链路的延迟包括获取通信设备的状态信息。
图5是根据一个实施例用于确定通信链路的连通性指标的流程图。
图6是基于处理器的系统，可根据该系统运行、安装、集成或配置实施例。
图7图示实施例可在其中运行、被安装、被集成或被配置的示例性结构。
具体实施方式
本文描述的是用于确定通信链路指标的系统和方法。
测量或确定通信链路的指标(包括延迟和连通性诊断)可对各种应用提供有用的数据。例如，确定通信链路的延迟和/或连通性诊断可用于：识别性能问题的原因、积极解决和/或防止用户投诉、确定何时升级硬件和/或软件、确定如何和/或何时实施针对通信链路或通信设备的优化和/或验证导致改善的性能的优化。
延迟是以下应用中重要的通信链路指标，包括：视频流的应用(例如，互联网协议电视(IPTV))、实时应用程序(例如，语音IP(VoIP)、在线游戏和其 他实时应用程序)、移动设备上的应用程序以及受延迟影响的其他应用程序。
在可测量延迟的一些通信系统中，如果没有活动，通信设备将进入睡眠状态以节省电能。处于睡眠状态的设备可能不会立即响应传入的数据包，这会影响延迟测量。Wi-Fi站(例如，智能手机、移动设备以及其他客户设备)是可进入睡眠状态的通信设备的示例。由睡眠状态导致的反应延迟可显著增加延迟测试结果的偏差和随机性(因为，例如，因睡眠状态而产生的等待时间占包的往返时间(RTT)的主导地位)。
连通性是另一通信链路指标，并且可表示通信链路的稳定性。在应用的示例中，连通性诊断可以是有益的应用的示例包括：视频流、实时应用程序、移动设备上的应用程序以及受连通性问题影响的其他应用程序。
视频流应用程序需要通信设备之间大的平均吞吐量。连通性问题可导致内部缓冲区内的包溢出，能够造成通信设备软件的不稳定。
实时应用程序(诸如，VOIP)可要求通信设备之间的恒定比特率(CBR)流，并且连通性问题可产生不利于CBR应用程序的包丢失或延迟抖动。
移动设备(例如，智能手机、笔记本以及其他移动计算设备)可具有多个通信接口(例如，Wi-Fi、3G/4G以及其他通信接口)，并且具有在不同网络之间切换的能力。在一个网络(例如，Wi-Fi)中的链路连通性问题可以在用户不知道的情况下使通信设备自动切换到其他网络(例如，3G或4G)。使用宽带的时候，用户可能正在消耗其移动数据的使用，却认为他实际上正在使用无限制的Wi-Fi接入网络。此外，频繁的链路断开和重新连接会导致对用户应用程序具有直接影响的网络延迟。
实施例包括用于确定通信设备之间的通信链路延迟的系统和方法，其中至少一个包括电源管理特征。电源管理特征包括软件和/或硬件，用于使能对应于不同水平的活动的较大或较小的功率使用状态。例如，电源管理特征使能对应于减小的活动水平的一个或多个“睡眠状态”，并且使能对应于较高或正常运行活动水平的一个或多个“非睡眠状态”。在一个实施例中，在测量通信链路的延迟时，检测和/或避免通信设备的睡眠状态。例如，代理(例如，通信设备内或通信设备外部的代理)可以向第二设备发出命令，以测量延迟，并且还提供方法以检测和/或避免第二设备的睡眠状态。在一个这样的实施例中，可以在通信链路两侧上的测试软件应用程序不需要可用的情况下测量通信链路的延迟。
可通过主动探测避免通信设备的睡眠状态。术语“主动探测”主要是指通过从一个通信设备到另一个通信设备的网络发送测试模式/数据的通信网络测试。在一个 实施例中，主动探测涉及向目标通信设备注入生成的流量的代理。例如，在一个实施例中，Wi-Fi接入点中的代理向目标为站的第二层注入背景流量。尽管注入的流量将从该站的上层拒收，但该流量将到达该站的Wi-Fi层，并将该站保持在非睡眠状态，或使该站退出睡眠状态。在一个实施例中，在注入流量之后和/或注入流量期间，代理发出延迟测量命令(例如，ping命令、TCP同步/复位命令和/或其它延迟测量命令)。在一个实施例中，代理测量延迟测量包和对应的应答包的往返时间(RTT)。在一个实施例中，恒定流量防止目的通信设备在代理测量延迟时进入睡眠状态。
根据一个实施例，可调整注入的流量的量以保持和/或使得通信设备处于非睡眠状态。在一个这样的实施例中，注入的流量的量不导致链路因注入的流量而过于繁忙或被压垮。限制注入的流量以防止通信链路溢出可以防止因注入的流量造成的延迟测量中的实质性偏差。一旦得到期望的延迟测量，代理可以停止注入流量。在一个实施例中，在注入流量期间和/或在注入流量之后对延迟立即测量，消除了由于电源管理状态的不可预知的等待时间所导致的延迟测量的不准确性。
在一个实施例中，代理连续发出延迟测试命令，命令之间没有等待时间。连续的延迟测试命令导致包的连续流，并且防止目标通信设备进入睡眠状态。在一个这样的实施例中，如果在代理发出延迟测试命令时，目标通信设备处于睡眠状态，则在接收几个包(例如，两个包、三个包或更多个包)之前，目标通信设备可能不会转换到非睡眠状态。代理可以检查目标通信设备的状态，以确定目标通信设备处于睡眠状态或非睡眠状态时，是否进行了给定的延迟测量。例如，代理可以在延迟探测包之前、延迟探测包之后、或延迟探测包之前和之后，读取当前状态信息数据字段。在一个实施例中，由于如IEEE 802.11标准中规定的系统的设计，Wi-Fi接入点具有连接至该Wi-Fi接入点的每个站的当前状态信息(例如，该站是否处于睡眠状态、非睡眠状态和/或与该站相关的其他状态信息)。因此，状态信息可用于过滤掉测量值和/或用于准确地解释测量值。
在一个实施例中，代理注入初始流量(例如，用于唤醒目标通信设备或使目标通信设备保持在非睡眠状态)，并且检查目标通信设备的状态(例如，读取状态信息数据字段)。因此，在实施例中，代理可以确定目标通信设备何时处于非睡眠状态或睡眠状态，以及确定具有更大准确性的延迟测量。
通信设备上运行的用户应用程序可导致各种流量模式。在一个实施例中，通信设备上运行的一些用户应用程序导致规则的活动，使得通信设备可能处于非睡眠模式。如果代理在这样的时间期间测量延迟，注入人工流量以使该设备处于非 睡眠状态可能是不必要的。在一个实施例中，一些用户应用程序可能会使得通信设备进入一段时间的睡眠状态。例如，如果通信设备运行不需要大带宽的应用程序，则该通信设备可被配置为在针对该应用程序的数据的接收和/或传输期间进入睡眠状态。
根据一个实施例，代理测量应用程序的延迟行为。在一个这样的实施例中，代理生成具有应用程序的统计特性的人工流量流，并且在对评价用户使用该应用程序的体验的感兴趣的时刻测量延迟。因此，可以在与该流量模式相关的被选择时刻测量延迟。对于通信设备运行不需要大带宽的上述示例中，代理可生成与该应用程序类似的流量，允许通信设备进入一段时间的睡眠状态。可以在生成流量期间的各个时间测量通信链路的延迟，例如，可在通信装置处于睡眠状态时。
如果延迟较大，甚至在考虑目标通信设备的电源管理状态之后仍然较大，则表示该链路可能不健康(例如，由于因共享公共媒介环境的无线系统的属性或其他大的延迟的原因而造成频繁的丢包、包的重发送、传输后退)。在检测到这种较大的延迟时，可期望且可触发一种矫正措施，诸如配置优化。下面关于图1a-1c更详细的讨论配置优化。
在一个实施例中，系统和方法通过检测和/或避免睡眠状态，确定具有较大准确性的通信链路的延迟。
实施例包括用于确定通信链路的连通性诊断的系统及方法。在一个实施例中，可以在通信链路两侧上的测试软件应用程序不需要可用的情况下，确定通信链路的连通性诊断。在一个实施例中，与通信链路相关的运行参数用于诊断连通性。通信设备(诸如Wi-Fi接入点(AP)或客户驻地设备(CPE))提供运行参数(OP)(例如，图1a和1b的运行参数110和图1c的运行参数110a-110n)作为正常系统运行的副产品。根据一个实施例，获得并且监测OP不需要向网络中注入测试流量，并且因此对用户流量是非侵入式的。
在一些通信设备中，可用的OP中的一个是在通信设备上针对活跃链路的关联持续时间。在一个实施例中，以计数器的形式提供每个通信链路的此关联持续时间OP。在系统连接或重新连接目标通信设备(例如，在建立新的活跃链路)时，在该目标系统中，用初始化为零的持续时间计数来针对该特定的链路实例化新的关联OP。然后，持续时间计数器开始增量累积，直至该链路断开。链路断开时，删除对应的关联OP。
在一个实施例中，通过周期性地和/或频繁地(例如，持续的基础上每分钟、一段时期每五分钟或其它频率和/或时间)监测关联OP，代理(例如，通信设备内 或通信设备外部的代理)实施细粒度的连通性监测。根据一个实施例，代理保留当前活跃链路及其关联持续时间的记录，并且频繁地跟踪系统OP，以检查之前记录的链路是否仍然活跃、其计数器是否持续增加和/或是否已启动新的链路。在此监测过程期间，代理观察并且记录关键事件，包括：实例化事件(即，关联OP的实例化，其识别新通信链路连接)、删除事件(即，关联OP的删除，其识别链路断开连接)和/或复位事件(即，未记录实例化或删除，但复位了计数器，其识别发生在代理测量之间的已有链路的快速重新连接)。
根据一个实施例，除了观察关键事件外，代理确定关键事件的发生时间和/或关键事件发生期间的流量活动，还可利用OP非入侵式地获得关键事件发生期间的流量活动。
在一个示例中，代理向中央服务器周期性地上传记录的事件，在中央服务器存档记录的事件用于大规模的数据分析。服务器(例如，服务器上运行的应用程序)在定期(例如，小时、天、周或其它时间周期)的基础上分析一个或多个统计数据，用于提供针对通信链路的连通性诊断。在一个实施例中，通信设备上的代理可分析连通性事件。
根据一个实施例，代理可确定实例化、删除以及复位事件的总数。高的计数值可表示链路连通性问题可能依赖于其它统计数据的相关性。在另一个示例中，代理确定连续的实例化和删除事件之间以及连续的删除和实例化事件之间的平均持续时间。期间没有频繁的复位事件的连续的实例化和删除之间的较长的持续时间可表示稳定的链路，不论事件总数是多少。连续的删除和实例化事件之间的较长的持续时间可表示不活跃的链路，并且链路不活跃周期的百分比可考虑用于整体诊断。低数量的关键事件可表示链路长时间不活跃，而不是不稳定。几个复位事件接着链路不活跃可表示严重的连通性问题，通信系统宣布该链路对于维持连通性不稳定。
根据一个实施例，可分析关键事件的时间模式，以提供连通性诊断。如果关键事件在时间上频繁地并且持续地发生，则可表示连通性问题。如果关键事件在时间上分散，和/或如果存在事件发生的特定时间模式，那么，可能表示通信设备的某些行为而不是链路连通性问题。可产生关键事件的通信设备行为的示例包括：睡眠或通信设备的其它省电状态、通信设备的周期性重启、无线设备的移动性、无线设备中的信道/射频扫描、低电运行和/或驱动器问题。
在一个实施例中，分析服务器(例如，管理实体)或代理基于关键事件的时间模式建立通信链路的基线趋势。然后，服务器可区分通信设备行为和实际的通 信链路问题，并且诊断连通性问题。
根据一个实施例，在网络使用高峰时段实施连通性诊断，可与用户体验更直接相关。分析服务器或代理可将不稳定的时间与流量和/或模式相关联。
在一个实施例中，分析服务器或代理可通过与诸如RSSI(接收的信号强度指示器)、干扰和/或其他性能参数等参数相关联而细化连通性诊断，以确定连通性问题的根本原因。例如，关键事件处的低RSSI可表示长期的分离。
在一个实施例中，分析服务器或代理可通过读取在不同的时间被关联的通信设备的标识来细化连通性诊断。例如，Wi-Fi站可在两个AP之间，并且在这两个AP之间来回关联。在另一个示例中，关联可在Wi-Fi和蜂窝网络上交替。
根据一个实施例，连通性诊断可用于直接控制动作和/或实施优化。
在一个实施例中，系统和方法使能测量和估计通信链路的连通性能的非侵入式的以及轻便的(例如，不需要存储器和/或处理器的密集使用)方式，可在现有系统中容易地部署。
在下面的描述中，为了提供对各种实施例的深入了解，阐述了许多具体细节，诸如，具体系统、语言、组件等的示例。但是，对本领域的技术人员显而易见的，这些具体的细节不必须被用于实施公开的实施例。在其他情况下，为了避免所公开的实施例不必要的难以理解，没有详细描述众所周知的内容或方法。
本文使用短语“联接至”、“与…联接”、“连接至”、“与…连接”等描述两个元件和/或组件之间的连接，并且目的在于表示直接或间接联接/连接在一起，例如，通过一个或多个中间元件或通过有线/无线连接。适用时，对“通信系统”的引用目的在于包括对任意类型的数据传输系统的引用。
本文提出的算法和显示本质上不涉及任何特定的计算机或其他装置，并且描述的实施例与任何特定的编程语言无关。应理解，可使用各种编程语言实现本文描述的实施例的教导。
图1a至图1c根据实施例图示可操作用于确定通信链路指标的通信网络。图1a和图1b中的实施例图示通信网络100a和100b，包括通过通信链路103与第二通信设备104通信联接的第一通信设备102。可从包括以下设备的组中选择每一个第一通信设备和第二通信设备：蜂窝电话兼容设备、第三代(3G)兼容设备、第四代(4G)兼容设备、长期演进(LTE)兼容设备、Wi-Fi设备、Wi-Fi接入点、Wi-Fi站、调制解调器、路由器、网关、数字用户线(DSL)客户驻地设备(CPE)调制解调器、室内电力线设备、基于家庭电话线网络联盟(HPNA)的设备、室内同轴电缆分配设备、G.hn兼容设备、室内计量通信设备、与LAN通信连接的室内 家电、无线毫微微蜂窝基站(wireless femtocell base station)、无线微微蜂窝基站(wireless picocell base station)、无线小蜂窝基站(wireless small-cell base station)、无线兼容基站、无线移动设备中继器、无线移动设备基站、以太网网关、连接至LAN的计算设备、家庭插电(HomePlug)设备、IEEE P1901标准兼容的接入电力线宽带(BPL)设备、以太网连接的计算机外围设备、以太网连接的路由器、以太网连接的无线网桥、以太网连接的网络网桥以及以太网连接的网络交换机。
通信网络100b还包括通过通信链路109与第一通信设备102通信联接的优化中心106。图1c图示通信网络100c，包括通过通信链路103aa-103nm与一个或多个第二通信设备104a-104m通信联接的一个或多个第一通信设备102a-102n，其中‘n’和‘m’是正整数。通信网络100c包括优化中心106，其可通过通信链路109a-109n与一个或多个通信设备102a-102n联接。通信网络100c还包括蜂窝系统112(例如，3G/4G系统)，其通过通信链路107a-107m与第二通信设备104a-104m通信联接。
在一个实施例中，第一通信设备102以及102a-102n可包括：接入点(AP)、基站、无线局域网(LAN)设备、数字用户线接入复用器(DSLAM)、网关、性能增强设备、数字用户线(DSL)CPE调制解调器、室内电力线设备、基于家庭电话线网络联盟(HPNA)的设备、室内同轴电缆分配设备、G.hn(全球家庭网络标准)兼容设备、室内计量通信设备、与LAN通信连接的室内家电、无线毫微微蜂窝基站、无线Wi-Fi兼容基站、无线移动设备中继器、无线移动设备基站、点对点(ad-hoc)/网状网内的节点、机顶盒(STB)/机顶单元(STU)客户电子设备、互联网协议(IP)使能的电视、IP使能的媒体播放器、IP使能的游戏控制台、以太网网关、连接至LAN的计算设备、以太网连接的计算机外围设备、以太网连接的路由器、以太网连接的无线网桥、以太网连接的网桥和/或以太网连接的网络交换机。在一个实施例中，第一通信设备102以及102a-102n包括运行参数110以及110a-110n，如下所述的，可获取运行参数110以及110a-110n以帮助确定通信链路指标。在一个实施例中，第二通信设备104和104a-104m是Wi-Fi站。
在一些实施例中，下面可描述由代理实施的操作。所指的代理可位于通信设备(例如，图1a-1c的代理108以及108a-108n)中的一个中，或位于通信设备外部。例如，所指的代理可位于优化中心106中，或在另一个外部实体中。在一个实施例中，所指的由代理实施的操作通过通信设备中的一个中的代理部分地实施，并且通过通信设备的外部的代理(例如，通过优化中心106)部分地实施。在一个这样的实施例中，代理108以及108a-108n向优化中心106发送相关数据，并且优 化中心106根据该数据实施分析。图1b和1c的优化中心106是计算设备(例如，服务器、管理实体和/或可操作用于实施通信设备的优化的其它实体。
在一个实施例中，通信网络100a-100c可操作用于确定通信链路103和103aa-103nm的延迟，和/或确定通信链路103和103aa-103nm的连通性指标。虽然关于延迟和连通性指标的确定的下面段落中的一些，可指通过单个通信链路联接的单个第一通信设备和单个第二通信设备(例如，如图1a的通信网络100a中以及图1b的通信网络100b中图示的)，但下面的描述还可应用到诸如图1c中图示的具有一个或多个第一通信设备102a-102n以及一个或多个第二通信设备104a-104m的通信网络100c的实施例。
在通信网络100a和100b可操作用于确定通信链路103的延迟的一个实施例中，通信网络100a和100b在延迟测量期间可操作用于检测第二通信设备104的睡眠状态，和/或在延迟测量期间防止第二通信设备104处于睡眠状态。例如，第一通信设备102可操作(例如，通过代理108)用于确定第二通信设备104的电源管理状态。在一个实施例中，第二通信设备的可能的电源管理状态包括睡眠状态和非睡眠状态。
在一个实施例中，第二通信设备104的电源管理状态是第二通信设备104的通信接口的电源管理状态。在一个实施例中，第二通信设备104的电源管理状态是影响延迟测量的第二通信设备104的任何组件的电源管理状态。
根据一个实施例，第一通信设备102通过通信链路103向第二通信设备104传送一个或多个包，该一个或多个包由第二通信设备104在电源管理状态接收。在一个实施例中，第一通信设备102注入用于进行多次延迟测量的一组包。第一通信设备102通过通信链路从第二通信设备接收响应该一个或多个包的一个或多个应答包。基于该一个或多个包以及一个或多个应答包，第一通信设备102在第二通信设备104处于电源管理状态时确定通信链路103的延迟。
在一个实施例中，确定通信链路103的延迟包括：测量从向第二通信设备104传送一个或多个包到由第一通信设备102接收对应的一个或多个应答包的时间。可基于向第二通信设备104传送的用于测量延迟的多个包以及对应的应答包，进行一次或多次延迟测量。
根据一个实施例，由第一通信设备102传送的一个或多个包是ICMP回应请求包，并且由第二通信设备104传送的一个或多个应答包是ICMP应答包。例如，可使用测量设备之间的往返时间(RTT)的软件应用程序/方法，Ping。Ping要求发送方设备和接收方设备都具有应用层可用的软件。Ping使用ICMP包，并且除了 报告每个包的RTT外，还报告平均、最小和最大的RTT。Ping包含在许多操作系统(OS)中或可用于许多操作系统(OS)。
在一个实施例中，由第一通信设备102传送的一个或多个包是向第二设备104的不可达端口发送的TCP同步(SYN)包，并且由第二通信设备104传送的一个或多个应答包是TCP复位(RST)包。例如，第一通信设备102故意向第二通信设备104的不可达端口发送TCP SYN包。当TCP SYN包受阻时，接收方默认发送TCP RST包，除非另外配置。因此，发送TCP SYN包的时间到接收TCP RST包的时间之间的RTT时间可用于测量延迟。在一个实施例中，TCP SYN/RST包可用于测量通信设备中的延迟，该通信设备中，底层MAC层支持TCP，并且防火墙设置不阻止这样的TCP SYN包。
根据一个实施例，确定第二通信设备104的电源管理状态涉及注入流量，以使第二通信设备104处于非睡眠状态以进行延迟测量。例如，确定第二通信设备104的电源管理状态包括：在向第二通信设备104传送一个或多个初始包之后，确定第二通信设备104处于非睡眠状态，其中一个或多个初始包使第二通信设备104在睡眠状态接收时转换到非睡眠状态，并且在非睡眠状态接收时保持非睡眠状态。
在一个实施例中，代替首先注入流量以使第二通信设备104处于非睡眠状态，第一通信设备102检测第二通信设备104处于哪个电源管理状态，并测量通信链路103在该电源管理状态的延迟。例如，在一个实施例中，确定第二通信设备104的电源管理状态包括：获取第二通信设备104的状态信息。该状态信息在通信设备102中(例如，根据IEEE 802.11标准中的实现方式的Wi-Fi系统中)可得到。获取的状态信息可包括表示第二通信设备104处于睡眠状态还是处于非睡眠状态的运行参数和/或其他运行参数。
在一个实施例中，通信网络100a和100b可操作用于既注入流量来影响第二通信设备104处于非睡眠状态或睡眠状态，又获取状态信息来帮助确定第二通信设备104处于非睡眠状态或睡眠状态。
在一个实施例中，通信网络100a和100b进一步可操作用于基于多次延迟测量以及第二通信设备104的电源管理状态的多次确定，确定通信链路103的延迟特性。延迟特性是例如基于多次延迟测量的统计数据的。多次延迟测量结果可以是平均的或否则组合的。在一个实施例中，基于测量时第二通信设备104的电源管理状态，丢弃延迟测量结果中的一些。例如，如果期望延迟测量不受睡眠状态影响，则丢弃第二通信设备104处于睡眠状态时进行的延迟测量结果。
在一个实施例中，通信设备102传送一个或多个包，以生成具有统计特性的 流量流。例如，通信设备102或任何其他外部服务器或设备可以生成具有特定应用(例如，用户应用)的统计特性的流量流。在一个这样的实施例中，在流量流持续时，确定具有流量流的通信链路103的延迟特性是基于多次延迟测量以及第二通信设备104的电源管理状态的多次确定的。
因此，在一个实施例中，用于确定通信设备之间的通信链路的延迟的方法和系统使延迟测量具有更大准确性。
在通信网络100a和100b可操作用于确定通信链路103的连通性指标的一个实施例中，代理在连续的时间查询第一通信设备102，以读取在那些时间的运行参数。例如，代理在第一时间查询第一通信设备102，以确定第二通信设备104是否连接到第一通信设备102并且确定在第一时间的运行参数的值。运行参数与第二通信设备104和第一通信设备102之间的通信链路103有关。例如，运行参数可以是根据通信链路103的连接和/或断开进行复位的计数器、独立于第二通信设备104到第一通信设备102的连通性存在的全局计数器或与通信链路103相关的其它运行参数。
计数器的示例包括：表示通信链路103的连接持续时间的关联持续时间计数器、表示第一通信设备102和第二通信设备104之间传送的包的数量和/或数据的大小的流量计数器以及表示第二通信设备104传送的信标数的信标计数器。在查询的运行参数为信标计数器的一个实施例中，代理基于信标计数器的值以及信标间隔值确定是否发生断开事件。代理可知晓信标间隔值，或者代理可查询第一通信设备或第二通信设备以确定信标间隔值。
在一个实施例中，代理在第二时间查询第一通信设备102，以确定第二通信设备104是否连接到第一通信设备102并且确定在第二时间的运行参数的值。
如果在第一时间和在第二时间第二通信设备104被连接，并且如果在第二时间的运行参数在阈值范围内，则代理可确定发生断开事件。例如，基于检测第二通信设备在第一时间和在第二时间连接至第一通信设备102，以及基于在第一时间的运行参数检测在第二时间的运行参数的值在阈值范围内，代理确定第二通信设备104从第一通信设备断开。在运行参数是计数器的一个实施例中，如果在第二时间的计数器的值小于预期值，和/或小于在第一时间的计数器的值，则可以确定断开事件。可基于在第一时间的计数器的值以及从第一时间流逝到第二时间的计数器的值确定在第二时间的计数器的预期值。
虽然上面的描述涉及在第一时间和第二时间确定运行参数，但可多次和/或持续监测运行参数。例如，可在周期性的基础(例如，每一秒钟、每五秒钟、每一 分钟、每五分钟或任何其他周期性的基础)上确定运行参数。
在一个实施例中，代理确定连接事件和断开事件的时间。例如，代理确定第二通信设备104连接至第一通信设备102的时间以及第二通信设备104从第一通信设备102断开的时间。代理基于那些时间(即，第二通信设备104连接至第一通信设备102的时间和第二通信设备104从第一通信设备102断开的时间)，进一步确定通信链路103的连接事件和断开事件之间的平均持续时间。
在一个实施例中，代理基于在连接事件和断开事件的时间(即，基于第二通信设备104连接至第一通信设备102的时间和第二通信设备104从第一通信设备102断开的时间)，确定通信链路103的断开事件和重新连接事件之间的平均持续时间。
根据一个实施例，代理检测连接事件和断开事件的时间发生的流量活动。例如，代理查询第一通信设备102，以从第一通信设备102获取表示通信链路103上的流量活动的第二运行参数。检测的流量活动可用于诊断连通性问题。在一个实施例中，基于连接事件和断开事件相关的统计数据，通信链路103被确定是不稳定的。在一个实施例中，代理诊断通信链路103的连通性问题。例如，代理基于在断开事件和重新连接事件期间的流量活动，确定通信链路103对于维持连通性是不稳定的。在一个实施例中，响应于确定第二通信设备104从第一通信设备102断开和重新连接至第一通信设备102的次数超过阈值，代理确定通信链路103对于维持期望的QoE(用户体验质量)的连通性是不稳定的。根据一个实施例，基于连接事件和断开事件之间的平均持续时间小于阈值，代理确定通信链路103对于维持连通性是不稳定的。
在一个实施例中，代理识别第二通信设备从第一通信设备102断开以及重新连接至第一通信设备102的时间模式。然后，代理基于时间模式确定通信链路103对于维持QoE是否是不稳定的。例如，代理基于第二通信设备在时间上持续发生断开和重新连接，确定通信链路103是不稳定的。在一个实施例中，代理识别引起时间模式的第二通信设备104的行为，识别的行为包括以下中的一个：第二通信设备104进入睡眠状态、第二通信设备104进入低功率状态、第二通信设备104周期性地复位、第二通信设备104退出与第一通信设备102的连通性的覆盖范围、第二通信设备104实施信道扫描和/或第二通信设备104具有驱动器故障。
在一个实施例中，代理建立第二通信设备104的基线行为(例如，基于识别的连接事件和断开事件的时间模式)。然后，代理可基于连通性行为是否偏离第二通信设备104的基线行为，确定通信链路103对于维持连通性或QoE是否是不 稳定的。
根据一个实施例，代理查询第一通信设备102，以从第一通信设备102获取第二运行参数，第二运行参数表示以下中的至少一个：通信链路上的流量活动、接收的信号强度以及干扰。然后，代理可分析在连接事件的时间和在断开事件的时间的第二运行参数，并且确定断开事件是否是由第二运行参数中表示的条件引起的。
转到图1c，在一个实施例中，在有多个第一通信设备102a-102n可用于连接时，第二通信设备104a-104m可基于其内部漫游算法，在可用的第一通信设备之间漫游。查询第一通信设备102a-102n可确定第二通信设备是否频繁地在多个可用选择之间来回连接。第二通信设备104a-104m中的一个或多个还可在连接到第一通信设备102a-102n中的一个或多个以及蜂窝系统112之间交替。例如，在第一通信设备102a-102n是Wi-Fi AP并且第二通信设备是站时，站可在连接到Wi-Fi AP的两个或更多之间，或者一个或多个Wi-Fi AP和蜂窝系统112之间交替。
在一个这样的实施例中，在第二通信设备(例如，104a)从第一通信设备(如，120a)断开时，代理查询第二通信设备的覆盖范围内的第一通信设备中的另一个(例如，102n)，以确定第二通信设备是否连接至该另一第一通信设备。然后，代理可识别第二通信设备在该第一通信设备和该另一第一通信设备之间来回连接的时间模式。
在一个实施例中，第二通信设备可在连接到第一通信设备和蜂窝系统112之间交替。在一个这样的实施例中，第二通信设备(例如，104a)从第一通信设备(例如，102a)断开时，代理查询第二通信设备的覆盖范围内的蜂窝系统112，以确定第二通信设备是否连接至该蜂窝系统。然后，代理可识别该站在第一通信设备和蜂窝系统112之间来回连接的时间模式。
在一个实施例中，可基于通信链路103和103aa-103nm的确定的延迟和/或连通性问题，调整第一通信设备102和102a-102n的一个或多个参数。例如，代理可调整以下中的一个或多个：重传参数、调制和编码机制、信道、频带、信道绑定、保护间隔长度、分段阈值(fragmentation threshold)、重试限制、请求发送(RTS)参数和清除发送(CTS)参数、信标间隔、传输功率、多天线模式、前导设置、最大比特率以及服务质量(QoS)的配置参数。
在一个这样的实施例中，调整第一通信设备的一个或多个参数可以改善延迟和/或连通性。
图2至图5是根据实施例用于确定通信链路指标的流程图。方法200、300、 400和/或500可以由处理逻辑实施，处理逻辑可包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码，等)、软件(例如，处理设备上运行用于实施各种操作的指令，各种操作诸如连接、收集、生成、接收、监测、诊断、确定、测量、分析或其一些结合)。根据一个实施例，存在具有机器可执行指令的非瞬态机器可读存储介质，在计算机访问该指令时，使计算机根据方法200、300、400和/或500中的一个或多个实施方法。
在一个实施例中，可通过装置(诸如元件108处描述的代理、图1a-1c的元件106处描述的优化中心和/或来自本文描述的通信设备的内部或外部的其它实体)实施或协调方法200、300、400和/或500。根据某些实施例，下面列出的框和/或操作中的一些是可选的。呈现的框的标号是为了清楚起见，目的不在于规定各框必须发生的操作顺序。此外，可以以各种组合形式使用来自各流程200、300、400和/或500的操作，包括相互结合。
图2是根据一个实施例用于确定通信链路的延迟的流程图。方法200开始于第一通信设备(例如，图1a的第一通信设备102)确定第二通信设备(例如，图1a的第二通信设备104)的电源管理状态，如框210阐述的。
在框202处，第一通信设备向第二通信设备传送一个或多个包，该一个或多个包由第二通信设备在电源管理状态接收。
在框203处，第一通信设备通过通信链路从第二通信设备接收响应于该一个或多个包的一个或多个应答包。
在框204处，基于该一个或多个包以及该一个或多个应答包，第一通信设备在第二通信设备处于电源管理状态时确定通信链路的延迟。
根据一个实施例，管理实体(例如，图1b和图1c的优化中心106)使第一通信设备实施上述操作中的一个或多个。例如，在一个实施例中，存在具有机器可执行指令的机器可读存储介质，在该指令由计算机(例如，外部管理实体)访问时引起该计算机实施方法，该方法包括：向第一通信设备发送指令以使第一通信设备用于：确定第二通信设备的电源管理状态；以及通过通信链路向第二通信设备传送一个或多个包，该一个或多个包由第二通信设备在电源管理状态接收；其中，第一通信设备将通过通信链路从第二通信设备接收响应于该一个或多个包的一个或多个应答包；该方法进一步包括：基于该一个或多个包以及该一个或多个应答包，在第二通信设备处于电源管理状态时，确定通信链路的延迟。
图3是根据一个实施例用于确定通信链路的延迟的流程图，包括通过通信链路向通信设备传送一个或多个初始包。
方法300在框301处，开始于第一通信设备(例如，图1a的第一通信设备102)向第二通信设备(例如，图1a的第二通信装置104)传送一个或多个初始包。该一个或多个初始包使第二通信设备在睡眠状态接收时转换到非睡眠状态，并且在非睡眠状态接收时保持在非睡眠状态。
方法300如图2的框202-204中的方法200那样在框302-304中继续。在框302处，第一通信设备向第二通信设备传送一个或多个包，该一个或多个包由第二通信设备在电源管理状态接收。
在框303处，第一通信设备通过通信链路从第二通信设备接收响应于该一个或多个包的一个或多个应答包。
在框304处，基于该一个或多个包以及该一个或多个应答包，第一通信设备在第二通信设备处于电源管理状态时确定通信链路的延迟。
图4是根据一个实施例用于确定通信链路的延迟的流程图，包括获取通信设备的状态信息。
方法400在框401处，开始于第一通信设备(例如，图1a的第一通信设备102)获取表示第二通信设备(例如，图1a的第二通信设备104)处于睡眠状态还是非睡眠状态的状态信息。
方法400如图2的框202-204中的方法200和图3的框302-304中的方法300那样在框402-404中继续。在框402处，第一通信设备向第二通信设备传送一个或多个包，该一个或多个包由第二通信设备在电源管理状态接收。
在框403处，第一通信设备通过通信链路从第二通信设备接收响应于该一个或多个包的一个或多个应答包。
在框404处，基于该一个或多个包以及该一个或多个应答包，第一通信设备在第二通信设备处于电源管理状态时确定通信链路的延迟。
图5是根据一个实施例用于确定通信链路的连通性指标的流程图。
方法500在框501处，开始于在第一时间查询第一通信设备(例如，图1a的第一通信设备102)，以确定第二通信设备(例如，图1a的第二通信设备104)是否连接至第一通信设备，并且确定在第一时间的运行参数的值。运行参数与第二通信设备和第一通信设备之间的通信链路有关。可由第一通信设备内的管理实体(例如，图1a的代理108)或第一通信设备外部的管理实体(例如，图1b和1c的优化中心106)实施查询第一通信设备。
在框502，管理实体在第二时间查询第一通信设备，以确定第二通信设备是否连接至第一通信设备，并且确定在第二时间的运行参数的值。
在框503，管理实体基于检测第二通信设备在第一时间和在第二时间连接至第一通信设备，以及基于在第一时间的运行参数检测在第二时间的运行参数的值在阈值范围内，确定第二通信设备从第一通信设备断开。
图6是基于处理器的系统600，可根据该系统运行、安装、集成或配置实施例。
存储介质604和关联的计算机可执行指令606可在本文讨论的任何通信设备和/或服务器中。计算机机器可读/可执行指令606由处理器601执行。实施例的元件作为用于存储计算机可执行指令(例如，实现图2-5的流程及本说明书中讨论的其它过程的指令)的机器可读介质提供。
在一个实施例中，基于处理器的系统600还包括数据库602，用于存储由指令606使用的数据。在一个实施例中，基于处理器的系统600包括网络接口605，用于与其他设备通信。在一个实施例中，基于处理器的系统600的组件通过网络总线603彼此通信。
机器可读存储介质604可包括但不限于：闪存、光盘、硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、光盘只读存储器(CD-ROM)、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光学卡或适用于存储电子或计算机可执行指令的其它类型的机器可读介质。例如，本公开的实施例可作为计算机程序(例如，BIOS)下载，该计算机程序可通过通信链路(例如，调制解调器或网络连接)，用数据信号的方式，从远程计算机(例如，服务器)传输到请求计算机(例如，客户端)。
尽管通过示例并根据特定实施例描述了本文公开的主题，可以理解，所要求的实施例并不限于明确列举的公开的实施例。相反，本领域技术人员显而易见的，该公开目的在于涵盖各种修改和类似的配置。因此，所附权利要求的范围应符合最广泛的解释，以包含所有这样的修改和类似的配置。可以理解，上述描述目的是说明性的，而非限制性的。根据对上面的描述的阅读和理解，许多其他实施例对本领域技术人员将是显而易见的。因此，参考所附的权利要求以及这些权利要求所享有权利的等同的全部范围确定本公开的主题的范围。