CN104426803B - 分组传送网中确定网络带宽值的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分组传送网络中确定网络带宽值的方法及装置,本发明在设置的时间段内实时监控基站的分组业务数据流量，计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的PIR值；将多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的CIR值。由于本发明配置网络带宽值时采用的是动态监控的基站的分组业务数据流量，所配置的网络带宽值真实反映了基站在设置的时间段内的分组业务数据流量，减少PTN带宽资源浪费及提高带宽资源分配均衡性。

Description

分组传送网中确定网络带宽值的方法及装置

技术领域

本发明涉及分组传送网领域，特别涉及一种分组传送网络中确定网络带宽值的方法及装置。

背景技术

分组传输网（PTN）是在网际协议（IP）业务和底层光传输媒质之间设置的一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多分组业务的提供。PTN综合考虑分组业务量的统计分布特性，满足分组业务质量和传输效益等因素，根据PTN无线空口最大速率设置了传输平均带宽值，该PTN无线空口最大速率的影响因素包括频谱资源、编码方式以及所采用的天线多输入多输出（MIMO）方式等。

图1为现有技术提供的PTN组环架构图，如图所示，该PTN包括核心层、汇聚层、接入层及基站侧。其中，基站侧由基站（eNode B）组成，与接入层无线连接，接入层由多个PTN路由器环网组成后，接入层通过环网接入到汇聚层中，汇聚层由第二层/第三层（L2/L3）的PTN路由器组成，最终通过环网汇聚到核心层，核心层主要包括第三层PTN，采用的网络实体为信令网关/移动管理设备（SGW/MME）。

根据PTN无线空口最大速率设置的传输平均带宽值如表1所示，对于PTN中基站的不同类型，所采用的传输平均带宽值是不相同的，表1中的传输平均带宽值单位为兆比特每秒（Mb/s）。

表1

在表1中，PTN的分组业务中具体是长期演进（LTE）的分组业务时，其对PTN中的承诺信息速率（CIR，Committed Information Rate）值及峰值信息速率（PIR，PeakInformation Rate）值的网络带宽值配置有具体要求，PTN中的基站按照不同类型，需要按照表2所示的CIR值及PIR值配置，CIR值及PIR值的单位都为Mb/s。需要注意的是，其中的CIR值根据的是PTN中的基站侧对核心层的平均带宽值要求设置，PIR值根据基站侧对接入层带宽峰值要求设置。

表2

目前PTN在对基站按照不同类型进行网络带宽值的配置时是静态的，直接确定基站的类型后按照表2的网络带宽值进行相应配置，而没有根据PTN组网时不同类型的基站占比关系及基站的分组业务数据流量模型配置。表2所示的不同类型基站的网络带宽值为经验值，是保证同一类型的基站在不同情况下均能保证服务质量（QoS）而确定，即使在可能出现的分组数据业务最繁忙的情况下，该基站的带宽预留值依然够用。

这种对PTN的基站根据类型静态分配网络带宽值没有根据当前PTN状况，灵活配置，会存在很大的带宽资源浪费及分配的带宽资源不均衡。举一个典型的例子说明，在PTN中，同一类型的两个位于不同地域的两个基站，其中一个基站的分组业务数据流量明显高于另一基站的分组数据流量，如果按照表2对这两个基站进行网络带宽值配置，则会导致分组数据流量小的基站带宽资源浪费，分组数据流量大的基站带宽资源相对紧缺。即时对同一基站，在不同时间段内对网络带宽值的要求也不同，比如，包括居民小区的区域晚上的分组业务数据流量要高于白天的分明数据流量，因此，该区域的基站在晚上配置的网络带宽值就应该高于在白天配置的网络带宽值。但是，目前对PTN的基站根据类型静态分配网络带宽值则无法达到上述要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种分组传送网络中确定网络带宽值的方法，该方法能够动态对PTN中的基站进行网络带宽值配置，减少PTN带宽资源浪费及提高带宽资源分配均衡性。

本发明还提供一种分组传送网络中确定网络带宽值的装置，该装置能够动态对PTN中的基站进行网络带宽值配置，减少PTN带宽资源浪费及提高带宽资源分配的均衡性。

为达到上述目的，本发明实施的具体是这样实现的：

一种分组传送网中确定网络带宽值的方法，该方法包括：

在设置时间段内实时监控基站的分组业务数据流量，计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；

将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的峰值信息速率PIR值；

将设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的承诺信息速率CIR值。

所述设置时间段为N，N为自然数，对应的多个单位时间分组业务数据流量为：A₁(t),A₂(t),…,A_n(t)，t为监控周期，n为单位时间；

所述计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：∫A_n(t)/T，其中，T为监控周期；

所述计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量为：

所述设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量为：

所述设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值为：

CIR＝1/2*D_avgf,其中，单位时间平均分组业务数据流量记为D_avg，N为设置的时间段，n为设置时间段N内的单位时间。

所述计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：

设置置信概率区间，计算得到设置时间段内的在设置置信概率区间内的多个单位时间平均分组业务数据流量，如果单位时间平均分组业务数据流量满足下述公式，则确认未在置信概率区间内，

且

其中， k为2.03，设置的置信概率区间为95%。

所述设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值进行修正，得到修正值作为为基站配置的承诺信息速率CIR值，进行修正采用下述公式：

计算平稳性系数x：其中将单位时间平均分组业务数据流量记为D_avgr，K为设置的时间段，k为设置时间段K内的单位时间；

其中，

一种分组传送网中确定网络带宽值的装置，该装置包括：监控模块、网络带宽值计算模块及配置模块，其中，

监控模块，用于在设置的时间段内实时监控基站的分组业务数据流量；

网络带宽值计算模块，用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；

配置模块，用于将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的PIR值；将多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的CIR值。

所述设置时间段为N，N为自然数，对应的多个单位时间分组业务数据流量为：A₁(t),A₂(t),…,A_n(t)，t为监控周期，n为单位时间；

所述网络带宽值计算模块，还用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：∫A_n(t)/T，其中，T为监控周期；计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量为：

所述配置模块，还用于设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量为：设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值为：CIR＝1/2*D_avgf,其中，单位时间平均分组业务数据流量记为D_avg，N为设置的时间段，n为设置时间段N内的单位时间。

所述网络带宽值计算模块，还用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：设置置信概率区间，计算得到设置时间段内的在设置置信概率区间内的多个单位时间平均分组业务数据流量，如果单位时间平均分组业务数据流量满足下述公式，则确认未在置信概率区间内，且其中， k为2.03，设置的置信概率区间为95%；

所述设置模块，还用于设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值进行修正，得到修正值作为为基站配置的承诺信息速率CIR值，进行修正采用下述公式：计算平稳性系数x：其中将单位时间平均分组业务数据流量记为D_avgr，K为设置的时间段，k为设置时间段K内的单位时间；其中，

由上述方案可以看出，本发明在设置的时间段内实时监控基站的分组业务数据流量，计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的PIR值；将多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的CIR值。由于本发明配置网络带宽值时采用的是动态监控的基站的分组业务数据流量，所配置的网络带宽值真实反映了基站在设置的时间段内的分组业务数据流量，所以可以减少PTN带宽资源浪费及提高带宽资源分配均衡性。

附图说明

图1为现有技术提供的PTN组环架构图；

图2为基站两天的分组业务数据流量监控图表示意图；

图3为本发明实施例提供的分组传送网络中确定网络带宽值的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的分组传送网络中确定网络带宽值的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

在背景技术中，PTN对基站进行网络带宽值的配置存在很大的带宽资源浪费及分配的带宽资源不均衡的原因是：对PTN的基站根据类型采用表2静态分配网络带宽值，而没有根据当前PTN状况及基站状况灵活的配置。比如图1中，在接入层的环网中假设出口为GE，接入层的基站类型为S111（F+D）基站，则根据表2所示，该基站配置的CIR值为80Mb/s，由于总的基站CIR值不能超过GE出口的CIR值，即其中n为自然数，所以在该PTN中的基站数目不能超过12个，且各个基站所配置的CIR值都相同。这不仅对基站的数目有很强的限制性，对各个基站所配置的CIR值也有很强的限制性，从而带来了PTN的带宽资源浪费及分配的带宽资源不均衡。

因此，本发明在设置的时间段内实时监控基站的分组业务数据流量，计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的PIR值；将多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的CIR值。由于本发明配置网络带宽值时采用的是动态监控的基站的分组业务数据流量，所配置的网络带宽值真实反映了基站在设置的时间段内的分组业务数据流量，所以可以减少PTN带宽资源浪费及提高带宽资源分配均衡性。

对于基站来说，在设定时间段内，比如一天，其分组业务数据流量是波动的，且每天的分组业务数据流量也是有差异性的，如图2为基站两天的分组业务数据流量监控图表示意图，如图所示，在一天之内，该基站白天的分组业务数据流量高于晚上的分组数据业务流量，且该基站的第一天的分组业务数据流量明显高于第二天分组业务数据流量。但是，在更长的时间段内，比如一个星期或一个月内，则基站的分组业务数据流量是稳定的。

本发明假设监控的基站每天分组业务数据流量为A(t)，即是随时间变化的函数。该基站在一天当中的某些时间点分组业务繁忙，出现分组业务数据流量峰值，在某些时间点分组业务数据流量相对较平坦。对于不同的基站来说，其出现分组业务数据流量峰值和分组业务数据流量相对较平坦的时间点不尽相同。因此，在本发明中，就可以由接入层的某些设备，比如PTN路由器监控基站的分组业务数据流量，进而分析所监控的分组业务数据流量，运用相应的数学工具及算法推算出该基站的PIR值及CIR值，以尽可能满足基站的网络带宽需求，减少拥塞，实现更合理的网络带宽规划。

图3为本发明实施例提供的分组传送网络中确定网络带宽值的方法流程图，其具体步骤为：

步骤301、在设置的时间段内实时监控基站的分组业务数据流量，计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；

步骤302、将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的PIR值；

步骤303、将多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的CIR值。

在该实施例中，设置的时间段可以为一个月或一个星期，单位时间为一天，假设监控基站一个月内的第n天t时刻流量，则分别表示为：A₁(t),A₂(t),…,A_n(t)，n为大于等于1小于等于30的自然数，t为大于等于1小于等于24的自然数。采用公式（1）计算得到一天中最大的t时刻分组业务数据流量，也就是日峰值分组业务数据流量，采用公式（2）计算得到一天的平均分组业务数据流量：

公式（1）

公式（2），

其中，T为监控周期，比如24小时。

在该实施例中的步骤302为：根据日峰值分组业务数据流量，采用公式（3）确定为基站配置的PIR值：

公式（3）

在该实施例中的步骤303为：根据平均分组业务数据流量采用公式（4）确定为基站配置的CIR值：

公式（4）

其中，N为设置的时间段，n为单位时间。

在该实施例中，由于一些不可确定的因素，在设置的时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量中，可能会出现异常的单位时间平均分组业务数据流量，这些会对配置的CIR产生一定的影响。因此，本发明采用适当的措施将这些异常的单位时间平均分组业务数据流量排除在外。具体地说，根据格拉布斯准则，只取在置信概率为95%的置信区间内的单位时间平均分组业务数据流量作为有效的单位时间平均分组业务数据流量，其余的则为无效的单位时间平均分组业务数据流量。

在设置的置信区间内的单位时间平均分组业务数据流量采用公式（5）判定得到，如果平均分组业务数据流量满足公式（5）

且

其中， 公式（5）

则认为该平均分组业务数据流量是不在设置的置信区间内的单位值，应该去除。

其中，k为格拉布斯准则系数，与置信区间95%相对应的的k取值为2.03，也就是说，如果单位时间平均分组业务数据流量偏离计算得到的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的2.03倍，则认为不是在置信区间内的单位时间平均分组业务数量流量，则舍弃。在该实施例中，可以单位时间平均分组业务数据流量和多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值进行标准差计算得到修正系数v，修正k后，再判定。

在该实施例中，为了为基站所配置的CIR更准确，对步骤303中的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值进行修正，具体为：

首先，根据公式（6）计算平稳性系数x：

公式（6）；

其中将单位时间平均分组业务数据流量记为D_avgr，K为设置的时间段，k为设置时间段K内的单位时间；

然后，根据公式（7）计算经过修正的CIR值：

公式（7）

其中，

图4为本发明实施例提供的分组传送网络中确定网络带宽值的装置结构示意图，包括：监控模块、网络带宽值计算模块及配置模块，其中，

监控模块，用于在设置的时间段内实时监控基站的分组业务数据流量；

网络带宽值计算模块，用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；

配置模块，用于将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的PIR值；将多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的CIR值。

该装置可以设置在PTN的接入层的PTN路由设备中实现，也可以单独设置在PTN的接入层实现。

在为基站配置网络带宽值时，可以通过软件定义网络（SDN，Software DefinedNetwork）中动态资源调整，可以做到更加实时的调整，能够大大提高PTN带宽的利用率。

在该装置中，所述设置时间段为N，N为自然数，对应的多个单位时间分组业务数据流量为：A₁(t),A₂(t),…,A_n(t)，t为监控周期，n为单位时间；

所述网络带宽值计算模块，还用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：∫A_n(t)/T，其中，T为监控周期；计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量为：

在该装置中，所述配置模块，还用于设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量为：设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值为：CIR＝1/2*D_avgf,其中，单位时间平均分组业务数据流量记为D_avg，N为设置的时间段，n为设置时间段N内的单位时间。

在该装置中，所述网络带宽值计算模块，还用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：设置置信概率区间，计算得到设置时间段内的在设置置信概率区间内的多个单位时间平均分组业务数据流量，如果单位时间平均分组业务数据流量满足下述公式，则确认未在置信概率区间内，且其中， k为2.03，设置的置信概率区间为95%；

所述设置模块，还用于设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值进行修正，得到修正值作为为基站配置的承诺信息速率CIR值，进行修正采用下述公式：计算平稳性系数x：其中将单位时间平均分组业务数据流量记为D_avgr，K为设置的时间段，k为设置时间段K内的单位时间；其中，

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分组传送网中确定网络带宽值的方法，其特征在于，该方法包括：

在设置时间段内实时监控基站的分组业务数据流量，计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；

将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的峰值信息速率PIR值；

将设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的承诺信息速率CIR值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置时间段为N，N为自然数，对应的多个单位时间分组业务数据流量为：A₁(t),A₂(t),…,A_n(t)，t为监控周期，n为单位时间；

所述计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：∫A_n(t)/T，其中，T为监控周期；

所述计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量为：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量为：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值为：

CIR＝1/2*D_avgf,其中，单位时间平均分组业务数据流量记为D_avg，N为设置的时间段，n为设置时间段N内的单位时间。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算得到设置时间段 内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：

设置置信概率区间，计算得到设置时间段内的在设置置信概率区间内的多个单位时间平均分组业务数据流量，如果单位时间平均分组业务数据流量 满足下述公式，则确认未在置信概率区间内，

且

其中， k为2.03，设置的置信概率区间为95%。

6.如权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值进行修正，得到修正值作为为基站配置的承诺信息速率CIR值，进行修正采用下述公式：

计算平稳性系数x：其中将单位时间平均分组业务数据流量记为D_avgr，K为设置的时间段，k为设置时间段K内的单位时间；

其中，

7.一种分组传送网中确定网络带宽值的装置，其特征在于，该装置包括：监控模块、网络带宽值计算模块及配置模块，其中，

监控模块，用于在设置的时间段内实时监控基站的分组业务数据流量；

网络带宽值计算模块，用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量，及计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量；

配置模块，用于将设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量作为为基站配置的PIR值；将多个单位时间平均 分组业务数据流量的平均值的二分之一值作为为基站配置的CIR值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述设置时间段为N，N为自然数，对应的多个单位时间分组业务数据流量为：A₁(t),A₂(t),…,A_n(t)，t为监控周期，n为单位时间；

所述网络带宽值计算模块，还用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：∫A_n(t)/T，其中，T为监控周期；计算得到设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量为：。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述配置模块，还用于设置时间段内的多个单位时间最大分组业务数据流量中的最大业务分组数据流量为：设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值为：CIR＝1/2*D_avgf,其中，单位时间平均分组业务数据流量记为D_avg，N为设置的时间段，n为设置时间段N内的单位时间。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述网络带宽值计算模块，还用于计算得到设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量为：设置置信概率区间，计算得到设置时间段内的在设置置信概率区间内的多个单位时间平均分组业务数据流量，如果单位时间平均分组业务数据流量满足下述公式，则确认未在置信概率区间内，且其中， k为2.03，设置的置信概率区间为95%；

所述设置模块，还用于设置时间段内的多个单位时间平均分组业务数据流量的平均值的二分之一值进行修正，得到修正值作为为基站配置的承诺信息速率CIR值，进行修正采用下述公式：计算平稳性系数x： 其中将单位时间平均分组业务数据流量记为D_avgr，K为设置的时间段，k为设置时间段K内的单位时间；，其中，