專利名稱：用于優化通信網的負荷的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在具有接入限制的通信網中確定鑒于業務傳輸而被優化的允許閾值的方法和一種具有用于執行這樣的方法的裝置的設備。
在網絡領域中目前最重要的發展是，用于傳輸諸如語音、視頻信息或音頻信息的實時業務的數據網的改進。為此目的，與通常只提供沒有業務質量保證的傳輸(這里在傳輸質量方面也談及“盡力而為(best effort)”)的傳統數據網不同，對于實時業務的傳輸，改進的數據網必須能夠保證遵守業務質量特征。目前的數據網大部分基于分組的轉發或交換，諸如將IP(因特網協議)協議用于數據分組的傳輸的因特網。這樣的數據網也稱為分組網。
用于控制通過分組網所傳輸的通信的傳輸質量，存在不同的方法。這些方法的共同點在于，必須按照現有的帶寬來匹配或降低要傳輸的通信的數據速率。執行這一點的一種可能性是，在通過網絡傳輸的情況下，設置在太高的業務量時導致接入限制的允許控制。于是必須在網絡邊界上登記或記錄要傳輸的數據流。如果網絡內的帶寬足夠可供使用，則為所傳輸的業務進行預留，使得不會由于瓶頸而出現質量損害。這種處理方式具有以下的缺點，即在達到用于許可檢驗的一個或多個極限時拒絕業務流的傳輸請求。
根據經驗，為業務傳輸所預留的帶寬高于由業務實際所利用的容量。在預留帶寬或容量時，通常給出所運送的業務沒有或僅短時間達到的峰值或上限。因此，在大量預留時，業務對網絡的占用通常低于累加的預留。為了達到網絡的較好的負荷，因此與在保守的處理方式的情況下相比經常允許更多的業務通過網絡傳輸，該保守的處理方式使總預留不超出可用的帶寬。在這一點上也談及網絡的超額預訂(Ueberbuchung)，因為要傳輸的業務的額定值或這些業務的預留請求超出可用的帶寬。將所謂的超額預訂因子用作超出的量度，該超額預訂因子相當于聚集的帶寬或容量預留與可用的總容量之比。在保守的方法中該因子最大為1。為了能夠有目的地對網絡進行超額預訂，存在一些啟發式的處理方式，諸如根據定期的測量來支持許可(這里談及基于測量的允許控制(MBAC))，或者遵循所登記的業務與實際要運送的業務之比的經驗值(通常稱為基于經驗的允許控制(EBAC))。
本發明的任務是給出一種用于優化通信網的負荷的系統處理方式。
該任務通過按照權利要求1的方法和按照權利要求9的具有用于執行該方法的裝置的設備來解決。
根據本發明建議將網絡負荷的優化看作優化問題。針對網絡的負荷和在接入限制的范圍內所允許的業務的規定，應考慮以下兩個重要的方面·應通過網絡傳輸盡可能多的業務。換而言之，應盡可能使業務不被允許的概率(以下也稱為阻斷概率)最小化。
·另一方面，要遵守的業務質量特征(例如延遲時間、損耗率等等)的破壞應涉及盡可能少的業務或分組。
這兩個目標互相矛盾，因為一方面在允許太多的業務時傳輸質量受到損害，而另一方面很保守的接入限制導致高的阻斷概率。
根據本發明的優化在于，根據被用于業務的允許的允許閾值來對阻斷概率進行確定和加權，并且同樣根據允許閾值對在傳輸業務時破壞至少一個業務質量特征的概率進行確定和加權。然后，按照這些加權變量來確定所允許的業務的最佳的允許閾值或最佳的極限。例如可以以通過兩個加權概率的相加所產生的曲線的最小值搜索的形式來實施該確定。
直接可以理解的是，當代替所述概率而采用所阻斷的業務份額或具有業務質量特征破壞的業務份額的相應平均值時，本方法類似地起作用。
本發明方法提供用于優化網絡負荷的系統處理方式。這種處理方式例如可以按照企業經濟標準來進行，使得通過優化的允許閾值來給定網絡的優化的工作點。
本發明方法可以以明顯的方式被擴展到不同的業務類別和/或不同類型的業務質量破壞。為此給業務類別或業務質量破壞分別分配自己的權重，并且根據允許閾值確定加權概率的總和。以此方式，在考慮不同的業務類別和/或不同類型的業務質量破壞的情況下，可以優化業務負荷的總費用。
經常有在網絡中針對接入限制確定總負荷的額定極限的情況。這些極限于是通常對應于可用的帶寬。一種保守的處理方式是在預留時遵循該極限，即進行直至該極限的最大預留。在此情況下，破壞業務質量特征的概率實際上會等于零。從這樣的網絡出發，經常改善負荷，在該網絡中利用超額預訂或引入超額預訂因子。在此情況下，可以將本發明方法用于確定最佳的超額預訂因子或最佳的超額預訂。
通過加權，本發明方法擁有與不同的網絡情況或網絡運營商偏愛相匹配的高的靈活性。可以借助加權值或(更靈活地)借助加權函數來進行加權。一種普通的加權是分別相同地安排權重，即實際上相同地評價不允許業務和破壞業務質量特征。但是，通過加權，也可以有效地區分不同的情況。例如可以不同地對不同類型的業務質量破壞進行加權。也可以通過加權來規定不遵守業務質量特征的極限值。例如業務質量特征破壞(例如分組的拒絕)無論如何不應超出2％的概率。于是可以借助加權函數通過以下方式在優化中考慮該條件，即對于具有＞2％的業務質量特征破壞概率的允許閾值，將加權函數設置為很高或等于∞。在此情況下，有意義的是利用不連續的加權函數。
加權以更一般的形式允許在業務質量特征的不遵守或(對于實踐來說更不重要的)阻斷概率的優化時引入邊界條件。在此，例如可以采用像分位數那樣的統計函數。例如平均5％的業務或分組受到業務質量破壞的概率應該小于或等于1％。然后計算所謂的1％分位數，即被分配分布函數的1％的值的事件空間中的值。在給定的情況下，計算最大的允許閾值或超額預訂，對于該最大的允許閾值或超額預訂來說，平均5％的分組破壞業務質量的概率小于或等于1％。為此需要依賴于允許閾值的概率分布，該概率分布例如可以從測量值或通過近似來獲得。由此確定的最大的允許閾值或超額預訂形成極限，使得將加權函數設置為很高或等于∞，由此在優化時強求較小的值。通過該處理方式可以將相對復雜的設定值納入優化中。例如可以通過經濟性的框架條件、例如通過在不遵守某些框架值或框架條件時的合同制裁來給定這些設定值。
本方法也可以被用于通過以下方式自動調節網絡的最佳的業務負荷，即定期地確定最佳的允許閾值，并且自動地相應地調整通信網的接入限制。
按照一種改進方案，將本方法應用于通信網的干擾情況。在此，可以針對干擾情況、即考慮了一種或多種失效的網絡拓撲確定最佳的允許閾值。于是可以將這些結果用于設置用于偵聽失效的冗余容量。在此，例如可以如此來確定接入限制的極限，使得在干擾情況下可以在針對該情況所確定的最佳的工作點或最佳的允許閾值時運行網絡。在該確定中，也可以借助加權來引入邊界條件，使得可以調節在干擾情況下網絡中的業務受到何種最大的損害。以此方式，可以比常規方式更不保守地確定考慮干擾情況并且因此考慮冗余的極限。
本發明主題也包括具有用于執行本發明方法的裝置的設備。例如可以通過用于控制通信網的接入限制的服務器、通過網絡管理系統或業務控制系統來產生這樣的設備。在用于控制接入限制的服務器或所謂的網絡控制服務器的情況下，會具有在獨立的平臺上的實現，該平臺可以與用于允許控制的控制實體、路由器和網絡管理進行通信。由于每個網絡都擁有網絡管理系統，因此也適合于將用于執行本發明方法的功能定位在那里。另一種可能性是業務控制器，該業務控制器通常承擔諸如找到被叫電話用戶的業務特定的功能。
下面在實施例的范圍內借助兩個圖來更詳細地闡述本發明。


圖1示出允許閾值、阻斷概率和業務質量破壞的概率之間的原理關系。
圖2示出具有用于確定最佳超額預訂和用于調節超額預訂因子的本發明裝置的操作人員界面。
圖1中的實線示出阻斷概率，虛線示出破壞業務質量或所謂的Quality of Service(QoS)的概率。根據允許閾值或允許控制的極限示出這兩個變量。當允許閾值趨向零時，阻斷或不允許的概率變得非常高，為此不存在業務質量破壞的風險。在允許閾值非常高時，不遵守業務質量特征的概率急劇上升。而實際上可以操作整個業務，使得在網絡的邊緣處的阻斷概率下降到零。根據本發明在兩個極限值之間確定最佳值，該最佳值在給定的情況下相當于兩條曲線相加的最小值的確定。應鑒于兩個標準、即阻斷和業務質量破壞將網絡的最佳負荷的允許閾值調節到該值。
圖2示出用于調節超額預訂因子的界面。在此，在圖形圖示中，曲線不是示出概率，而是示出費用，即概率已例如按照經濟標準被加權。實線示出阻斷或不允許業務的費用，虛線示出破壞業務質量的那些費用。此外還畫出了兩個曲線的相加，其最小值顯示最佳的超額預訂因子。在下部示出了一個調節條，借助該調節條可以手動地調節超額預訂因子。操作人員可以從他的操作位置出發在他的控制計算機上生成該界面，并且例如借助鼠標點擊和該調節條上的標記的移動根據所顯示的最小值來調整超額預訂因子。
權利要求
1.用于在具有接入限制的通信網中確定鑒于業務傳輸而被優化的允許閾值的方法，其中，-根據所述允許閾值對不允許業務的概率進行確定和加權，-根據所述允許閾值對在傳輸業務時不遵守至少一個業務質量特征的概率進行確定和加權，以及-按照不允許業務的加權概率和不遵守至少一個業務質量特征的加權概率來確定最佳的允許閾值。
2.按權利要求1的方法，其特征在于，-代替不允許業務的概率，根據所述允許閾值對不被允許的業務的份額的平均值進行確定和加權，-代替不遵守至少一個業務質量特征的概率，根據所述允許閾值對不遵守至少一個業務質量特征的業務的份額的平均值進行確定和加權，以及-按照兩個加權平均值來確定最佳的允許閾值。
3.按權利要求1或2的方法，其特征在于，-通過允許超出至少一個被用于接入限制的極限的業務量，能夠進行通信網的超額預訂，以及-確定最佳的超額預訂形式的最佳的允許閾值。
4.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，分別借助加權值或加權函數來進行加權。
5.按權利要求4的方法，其特征在于，借助加權來規定不遵守業務質量特征的極限值。
6.按權利要求4或5的方法，其特征在于，借助加權來規定不遵守業務質量特征的邊界條件。
7.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，-定期地確定最佳的允許閾值，以及-自動地按照所確定的允許閾值來調節通信網的接入限制。
8.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，-應用該方法來提供用于偵聽通信網的干擾的冗余容量。
9.具有用于執行按權利要求1至8之一的方法的裝置的設備。
10.按權利要求9的設備，其特征在于，通過用于控制通信網的接入限制的服務器、網絡管理系統或業務控制系統來產生所述設備。
11.按權利要求9或10的設備，所述設備提供不允許業務的加權概率和破壞至少一個業務質量特征的概率的圖形或文本顯示，并且允許手動地調節允許閾值的超額預訂因子。
全文摘要
本發明在于在具有接入限制的通信網中確定鑒于業務傳輸而被優化的允許閾值。在此，根據允許閾值對不允許業務的概率進行確定和加權。同樣根據允許閾值對在傳輸業務時不遵守至少一個業務質量特征的概率進行確定和加權。然后按照加權概率來針對業務確定最佳的允許閾值。
文檔編號H04L12/54GK101048983SQ200580036311
公開日2007年10月3日 申請日期2005年8月17日 優先權日2004年8月24日
發明者J·查辛斯基, U·瓦特 申請人:西門子公司