城域網規劃方法
2023-09-18 14:55:55 1
專利名稱：城域網規劃方法
技術領域：
本發明屬於網絡規劃領域，更具體地，涉及城域網規劃方法。
背景技術：
信息源及網絡應用的開發與利用的水平是社會信息化程度的重要標誌。目前基於IP的各種公眾信息源日益豐富，適合我國國情的各種中文信息和應用為人們帶來了很大的方便，網絡逐步成為新型媒體；網上證券交易、網絡書店、網上購物、網絡圖書館、網絡訂票系統及各種網絡文化娛樂發明的應用逐步普及，正改變著人們傳統的工作、學習和生活方式，網絡開始步入人們的日常生活，網際網路業務充滿了活力，新業務、新應用不斷出現，而本發明規劃形成的健全高速的城域網網絡為社會的信息化提供了堅實的基礎，為未來更為豐富的網絡應用提供了良好的平臺。隨著寬帶接入的不斷普及，為用戶提供更加優質、低廉的寬帶接入，以及在此基礎上的多元化增值服務，已經成為各電信運營商尋求新增長點的重要選擇，在此背景下，IP城域網的建設成為國內外各級電信運營商投資和競爭的焦點。隨著網絡用戶數量和網絡業務流量的增加，IP城域網網絡的容量需相應的擴容並優化網絡結構以滿足業務需求。城域網網絡帶寬的擴容涉及到大量網絡設備的擴容。如何將有限的投資合理投入到網絡建設中，往往是困擾運營商的一個難題，譬如在一條鏈路的擴容上，帶寬擴容偏大則造成投資浪費、難以產生經濟效益，擴容偏小則不能滿足用戶需求、影響用戶感知。因此，一個準確有效的流量預測模型在城域網網絡建設中非常重要。同時，伴隨著城域網流量的飛速增長，現網許多城域網路由器設備需要進行升級改造。由於升級改造費用較大，且對未來發展有較大影響，需要進行多方面周密合理的論證和規劃。現在，大多數運營商所採用的城域網流量預測方法較為簡單，沒有對用戶和業務峰值時間段進行區分，往往採用的峰值流量直接疊加的方法，此方法準確性較差，難以滿足擴容需求。
發明內容
本申請的發明人考慮到現有技術的上述情況而作出了本發明，本發明的主要目的在於，綜合考慮寬帶城域網內公眾寬帶用戶流量、政企寬帶用戶流量、IPTV流量，採用觀察-分析-假設-驗證-結論的研究方法，基於以城域網設備流量時間曲線為基礎的寬帶城域網流量模型，提出寬帶城域網規劃方法。本發明的實施例將運營商城域網的宏觀流量預測分解為基於時間曲線的多類型用戶流量預測，採取函數模擬法對各類的流量進行分析，從城域網設備BRAS (BroadbandRemote Access Server)、SR (Service Router)的網絡流量曲線入手,分析流量的變化趨勢和規律，然後對網絡流量模型提出一種新的流量函數模型。新的流量模型考慮了不同用戶的行為習慣，通過捕捉用戶行為曲線的流量計算和預測方法，採取函數模擬法對公眾寬帶用戶和政企寬帶用戶的流量進行分析，較以往常用流量預測方法能更準確的預測未來網
絡流量。根據本發明的一個方面，提供了一種城域網規劃方法，包括以下步驟:a、通過城域網網管收集城域網出口峰值流量、BRAS峰值流量、IPTV峰值流量、SR峰值流量，按照以下等式，計算得到各本地網出城域網比例:出城域網比例=城域網出口流量/ (BRAS流量-1PTV流量+SR流量)；b、根據所述出城域網比例，按照以下等式，計算城域網出口峰值流量:城域網出口峰值流量=(BRAS峰值流量-1TV峰值流量+K*SR峰值流量)*出城域網比例，其中，K是BRAS峰值流量與SR峰值流量的比例係數；C、通過城域網網管收集本地網的公眾寬帶用戶數、政企撥號用戶數、以及公眾寬帶峰值用戶數和政企撥號峰值用戶數，按照以下等式，計算得到寬帶用戶在線集中比:寬帶用戶在線集中比=(公眾寬帶峰值用戶數+政企撥號峰值用戶數)/ (公眾寬帶用戶數+政企撥號用戶數)；d、按照以下等式，計算公眾寬帶及政企撥號用戶在線平均使用帶寬:公眾寬帶及政企撥號用戶在線平均使用帶寬=(BRAS流量-1PTV流量)/ (公眾寬帶用戶數+政企撥號用戶數)/寬帶用戶在線集中比；e、依據往期規劃數據，採用流量曲線外推法推算未來幾年的公眾用戶平均使用帶寬。根據本發明的實施例的城域網規劃方法，其中，步驟e包括:通過往期的公眾用戶平均使用帶寬和本期計算得到的公眾用戶在線使用帶寬，做線性歸回模擬，根據曲線外推法求得函數F(η)，並使用所述函數F(η)推算未來幾年內公眾用戶在線平均使用帶寬。根據本發明的實施例的城域網規劃方法，還包括以下步驟:f、根據所述公眾用戶平均使用帶寬函數，推算將來的公眾用戶在線平均使用帶寬，並進而根據預測的寬帶用戶在線集中比和出城域網比例推算出將來的城域網出口流量的預測值。根據本發明的實施例的城域網規劃方法，其中，將K預設為0.748。根據本發明的實施例的城域網規劃方法，在步驟b之前還包括對比例係數K進行比率分析並進行單樣本T檢驗，其包括以下步驟:對比例係數K的樣本進行正態分布檢驗，驗證其是否滿足正態分布；通過對SR的峰值流量比率進行分析，得到加權均值及標準差；將得到的加權均值作為檢驗值進行比例係數K的單樣本T檢驗，檢驗比例K總體均值與得到的加權均值0.748是否存在顯著性差異，給出零假設HO，在置信區間95%時，雙側P大於
0.05，則零假設成立，可以驗證比例K的均值為0.748。根據本發明的實施例的城域網規劃方法，其中，對比例係數K的樣本進行正態分布檢驗的步驟包括:收集每臺SR在當日CR峰值發生時刻的流量與當日峰值流量的比率，在SPSS軟體中做Q-Q圖，通過驗證Q-Q圖上的點分布在期望直線附近而驗證比例係數K的正態分布。根據本發明的實施例的城域網規劃方法，在步驟a之前還包括通過方差齊性檢驗和配對樣本t檢驗檢查，驗證BRAS峰值流量發生時間與CR峰值流量發生時間基本一致，其包括以下步驟:收集BRAS和CR峰值發生時間，通過SPSS的單因素ANOVA分析，將結果查方差齊性檢驗用F值表，若得到F值小於查F值表所得的H).05 (N, N),則驗證BRAS流量峰值發生時間與CR流量峰值發生時間是來自於相同方差的不同總體；經方差齊性檢驗，若兩組數據是來自同一總體的成對數據，再進行兩組數據的配對樣本T檢驗，在置信水平為95%時，雙側概率P =0.9遠大於0.05，則零假設成立，驗證BRAS峰值流量發生時間與CR峰值流量發生時間沒有顯著差異。
根據本發明的實施例的技術方案具有如下主要優點:I)能夠更為準確的預測未來城域網流量，在保障數據業務發展的同時，最大限度地節省城域網網絡帶寬擴容量。2)大幅節約運營商城域網帶寬擴容投資，加強了城域網網絡差異化的寬帶多媒體業務能力，提升社會公眾寬帶提速感知度，具有很好的經濟價值和社會價值。
圖1是以現有的某運營商的城域網為例，網絡向交叉型和全連接型演進的演進過程的示意圖；圖2是示出出口路由器上行總流量的曲線圖；圖 3 是不出運用 SPSS (Statistical Package for the Social Sciences)流量分析軟體進行方差齊性檢驗的示意圖。圖4是示出採用流量曲線外推法推算未來幾年的公眾用戶平均使用帶寬的示意圖。
具體實施例方式下面，通過參照附圖來說明本發明的實施例。圖1是以現有的某運營商的城域網為例，網絡向交叉型和全連接型演進的演進過程的示意圖。目前，骨幹網核心層下連至部分未改造地市城域網出口路由器主要為N*10G鏈路，且網絡結構為口字型，安全可靠性較弱，在網絡鏈路帶寬不斷升級擴容的同時，建議網絡向交叉型和全連接型演進，演進過程如圖1所示。其包括如下演進步驟。演進步驟一:擴容為4條40G/100GE電路時，為網絡安全性和可靠性考慮，將原來的局點口字形連接優化為交叉型連接，城域網出口的每臺設備同時上聯骨幹網的A和B平面。演進步驟二:未來城域網出口擴容為8條40G/100GE電路時，考慮到路由對成性，可以將城域網出口路由器和骨幹網A、B平面之間形成全互聯方式。在該連接方式中，城域網出口兩臺核心出口路由器完全等同，所有路由均可以通過骨幹層核心路由器到出口路由器的電路實現直達，原則上兩臺出口路由器之間除去路由協議流量和故障倒換流量，不會出現其他對穿流量。調整後的網絡結構的安全可靠性有大幅度的提升，能更好的支撐城域網業務的開展。下面，以中國湖北省為例，說明本發明的實施例所採用的技術方案。1、基於時間曲線的流量預測模型1.1總體思路根據城域網網管數據，可以作出BRAS流量與CR (Core Router)流量(城域網出口流量)的時間函數曲線，通過對比分析可以看到，BRAS流量與CR流量出現峰值的時間點相近，因此假設BRAS和CR流量峰值時間一致，選取幾個典型本地網的BRAS峰值時間和CR峰值時間進行對比分析檢驗，通過配對樣本t檢驗檢查，驗證BRAS峰值流量發生時間與CR峰值流量發生時間沒有顯著差異，在做流量分析時可以認為BRAS峰值流量發生時間與CR峰值流量發生時間基本一致，並且取樣本的均值作為下一步驗證的時間採集點。由SR流量的時間函數曲線觀察可發現,流量峰值發生時間與CR流量峰值發生時間不同，但函數曲線呈規律性分布，假設在CR流量峰值發生時的SR流量與SR峰值流量成一固定的比例關係K。選取全省SR在CR流量峰值發生時的流量與峰量數據，做比例分析，觀察離散係數和均值，證實假證成立，並將加權均值作為參考值，對全省SR各自算出的比例值Ki做單樣本t檢驗，驗證加權均值與樣本均值無顯著性差異，可將加權均值作為比例K進行流量測算。1.2峰值流量的觀察與數據的選取由於城域網主要為城域網網內用戶服務，因此，我們選取用來計算流量的源數據均為城域網各設備入流量數據(後文中城域網出口、BRAS、SR等流量的數據採集和預測均以入流量為分析對象)。對全省出口路由器上行總流量做曲線圖，如圖2所示。從圖2觀察可知，城域網出口路由器2012年6月的峰值流量發生在6月27日，下文將主要以6月27日的CR、BRAS, SR、Sff流量作為對象進行分析(驗證BRAS和CR峰值時間的一致性選取6月27日至6月30日的數據)。由BRAS和CR流量曲線圖可以觀察得出，BRAS流量的峰值和CR流量的峰值均出現在每天晚上的20點-23點之間，並且BRAS峰值發生的時間與CR峰值發生的時間差別較小。由IP城域網網管可以得的，6月27日BRAS全省峰值流量合計1205G，而SR全省峰值流量合計為136G，且SR流量在21點-22點間變化不大，對CR峰值時間影響不大，因此，我們假設BRAS峰值發生時間與CR峰值發生時間一致。
下面，說明對BRAS峰值流量發生時間與CR峰值流量發生時間的一致性的方差齊性檢驗。從IP城域網網管截取3各本地網的每臺BRAS的從20點至23點的峰值流量數據，整理得到三個本地網BRAS總流量峰值發生時間為BRAS峰值發生時間
日期本地網I 本地網2 本地網3
2012/06/27 21:15 21:15 21:25 2012/06/28 21:35 21:15 21:25 2012/06/29 21:45 21:50 21:35 2012/06/30 21:30 21:40 20:50截取三個本地網的每臺CR的從20點至23點的峰值流量數據，整理得到三個本地網CR總流量峰值發生時間為CR峰值發生時間
權利要求
1.一種城域網規劃方法，包括以下步驟: a、通過城域網網管收集城域網出口峰值流量、BRAS峰值流量、IPTV峰值流量、SR峰值流量，按照以下等式，計算得到各本地網出城域網比例: 出城域網比例=城域網出口流量/ (BRAS流量-1PTV流量+SR流量)， b、根據所述出城域網比例，按照以下等式，計算城域網出口峰值流量: 城域網出口峰值流量=(BRAS峰值流量-1TV峰值流量+K*SR峰值流量)*出城域網比例， 其中，K是BRAS峰值流量與SR峰值流量的比例係數， C、通過城域網網管收集本地網的公眾寬帶用戶數、政企撥號用戶數、以及公眾寬帶峰值用戶數和政企撥號峰值用戶數， 按照以下等式，計算得到寬帶用戶在線集中比: 寬帶用戶在線集中比=(公眾寬帶峰值用戶數+政企撥號峰值用戶數)/ (公眾寬帶用戶數+政企撥號用戶數)， d、按照以下等式，計算公眾寬帶及政企撥號用戶在線平均使用帶寬: 公眾寬帶及政企撥號用戶在線平均使用帶寬=(BRAS流量-1PTV流量)/ (公眾寬帶用戶數+政企撥號用戶數)/寬帶用戶在線集中比， e、依據往期規劃數據，採用流量曲線外推法推算未來幾年的公眾用戶平均使用帶寬。
2.根據權利要求1的城域網規劃方法，其中，步驟e包括:通過往期的公眾用戶平均使用帶寬和本期計算得到的公眾用戶在線使用帶寬，做線性歸回模擬，根據曲線外推法求得函數F (η)，並使用所述函數F (η)推算未來幾年內公眾用戶在線平均使用帶寬。
3.根據權利要求2的城域網規劃方法，還包括以下步驟: f、根據所述公眾用戶平均使用帶寬函數，推算將來的公眾用戶在線平均使用帶寬，並進而根據預測的寬帶用戶在線集中比和出城域網比例推算出將來的城域網出口流量的預測值。
4.根據權利要求1的城域網規劃方法，其中，將K預設為0.748。
5.根據權利要求4的城域網規劃方法，在步驟b之前還包括對比例係數K進行比率分析並進行單樣本T檢驗，其包括以下步驟: 對比例係數K的樣本進行正態分布檢驗，驗證其是否滿足正態分布； 通過對SR的峰值流量比率進行分析，得到加權均值及標準差； 將得到的加權均值作為檢驗值進行比例係數K的單樣本T檢驗，檢驗比例K總體均值與得到的加權均值0.748是否存在顯著性差異，給出零假設HO，在置信區間95%時，雙側P大於0.05，則零假設成立，可以驗證比例K的均值為0.748。
6.根據權利要求5的城域網規劃方法，其中，對比例係數K的樣本進行正態分布檢驗的步驟包括:收集每臺SR在當日CR峰值發生時刻的流量與當日峰值流量的比率，在SPSS軟體中做Q-Q圖，通過驗證Q-Q圖上的點分布在期望直線附近而驗證比例係數K的正態分布。
7.根據權利要求1、5或6的城域網規劃方法，在步驟a之前還包括通過方差齊性檢驗和配對樣本t檢驗檢查，驗證BRAS峰值流量發生時間與CR峰值流量發生時間基本一致，其包括以下步驟: 收集BRAS和CR峰值發生時間，通過SPSS的單因素ANOVA分析，將結果查方差齊性檢驗用F值表，若得到F值小於查F值表所得的F0.05 (N, N),則驗證BRAS流量峰值發生時間與CR流量峰值發生時間是來自於相同方差的不同總體； 經方差齊性檢驗，若兩組數據是來自同一總體的成對數據，再進行兩組數據的配對樣本T檢驗，在置信水平為95%時，雙側概率P =0.9遠大於0.05，則零假設成立，驗證BRAS峰值流量發生時間與CR峰 值流量發生時間沒有顯著差異。
全文摘要
本發明涉及一種城域網規劃方法，包括通過城域網網管收集城域網出口峰值流量、BRAS峰值流量、IPTV峰值流量、SR峰值流量，計算得到各本地網出城域網比例；根據所述出城域網比例計算城域網出口峰值流量；通過城域網網管收集本地網的公眾寬帶用戶數、政企撥號用戶數、以及公眾寬帶峰值用戶數和政企撥號峰值用戶數，計算得到寬帶用戶在線集中比；計算公眾寬帶及政企撥號用戶在線平均使用帶寬；依據往期規劃數據，採用流量曲線外推法推算未來幾年的公眾用戶平均使用帶寬。本發明能夠更為準確的預測未來城域網流量，在保障數據業務發展的同時，最大限度地節省城域網網絡帶寬擴容量，大幅節約運營商城域網帶寬擴容投資，具有很好的經濟價值和社會價值。
文檔編號H04L12/28GK103200114SQ201310134949
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月18日 優先權日2013年4月18日
發明者李勁, 肖凱文 申請人:湖北郵電規劃設計有限公司