网络业务时延监测方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种网络业务时延监测方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.通信网络的时延是衡量通信网络性能的重要参数，也是影响通信网络用户体验的重要qos(quality of service，服务质量)指标。
3.5g(the 5th generation mobile communication，第五代移动通信)网络中的urllc(ultra-reliable low-latency communication，超高可靠低延迟通信)场景对时延的要求更为严格，3gpp(the 3rd generation partnership project，第三代合作伙伴计划)ts(technical specification，技术规范)23.501r16(release 16，版本16)已明确5g网络支持时间敏感通信(tsc，time sensitive communication)，使得5g网络能够满足自动化工厂、自动驾驶等时延敏感型场景需求。
4.当前的网络时延测量技术可以大致分为三类：拨测方式，在网络部署完成后使用特定拨测报文进行整个网络的时延测试；报文染色方式，在网络运行时针对在网络交换节点针对测量报文的特定数据段进行修改；旁路采集计算方式，在每个网络节点侧复制全量流量，并根据网络时间戳和采集设备的时间戳分段进行时延计算。但上述几种网络时延测量技术均不能满足5g urllc场景的高精度、高实时、业务级时延监测和管理的需求。


技术实现要素：

5.本发明提供一种网络业务时延监测方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有网络时延测量技术不能满足5g urllc场景的高精度、高实时、业务级时延监测和管理的需求的技术问题。
6.第一方面，本发明提供一种网络业务时延监测方法，包括：
7.接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延；
8.对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延；
9.其中，所述带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延中至少一个还带有用户标识；所述用户标识是所述采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到用户信息、会话信息和qos流配置信息之间的关联关系后，基于所述关联关系回填至各数据流分段时延中的。
10.在一个实施例中，所述qos流配置信息包括以下至少一种：
11.qos流标识；
12.qos流标识与drb的对应关系。
13.在一个实施例中，所述数据流分段时延中的会话标识和qos流标识是采集和分析子系统采集的数据流中携带的，或者采集和分析子系统基于数据流的drb信息和所述关联
关系得到的。
14.在一个实施例中，所述数据流中携带的会话标识和qos流标识是所述数据流被封装在gtp-u隧道中时，存储在gtp-u报文头部的。
15.在一个实施例中，所述得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延之后，所述方法还包括：
16.若确定所述网络端到端业务时延超过预先配置的时延阈值，则生成对应的告警信息。
17.在一个实施例中，所述时延包括传输时延和设备处理或转发时延中的至少一种。
18.在一个实施例中，所述用户标识包括pei、supi和gpsi中的至少一种。
19.第二方面，本发明提供一种网络业务时延监测装置，包括：
20.接收模块，用于接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延；
21.处理模块，用于对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延；
22.其中，所述带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延中至少一个还带有用户标识；所述用户标识是所述采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到用户信息、会话信息和qos流配置信息之间的关联关系后，基于所述关联关系回填至各数据流分段时延中的。
23.第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述网络业务时延监测方法的步骤。
24.第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述网络业务时延监测方法的步骤。
25.本发明提供的网络业务时延监测方法、装置、设备及存储介质，通过获取控制面数据和用户面数据并进行关联，可以得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延，从而实现了单终端单业务粒度的时延监测。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明提供的网络业务时延监测方法的流程示意图；
28.图2是本发明提供的5g网路业务时延监测和管理系统逻辑架构示意图；
29.图3是本发明提供的5g pdu session建立、修改和删除的流程示意图；
30.图4是本发明提供的网络业务时延监测装置的结构示意图；
31.图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本
发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.针对现有网络时延测量技术不能满足5g urllc场景的高精度、高实时、业务级时延监测和管理的需求的问题，本发明提供一种解决方案，通过将5g控制面与用户面数据进行关联可以实现单终端单业务粒度的时延监测，以满足5g urllc场景的高精度、高实时、业务级时延监测需求，并实现对时延的精细化管理。
34.图1为本发明提供的网络业务时延监测方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
35.步骤100、接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延；
36.步骤101、对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延；
37.其中，带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延中至少一个还带有用户标识；用户标识是采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到用户信息、会话信息和qos流配置信息之间的关联关系后，基于关联关系回填至各数据流分段时延中的。
38.具体地，本发明实施例提供的网络业务时延监测方法的执行主体可以是数据合成和共享子系统，数据合成和共享子系统和一个或多个采集和分析子系统连接，接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延，并通过对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延。
39.具体地，为了实现单终端单业务粒度的时延监测，本发明实施例中，可以在多个网络节点(例如用户终端、无线接入网侧网元和核心网侧网元等)设置采集点，采集点连接至采集和分析子系统，采集和分析子系统可以是一个或多个，用于接收其所连接的各采集点采集的数据流或信令流，该数据流为网络业务数据交互过程中的数据流，该信令流为各网络节点信令交互过程中的信令流。
40.获取到数据流和信令流之后，采集和分析子系统可以基于各采集点采集各数据流的时间戳计算得到各数据流的分段时延，例如，对于同一数据流，计算各采集点间的时间戳的差值以及各采集点的时间戳分别与数据流发送时间的差值，可以得到各采集点间的分段时延，以及数据流发送端至各采集点的分段时延，其中，上述时延可以包括传输时延和设备处理或转发时延中的至少一种。
41.并且，采集和分析子系统可以对各采集点采集的信令流进行解析，获取到用户信息(例如用户标识或用户临时标识等)、会话信息(例如gtp-u(gprs(general packet radio service，通用分组无线服务)tunnelling protocol-user plane，gprs隧道协议-用户面)隧道端点标识符)和qos流配置信息(例如qfi(qos flow identifier，qos流标识)或qfi与drb(data radio bearer，数据无线承载)的对应关系等)等之间的关联关系，从而根据该关联关系和数据流的相关信息(例如drb、gtp-u隧道标识或qfi等)，得到各数据流分段时延所对应的用户、会话和qos流等，之后可以将用户标识、会话标识和qos流标识回填至数据流分段时延中，发送给数据合成和共享子系统进行合成处理。其中，用户标识可以包括pei
(permanent equipment identifier，永久设备标识)、supi(subscription permanent identifier，用户永久标识)和gpsi(generic public subscription identifier，通用公共用户标识)中的至少一种。
42.需要说明的是，通过多个采集和分析子系统获取各数据流分段时延时，可能存在某一个或多个采集和分析子系统获取的信令流中不包含用户信息的情况，例如，仅获取用户面网元upf(user plane function，用户平面功能)两侧采集点信息的采集和分析子系统就无法从信令流中获取到用户信息，这种情况下该采集和分析子系统发送至数据合成和共享子系统的数据流分段时延中就只带有会话标识和qos流标识，而不带有用户标识。但对于同一数据流，各采集和分析子系统中至少有一个能够获取到用户信息，从而发送至数据合成和共享子系统的各数据流分段时延中至少有一个既带有会话标识和qos流标识，也带有用户标识，由此数据合成和共享子系统可以对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，最终得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延，该网络端到端业务时延可以是整网端到端的业务时延，也可以是各网络节点之间的端到端业务时延。
43.本发明实施例提供的网络业务时延监测方法，通过获取控制面数据和用户面数据并进行关联，可以得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延，从而实现了单终端单业务粒度的时延监测。
44.可选地，所述qos流配置信息包括以下至少一种：
45.qos流标识；
46.qos流标识与drb的对应关系。
47.具体地，本发明实施例中，采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到的qos流配置信息可以包括qos流标识和qos流标识与drb的对应关系中的至少一种，例如对在核心网侧采集到的信令流进行解析可以得到与会话信息相关联的qos流标识，而对在无线接入网侧采集到的信令流进行解析不但可以得到与会话信息相关联的qos流标识，还可以得到qos流标识与drb的对应关系，从而可以根据无线接入网侧采集的数据流中的drb信息得到相应的qos流标识和会话标识。
48.可选地，所述数据流分段时延中的会话标识和qos流标识是采集和分析子系统采集的数据流中携带的，或者采集和分析子系统基于数据流的drb信息和关联关系得到的。
49.具体地，本发明实施例中，数据流在无线接入网和核心网之间传输时，可以在数据流中携带会话标识和qos流标识，从而采集和分析子系统可以从数据流中直接获取到会话标识和qos流标识并回填至数据流分段时延中。
50.当数据流通过空口传输时，可以基于上述会话信息和qos流配置信息之间的关联关系，通过数据流的drb信息得到相应的qos流标识和会话标识，从而采集和分析子系统可以将得到的会话标识和qos流标识回填至数据流分段时延中。
51.可选地，所述数据流中携带的会话标识和qos流标识是数据流被封装在gtp-u隧道中时，存储在gtp-u报文头部的。
52.具体地，数据流在无线接入网和核心网之间传输时，可以被封装在gtp-u隧道中，并在gtp-u报文头部存储会话标识(例如gtp-u隧道标识)和qos流标识，从而采集和分析子系统可以从数据流中直接获取到会话标识和qos流标识并回填至数据流分段时延中。此外，
通过对封装的报文进行统一解析和关联，对不同应用协议均可实现业务级时延计算。
53.可选地，所述得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延之后，所述方法还包括：
54.若确定网络端到端业务时延超过预先配置的时延阈值，则生成对应的告警信息。
55.具体地，本发明实施例中，数据合成和共享子系统在得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延之后，还可以根据时延结果进行时延告警判断，若确定网络端到端业务时延超过预先配置的时延阈值，则生成对应的告警信息。其中，预先配置的时延阈值可以是网络qos配置的阈值或者应用系统配置的阈值，采集和分析子系统可以通过对采集的信令流进行解析得到上述时延阈值，并发送至数据合成和共享子系统，以供数据合成和共享子系统进行告警判断，并定界存在问题的网络端或设备、终端用户、会话和qos流。
56.图2为本发明提供的5g网路业务时延监测和管理系统逻辑架构示意图，如图2所示，该系统包括数据合成和共享子系统以及多个采集和分析子系统。
57.其中，采集和分析子系统包含：数据采集、用户面流处理、时延计算、信令解析、用户信息关联、计算结果生成和系统运维模块，主要负责数据采集分发、用户面gtp-u数据包的处理和qos流关联、qos流内的业务时延计算、5g信令解析、信令中用户信息的获取、用户级信息关联(用户标识、切片标识和会话标识)、业务时延用户信息回填和计算结果生成。
58.数据合成和共享子系统包括：结果合成、用户信息库、问题定界、结果共享、运维管理和前端界面模块，主要负责将采集和分析子系统的分段时延合成为端到端时延结果，并根据业务配置的qos参数中的时延阈值进行告警判断和问题定界，最终通过前端界面进行呈现，同时共享给第三方系统(例如tsn(time sensitive network，时间敏感网络)的cnc(centralized network configuration，集中式网络配置)或5g网络的nwdaf(network data analytic function，网络数据分析功能)等)。
59.通过获取同一会话内同一qos流(qos流在会话内唯一)同一数据流的各采集点的时间戳计算时延，之后再根据信令流中的会话上下文信息进行终端用户信息的回填(例如pei、supi等5g标准中定义的用户标识)，上述系统能够实现pspu(per service per user，单业务单用户)级的时延监控和分析。
60.下面结合5g网络中pdu(protocol data unit，协议数据单元)session建立的端到端流程，对上述系统和上述方法各实施例进行举例说明，图3为本发明提供的5g pdu session建立、修改和删除的流程示意图，如图3所示，pdu session建立、修改和删除的端到端流程中信令流和数据流的获取和关联过程包括如下几个部分：
61.1、【信令流】终端用户注册流程中，采集点可以获取到终端用户标识(pei、supi和gpsi)，存储到采集和分析子系统的实时关联表和数据合成和共享子系统的用户信息库中。
62.2、【信令流】5g-cp(5g-control plane，5g控制平面)首先向5g-up(5g-user plane，5g用户平面)发起会话建立流程，采集点从中可以获取到核心网侧的gtp-u隧道端点标识符、用户标识(supi)、本次建立的qos流配置信息(qfi等)和qos参数(时延阈值等，可用于动态调整告警阈值)，这些信息用于与核心网侧数据流关联时的用户标识回填和时延阈值设置。
63.3、【信令流】5g-cp向ng-ran(ng radio access network，ng无线接入网)发起会话
建立流程，采集点从中可以获取到无线接入网侧的gtp-u隧道端点标识符、用户临时标识(5g-guti(5gglobally unique temporary ue(user equipment，用户终端)identity，全球唯一临时ue标识)，通过查询采集和分析子系统的实时关联表可以得到supi)、本次建立的qos流配置信息(qfi、qfi与drb的对应关系等)和qos参数(时延阈值等)，这些信息用于与无线接入网侧数据流关联时的用户标识回填、qfi到drb维度的时延结果转换和时延阈值设置。
64.4、【信令流】ng-ran通知ue建立会话，并将无线接入网侧映射的信息传输给ue，通过在ng-ran采集数据可以用于计算空口时延(drb维度)。
65.5、【数据流】数据流到达ng-ran或5g-up时，被封装在已经建立好的gtp-u隧道中，gtp-u报文头部会包含gtp-u隧道标识(用于关联会话信息，获取用户信息)和qfi(用于关联会话信息后，关联qos流信息或映射为无线drb维度获取qos参数)，采集和分析子系统在同一qos流内根据ip(internet protocol，网际协议)报文的五元组(源ip、目的ip、源port、目的port、承载类型)和gtp-u的sequence number字段进行请求数据和响应数据的匹配，再按照规定的时间片计算时延，实时输出带有用户标识、会话标识的qos流维度的数据流时延，时延可以分为传输时延和设备处理/转发时延，数据合成和共享子系统根据用户标识、会话标识和qos流标识，并根据时间片进行网络端到端时延合成，并根据网络qos配置的阈值或者应用系统配置的阈值生成对应告警，并定界存在问题的网络端/设备、终端用户、会话和qos流，还可以单用户数生成用户的业务质量分析报告。
66.6、【信令流】会话发生修改时，例如由于终端用户发生过移动导致的数据流传输路径的变化，系统会实时更新对应的信息。
67.7、【信令流】会话删除时，系统中的相关信息会随之删除。
68.下面对本发明提供的网络业务时延监测装置进行描述，下文描述的网络业务时延监测装置与上文描述的网络业务时延监测方法可相互对应参照。
69.图4为本发明提供的网络业务时延监测装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：
70.接收模块400，用于接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延；
71.处理模块410，用于对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延；
72.其中，带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延中至少一个还带有用户标识；用户标识是采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到用户信息、会话信息和qos流配置信息之间的关联关系后，基于关联关系回填至各数据流分段时延中的。
73.可选地，所述qos流配置信息包括以下至少一种：qos流标识；qos流标识与drb的对应关系。
74.可选地，所述数据流分段时延中的会话标识和qos流标识是采集和分析子系统采集的数据流中携带的，或者采集和分析子系统基于数据流的drb信息和关联关系得到的。
75.可选地，所述数据流中携带的会话标识和qos流标识是数据流被封装在gtp-u隧道中时，存储在gtp-u报文头部的。
76.可选地，所述装置还包括：
77.告警模块420，用于若确定网络端到端业务时延超过预先配置的时延阈值，则生成对应的告警信息。
78.可选地，所述时延包括传输时延和设备处理或转发时延中的至少一种。
79.可选地，所述用户标识包括pei、supi和gpsi中的至少一种。
80.在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述装置，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
81.图5为本发明提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communication interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的计算机程序，以执行上述各实施例提供的任一所述网络业务时延监测方法的步骤，例如包括：接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延；对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延；其中，带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延中至少一个还带有用户标识；用户标识是采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到用户信息、会话信息和qos流配置信息之间的关联关系后，基于关联关系回填至各数据流分段时延中的。
82.此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
83.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的网络业务时延监测方法的步骤，例如包括：接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延；对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延；其中，带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延中至少一个还带有用户标识；用户标识是采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到用户信息、会话信息和qos流配置信息之间的关联关系后，基于关联关系回填至各数据流分段时延中的。
84.另一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各实施例提供的任一所述网络业务时延监测方法的步骤，例如包括：接收各采集和分析子系统发送的带有会话标识和qos流标识的数据流分段时延；对带有相同的会话标识和qos流标识的各数据流分段时延进行合成处理，得到带有用户标识和会话标识的qos流维度的网络端到端业务时延；其中，带有相同的会话标识和
qos流标识的各数据流分段时延中至少一个还带有用户标识；用户标识是采集和分析子系统对采集的信令流进行解析得到用户信息、会话信息和qos流配置信息之间的关联关系后，基于关联关系回填至各数据流分段时延中的。
85.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
86.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
87.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。