一种通信网络数据流量测量方法技术

本发明专利技术公开了一种通信网络数据流量测量方法，属于计量方法领域。该方法步骤如下：S1：接入待测量的通信网络；S2：与目标服务器进行数据传输，传输过程中将数据流量监控模块嵌入网卡驱动程序中，在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包；S3：解析捕捉到的数据包包头；S4：根据数据包类型、特征和标识，对目标层中的数据包进行累计，得到上网数据流量测量数据。本发明专利技术直接在数据通道上获取通信网络数据流量测量数据，具有极高的准确性和可重复性。

Method for measuring data flow of communication network

The invention discloses a method for measuring data flow in a communication network, belonging to the field of metering methods. The method includes the following steps: S1: communication network access to be measured; S2: data transmission and transmission in the process of the target server, data flow monitoring module embedded in network card driver, capture Internet data traffic in the process of measurement data packets on the data channel; S3: packet header data analysis: according to the S4 capture; packet type, feature and identification of the target layer, the data packets for the cumulative data flow measurement data obtained on the internet. The invention directly acquires communication network data flow measurement data on the data channel, and has high accuracy and repeatability.

【技术实现步骤摘要】
一种通信网络数据流量测量方法
本专利技术属于计量方法领域，具体涉及一种通信网络数据流量测量方法。
技术介绍
随着国内移动通信网络发展，基于2G(GPRS，CDMA)，3G(WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA)，4G(TD-LTE，FDD-LTE)和WIFI的移动数据业务得到广泛应用，移动通信运营商收费是以移动通信过程中产生的上网数据流量的大小作为依据，移动通信运营商的数据流量计算系统和计费系统属于贸易结算设备范围。按照《计量法》规定，贸易结算设备应列入强制计量范围。同时随着使用移动通信网络数据业务的用户数量不断增加，移动通信网络上网数据流量的计量准确性问题也成为公众关心的焦点。但是目前缺乏对移动通信运营商上网数据流量进行计量的装置，因此，质检计量系统无法对移动通信运营商上网数据流量计量进行有效监督。目前用户普遍使用在手机等无线终端使用上网数据流量测量软件进行上网数据流量测量。此类软件是利用系统提供的接口函数来获得上网数据流量，由于存在系统其他软件干扰、数据包丢失和重传等问题，造成测量的上网数据流量和移动通信运营商处测量结果偏差很大。现有技术中，相关方案如下：中国专利技术专利201210105349.2公开了一种自适应的终端网络流量校正方法，该方法根据动态调整应用程序权值以及本地应用程序流量占总流量的比重来计算总流量对应的校准流量，达到结果终端测量结果与移动通信运营商处测量结果差距过大问题。该方案缺点是在校正过程中需要从云端获取并更新应用程序的权值，并定时维护更新该应用程序权值，权值大小直接影响测量结果，若权值不合理，会加大与移动通信运营商处测量结果差距。权值获取是按月从移动通信运营商查询真实流量后计算产生，只能每月更新一次，缺乏实时性。校正过程会产生额外数据流量。中国专利技术专利201410024704.2公开了一种网络终端的数据流量测量方法，该方法具有以下缺点：(1)该方法使用筛选模块筛选出广域网传输的网络数据包用于统计模块统计数据流量，数据在进入广域网传输前需按照网络协议进行封装打包，封装打包过程会加上各层网络协议包头，封装打包完毕的数据包由用户数据和各个网络协议包头构成。移动通信运营商数据流量计费网关根据数据流量计费规范，对接收到的数据包进行网络协议分层解析，解析到某一网络协议层后进行数据流量测量计费，即对剩下未解析部分的网络协议包头和用户数据一并进行数据流量测量计费。该方法未考虑在哪一层进行数据流量测量，造成数据流量测量口径与移动通信运营商测量口径不一致，由此引起测量结果和移动通信运营商测量结果差距。(2)该方法在分流模块中根据数据样本特征信息将一系列数据样本分为若干股数据流，并对每一股数据流一次进行若干次维持操作和一次终止操作，系统会产生额外开销，并在操作过程中会引人额外数据流量，带来不可预见的数据流量测量误差。(3)该方法通过数据流的特征信息，计算数据流的流量偏差值，来修正原始数据流量，该算法难以保证数据流量测试结果和移动通信运营商数据流量测量结果更趋接近。(4)该方法目的是使用户能从终端准确了解数据流量使用情况，减少向移动通信网络运营商查询的麻烦。该方法难以复现同一数据流量测试场景，不能满足计量的重复性和稳定性要求。总体而言，当前的现有技术中存在如下问题：(1)无法直接获取移动通信网络上网数据流量测量数据，为使测量结果接近于运营商测量结果，需要采用加权算法和修正算法来计算最终流量测量结果，该计算过程会引入误差，造成测量结果和移动通信运营商测量结果差距进一步扩大。(2)未考虑在哪一网络协议层进行数据流量测量，造成数据流量测量口径与移动通信运营商测量口径不一致，由此引起测量结果和移动通信运营商测量结果有较大差距。(3)难以复现同一数据流量测试场景，不能满足计量的重复性和稳定性要求不能提供稳定的测试，不能重复多次再现测试结果。(4)方法只限于理论，未在实际硬件上予以实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种通信网络数据流量测量方法，该装置可以完成2G(GPRS,CDMA),3G(WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA)和4G(TD-LTE，FDD-LTE)制式下移动通信网络和WIFI上网数据流量测量。本专利技术所采用的具体技术方案如下：通信网络数据流量测量方法，步骤如下：S1：接入待测量的通信网络；S2：与目标服务器进行数据传输，传输过程中将数据流量监控模块嵌入网卡驱动程序中，在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包；S3：解析捕捉到的数据包包头；S4：根据数据包类型、特征和标识，对目标层中的数据包进行累计，得到上网数据流量测量数据。本专利技术中，数据通道是指数据传输过程中数据包流经的路径，例如PPP模式下的Linux设备文件标准接口Read()、Write()、ioctl()，USB接口WIFI模块下的Socket标准API。在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包是指捕捉在测量过程中通过数据通道传输的所有数据包。作为优选，所述的数据流量监控模块为用于监控数据流量的钩子程序。作为优选，所述的数据传输采用数据下载方式。作为优选，数据传输过程中，采用多次下载同样大小文件。本专利技术的另一目的在于提供一种通信网络数据流量计量方法，步骤如下：通过通信网络接入通信数据运营商，再从服务器下载标准数据包文件；按上述方法测量下载该文件产生的流量，然后与通信数据运营商流量计费系统测量的数据流量进行比较，得到两者间的数据偏差，根据偏差值大小判断计费系统的准确性。本专利技术的又一目的在于提供一种通信网络数据流量测量装置，包括接入模块：用于接入待测量的通信网络；监控模块：用于与目标服务器进行数据传输，传输过程中将数据流量监控钩子程序嵌入网卡驱动程序中，在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包；解析模块：用于解析捕捉到的数据包包头；统计模块：用于根据数据包类型、特征和标识，对目标层中的数据包进行累计，得到上网数据流量测量数据。作为优选，所述的解析模块和统计模块运行于Linux系统中。基于前述的通信网络数据流量测量方法，本专利技术针对不同的通信网络种类，提供了三种优选的实现方式，具体如下：第一种通信网络数据流量测量方法，适用于通信网络为2G、3G或PPP模式4G网络；其步骤为：初始化信号通知机制和共享内存机制，加载用于监控网卡工作状态的第一钩子程序，加载启动内核和用于监控网卡驱动程序中数据流量的第二钩子程序，监控数据通道中的所有网络操作，同时调用AT指令初始化拨号参数、模块通信参数和网络类型参数并加载配置，调用串口工作台进程，进入联网模式；利用嵌入在网卡驱动程序中的第二钩子程序，在与目标服务器进行数据传输过程中，在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包；解析捕捉到的数据包包头，根据数据包类型、特征和标识，对目标层中的数据包进行累计，得到上网数据流量测量数据。第二种通信网络数据流量测量方法，适用于通信网络为USB接口下的TD-LTE4G网络或FDD-LTE4G网络；其步骤为：初始化设置TD-LTE或FDD-LTE流量模式下的信号通知机制和共享内存机制，加载用于监控4G流量的钩子程序，调用IFCONFIG命令加载初始化网卡设备，注册到NETDevice列表，同时调用AT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信网络数据流量测量方法，其特征在于，步骤如下：S1：接入待测量的通信网络；S2：与目标服务器进行数据传输，传输过程中将数据流量监控模块嵌入网卡驱动程序中，在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包；S3：解析捕捉到的数据包包头；S4：根据数据包类型、特征和标识，对目标层中的数据包进行累计，得到上网数据流量测量数据。

【技术特征摘要】
1.一种通信网络数据流量测量方法，其特征在于，步骤如下：S1：接入待测量的通信网络；S2：与目标服务器进行数据传输，传输过程中将数据流量监控模块嵌入网卡驱动程序中，在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包；S3：解析捕捉到的数据包包头；S4：根据数据包类型、特征和标识，对目标层中的数据包进行累计，得到上网数据流量测量数据。2.如权利要求1所述的通信网络数据流量测量方法，其特征在于，所述的数据流量监控模块为用于监控数据流量的钩子程序。3.如权利要求1所述的通信网络数据流量测量方法，其特征在于，所述的数据传输采用数据下载方式。4.如权利要求1所述的通信网络数据流量测量方法，其特征在于，数据传输过程中，传输的数据包为固定大小的标准文件。5.一种通信网络数据流量测量装置，其特征在于，包括接入模块：用于接入待测量的通信网络；监控模块：用于与目标服务器进行数据传输，传输过程中将数据流量监控钩子程序嵌入网卡驱动程序中，在数据通道上捕捉上网数据流量测量过程中的数据包；解析模块：用于解析捕捉到的数据包包头；统计模块：用于根据数据包类型、特征和标识，对目标层中的数据包进行累计，得到上网数据流量测量数据。6.如权利要求5所述的通信网络数据流量测量装置，其特征在于，所述的解析模块和统计模块运行于Linux系统中。7.一种通信网络数据流量测量方法，所述的通信网络为2G、3G或PPP模式4G网络；其特征在于，初始化信号通知机制和共享内存机制，加载用于监控网卡工作状态的第一钩子程序，加载启动内核和用于监控网卡驱动程序中数据流量的第二钩子程序，监控数据通道中的所有网络操作，同时调用AT指令初始化拨号参数、模块通信参数和网络类型参数并加载配置，调用串口工作台进程，进入联网模式；利用嵌入在网卡驱动程序中的第二钩子程序，在与目标服务器进行数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，陈婧，陈习权，韩海林，侯升平，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33