一种IPRAN网络接入层设备成环率计算方法与流程

本发明涉及一种IPRAN网络接入层设备成环率计算方法，属于IPRAN网络维护技术领域。

背景技术：

在网络运行过程中，设备是否成环对网络稳定性影响巨大，不成环的设备在单点线路或设备故障发生时可能会影响大量移动业务。网络成环情况，就成为评估网络安全性的重要指标。IPRAN网络经过一段时间的发展，已经成为承载移动网业务的主要网络，一些省级网络规模已达到1.5万网元以上。

传统统计接入网元成环率的主要方法是通过人工判断网元成环情况，并逐一标注每个网元设备，在每个网元标注的基础上进行相关指标的统计，缺乏自动计算网元成环属性的方法。同时，目前采取的人工标注网元统计方式费时费力，数据无法及时更新而且无法保证准确性。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提供了一种IPRAN网络接入层设备成环率计算方法，其能够实现网元成环属性的自动计算，并可生成相关网络状况评估报表。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种IPRAN网络接入层设备成环率计算方法，其特征是，包括以下步骤：

1)采集IPRAN网络资源数据，采集的IPRAN网络资源数据包括IPRAN网元信息、PRAN中继信息和隧道信息；

2)对网络设备进行分层，根据设备型号、网络结构信息对采集到的IPRAN网络设备进行分层；

3)生成网络拓扑，根据采集的网元信息和中继信息将网元进行网络连线，生成本地IPRAN网络的拓扑图；

4)计算接入层设备的成环率，首先对设备成环进行定义，然后通过以下步骤计算接入层设备成环率：41)标注成链网元及环带链网元；42)标记成环网元；43)计算单链长度；44)计算IPRAN网络评估指标；

5)自动统计生成IPRAN网络评估相关报表。

优选地，在步骤1)中，所述IPRAN网络资源数据采集过程为通过IPRAN设备北向接口或通过SNMP协议直连IPRAN网络中各个设备进行相关资源数据的采集。

优选地，在步骤1)中，

所述IPRAN网元信息包括网元名称、设备型号和网元所在机房信息；

所述IPRAN中继信息包括A/Z端网元名称和端口信息；

所述隧道信息包括隧道A/Z端网元名称和LSP参数信息。

优选地，在步骤2)中，对IPRAN网络设备进行分层的过程为：首先确定本地IPRAN网络内2-4台核心设备，并将其网络层次标识为核心层网元，遍历IPRAN网络中隧道集合，将与核心层网元有隧道关系的网元标识为汇聚层网元，IPRAN网络中其它设备自动标识为接入层网元。

优选地，在步骤3)中，生成本地IPRAN网络拓扑图的过程为：根据采集的网元信息和中继信息，将每一个网元作为一个网络节点，每条链路作为网络连线，并将链路两端的网元之间进行连接，从而生成本地IPRAN网络的拓扑图。

优选地，在步骤4)中，

对设备成环的定义为：

接入层设备如存在至少2条完全不重复的路径，最终连接到汇聚层设备，就认为该接入层设备具备成环条件；

步骤41)中标注成链网元及环带链网元的过程为：

将所有接入层设备组成集合NE{N1……Nn},所有链路组成集合LK{L1…Lm},首先在集合NE中的所有网元中找出只有1条链路的网元，这些只有1条链路的网元称为网元叶节点，转移至集合NEno中，并标注该网元的环链属性为“链”，网元叶节点以及与其相连的链路在NE集合及LK集合中去除；然后再从头寻找只有1条链路的网元，将这些网元也标注为叶节点，依次循环执行，直到NE集合中再也没有叶节点为止；

步骤42)中标记成环网元的过程为：

在完成步骤41)的基础上，对于剩余的接入层设备任选其中一个网元，根据该网元的链路数n，放出n只探路蚂蚁，标记为Ant1、Ant2…Antn，其中，n>1；

探路蚂蚁Anti顺着链路上网元依次爬行，每经过一条链路到达对方网元时，将经过的链路在链路集合中去除，当到达的网元在链路集中还有多于1条的链路时，认为该蚂蚁Anti遇到岔路，记录岔路网元，并随机选择1条岔路进行寻路，如果最终到达汇聚设备，则对该蚂蚁进行标记，该蚂蚁寻路结束；如果该蚂蚁到达网元在链路集中没有链路时，则退回至最近的岔路处，随机选择一条未寻找过的岔路进行寻路，当所有岔路都找过时，再回退到次近的岔路处，随机选择一条未寻找过的岔路；依次类推，直至遍历寻找所有的路径，如还未到达汇聚设备，则该蚂蚁丢弃，其中，1<＝i<＝n；

当放出的n只探路蚂蚁中有j只蚂蚁，其中2<＝j<＝n，最终寻找到汇聚设备时，就认为该接入层设备具备成环条件；

对每个不是叶节点的接入层设备，反复使用上述步骤，最终标记出所有成环设备，则剩余接入设备为链带环设备；

步骤43)中计算单链长度的过程为：

将接入层设备集合NE{N1……Nn},链路集合LK{L1…Lm}复原,对于所有标注为“链”或“链带环”的网元，找到与汇聚设备或成环网元有直连链路的，假定为k个，命名为链首网元；k个链首网元分别生成k条链集合，命名为链L1…Lk，将k个链首网元放入各个链集合，并将该网元在NE中去除，该网元互联环网或汇聚设备的链路在LK中去除；

依次在NE中找到与L1…Lk集合中网元有直连中继的属性为链的网元，并将其分别移入L1…Lk集合中，循环执行，则得到了k个链所包含网元的集合；

最后分别统计各个链所包含网元的数量，即得到各个链的长度；

步骤44)中计算IPRAN网络评估指标的过程为：

针对每个本地网计算IPRAN接入层设备成环率：

IPRAN接入层设备成环率＝(成环接入层网元数量/全部接入层网元数量)*100％。

优选地，标注链及环带链网元的具体过程为：

(1)、根据采集到的数据将网元集命名为NE{},链路集命名为LK{}；并分别复制一份NEnew{}和LKnew{}；

(2)、从网元集NEnew{}中的第一个网元开始查找，如果该网元在LKnew{}中只有一条与之相关的链路，那就将该网元标记为成链网元加入NEno{}集合中，并将该网元在NEnew{}中删除，同时将与之相关的链路在LKnew{}中去除，然后再从第一个网元开始查找；如果该网元在LKnew{}中有两条以上相关链路，则继续查找下一网元；

(3)、重复步骤(2),直到查找到NEnew{}中的最后一个网元且该网元在LKnew{}中有两条以上相关链路为止。

优选地，标记成环网元的具体过程为：

在步骤41)执行完毕后的NEnew{}集合中遍历所有网元，针对每个网元执行以下循环操作：

421)、定义LKnew1{}为采集到的全部链路集，遍历LKnew1{}找到与NEi相关的所有链路，针对每条链路，生成一个蚂蚁，并查找到每条链路的对端网元形成END{}以及对应的蚂蚁集ANT{}；

422)、将步骤421)中相关链路在LKnew1{}中去除；

423)、针对END{}中的每一个网元ENDj，及对应ANTj，分别寻找下一个对端网元，将该网元去除，并将下一对端网元加入该蚂蚁的对端网元集ENDj{}，循环执行直至出现以下情况：

a.如果找到的对端网元为汇聚层设备，则该蚂蚁保留，循环结束；

b.如果找不到下一网元，则该网元去除，继续寻找ENDj{}中的下一网元；

c.如果ENDj{}中为空，则该蚂蚁删除，循环结束；

424)、所有蚂蚁都寻路完成，计算剩余蚂蚁的数量，如果剩余蚂蚁的数量>＝2，则该网元Ni是真正成环的网元；

425)所有网元全部遍历后结束。

优选地，对于链长度≥5的链以及关联网元数量≥10的链认为是超长链，需要进行重点整治；在网络调整和扩容时，通过增加光路，将链形结构变为环形结构来提高网络安全性。

优选地，根据IPRAN设备与基站设备关联情况，即可得到每条链所带基站数量，则针对每个本地网计算IPRAN网络的基站成环率：

基站设备成环率＝(成环基站数量/全部基站数量)*100％。

本发明的有益效果是：

通过本发明所述方法，实现了IPRAN资源自动采集、拓扑自动生成、网络设备环链属性自动计算。在此基础上，通过IPRAN设备与基站设备自动关联，可以进一步实现基站保护属性的评估和分析。

本发明将IPRAN网络设备分级为接入层、汇聚层、核心层，根据自动采集的网元和链路生成网络拓扑，实现了资源自动采集、网络拓扑自动生成，网元成环属性自动计算，并可自动生成相关网络状况评估报表，整个过程尽量减少人为干预。

本发明具有以下特点：

通过叶节点分析实现了IPRAN接入层设备单链网元的标记；

通过蚂蚁算法实现了IRPAN接入层设备成环网元的标记；

通过单链、环带链网元发现，实现了IPRAN接入层设备链带环网元的标记；

通过网元属性和链路关系分析实现了IPRAN接入层设备单链长度的计算以及IPRAN接入层设备成环率的计算；

根据IPRAN接入层设备端口IP地址与基站IP地址关联，实现了单链所关联基站设备的统计以及基站成环率的计算；

在现有网络中，以上所有计算过程每日计算统计一次，得到IPRAN网络成环率相关基础数据。自动统计生成网络评估相关报表，可以针对IPRAN网络安全新进行有效的统计和评估。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明进行说明。

图1为本发明的方法流程图；

图2为本地IPRAN网络的网元典型拓扑图；

图3为接入层设备成环示意图；

图4为标注链及环带链网元的方法流程图；

图5为链状网元以及环带链网元标注示意图；

图6为IPRAN网络所有网元均被识别并标注的示意图；

图7为标记成环网元的方法流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，本发明的一种IPRAN网络接入层设备成环率计算方法，它包括以下步骤

1)采集IPRAN网络资源数据

IPRAN网络资源数据的采集是生成IPRAN网络结构的基础。在实际操作中，所述IPRAN网络资源数据采集过程为通过IPRAN设备北向接口或通过SNMP协议直连IPRAN网络中各个设备进行相关资源数据的采集。

采集的IPRAN网络资源数据包括IPRAN网元信息、PRAN中继信息和隧道信息；所述IPRAN网元信息包括网元名称、设备型号和网元所在机房信息；所述IPRAN中继信息包括A/Z端网元名称和端口信息；所述隧道信息包括隧道A/Z端网元名称和LSP参数信息。

为保持数据实时性，每3小时采集一次IPRAN网络资源数据。

2)对网络设备进行分层

根据设备型号、网络结构信息对采集到的IPRAN网络设备进行分层。

对IPRAN网络设备进行分层的过程为：首先确定本地IPRAN网络内2-4台核心设备，并将其网络层次标识为核心层网元，遍历IPRAN网络中隧道集合，将与核心层网元有隧道关系的网元标识为汇聚层网元，IPRAN网络中其它设备自动标识为接入层网元。如：一个本地网内，网元Nk1,Nk2被标识为核心层网元，遍历隧道集合te{}中所有隧道，找到与Nk1或Nk2有隧道关系的网元Nc{}，这些网元标识为“汇聚层”网元。其它设备，Na{},自动标识为“接入层”。

本地网核心设备在一段时期内不会发生变化，其它自动分析的网元属性每天更新一次。

3)生成网络拓扑

根据采集的网元信息和中继信息将网元进行网络连线，生成本地IPRAN网络的拓扑图。

生成本地IPRAN网络拓扑图的过程为：根据采集的网元信息和中继信息，将每一个网元作为一个网络节点，每条链路作为网络连线，并将链路两端的网元之间进行连接，从而生成本地IPRAN网络的拓扑图。

通过采集的网元信息、中继信息，每一个网元都作为一个网络节点，每条链路都作为网络连线，将链路两端网元之间形成连接，可以自动生成本地IPRAN网络的拓扑图，网元典型拓扑如图2所示。

4)计算接入层设备的成环率

对设备成环进行定义：接入层设备如存在至少2条完全不重复的路径，最终连接到汇聚层设备，就认为该接入层设备具备成环条件；

在现网中汇聚层以上设备已经保证全部成环，而接入层设备如存在2条完全不重复的路径，最终连接到汇聚层设备，就认为该接入层设备具备成环条件。如图3所示，A设备为成环，B设备不成环。

计算接入层设备成环率的过程为：

41)标注成链网元及环带链网元

将所有接入层设备组成集合NE{N1……Nn},所有链路组成集合LK{L1…Lm},首先在集合NE中的所有网元中找出只有1条链路的网元，这些只有1条链路的网元被认为不具备成环条件，称为网元叶节点，转移至集合NEno中，并标注该网元的环链属性为“链”，网元叶节点以及与其相连的链路在NE集合及LK集合中去除；然后再从头寻找只有1条链路的网元，将这些网元也标注为叶节点，依次循环执行，直到NE集合中再也没有叶节点为止。

如图4所示，标注链及环带链网元的具体过程为：

(1)、根据采集到的数据将网元集命名为NE{},链路集命名为LK{}；并分别复制一份NEnew{}和LKnew{}；

(2)、从网元集NEnew{}中的第一个网元开始查找，如果该网元在LKnew{}中只有一条与之相关的链路，那就将该网元标记为成链网元加入NEno{}集合中，并将该网元在NEnew{}中删除，同时将与之相关的链路在LKnew{}中去除，然后再从第一个网元开始查找；如果该网元在LKnew{}中有两条以上相关链路，则继续查找下一网元；

(3)、重复步骤(2),直到查找到NEnew{}中的最后一个网元且该网元在LKnew{}中有两条以上相关链路为止。

完成成链网元及环带链网元的标注后，如图5所示，链状网元以及环带链的网元都已被标注,但是，链带环的网元没有被标注。这些网元本身虽然成环，但是到汇聚设备的路径至少有一段只有一条，因此，这些网元也应为不成环网元，需进一步计算来剔除链带环的网元。

42)标记成环网元

在完成步骤41)的基础上，对于剩余的接入层设备任选其中一个网元，根据该网元的链路数n，放出n只探路蚂蚁，标记为Ant1、Ant2…Antn，其中，n>1。

探路蚂蚁Anti顺着链路上网元依次爬行，每经过一条链路到达对方网元时，将经过的链路在链路集合中去除，当到达的网元在链路集中还有多于1条的链路时，认为该蚂蚁Anti遇到岔路，记录岔路网元，并随机选择1条岔路进行寻路，如果最终到达汇聚设备，则对该蚂蚁进行标记，该蚂蚁寻路结束；如果该蚂蚁到达网元在链路集中没有链路时，则退回至最近的岔路处，随机选择一条未寻找过的岔路进行寻路，当所有岔路都找过时，再回退到次近的岔路处，随机选择一条未寻找过的岔路；依次类推，直至遍历寻找所有的路径，如还未到达汇聚设备，则该蚂蚁丢弃，其中，1<＝i<＝n。

当放出的n只探路蚂蚁中有j只蚂蚁，其中2<＝j<＝n，最终寻找到汇聚设备时，就认为该接入层设备具备成环条件。

对每个不是叶节点的接入层设备，反复使用上述步骤，最终标记出所有成环设备，则剩余接入设备为链带环设备。

如图7所示，标记成环网元的具体过程为：

在步骤41)执行完毕后的NEnew{}集合中遍历所有网元，针对每个网元执行以下循环操作：

421)、定义LKnew1{}为采集到的全部链路集，遍历LKnew1{}找到与NEi相关的所有链路，针对每条链路，生成一个蚂蚁，并查找到每条链路的对端网元形成END{}以及对应的蚂蚁集ANT{}；

422)、将步骤421)中相关链路在LKnew1{}中去除；

423)、针对END{}中的每一个网元ENDj，及对应ANTj，分别寻找下一个对端网元，将该网元去除，并将下一对端网元加入该蚂蚁的对端网元集ENDj{}，循环执行直至出现以下情况：

a.如果找到的对端网元为汇聚层设备，则该蚂蚁保留，循环结束；

b.如果找不到下一网元，则该网元去除，继续寻找ENDj{}中的下一网元。

c.如果ENDj{}中为空，则该蚂蚁删除，循环结束；

424)、所有蚂蚁都寻路完成，计算剩余蚂蚁的数量，如果剩余蚂蚁的数量>＝2，则该网元Ni是真正成环的网元；

425)所有网元全部遍历后结束。

成环网元标记结束后，如图6所示，所有成环网元、单链网元、环带链网元、单链网元均被识别并标注。

43)计算单链长度

将接入层设备集合NE{N1……Nn},链路集合LK{L1…Lm}复原,对于所有标注为“链”或“链带环”的网元，找到与汇聚设备或成环网元有直连链路的，假定为k个，命名为链首网元；k个链首网元分别生成k条链集合，命名为链L1…Lk，将k个链首网元放入各个链集合，并将该网元在NE中去除，该网元互联环网或汇聚设备的链路在LK中去除；

依次在NE中找到与L1…Lk集合中网元有直连中继的属性为链的网元，并将其分别移入L1…Lk集合中，循环执行，则得到了k个链所包含网元的集合；

分别统计各个链所包含网元的数量，即得到各个链的长度。

44)计算IPRAN网络评估指标

针对每个本地网计算IPRAN接入层设备成环率：

IPRAN接入层设备成环率＝(成环接入层网元数量/全部接入层网元数量)*100％。

对于链长度≥5的链以及关联网元数量≥10的链认为是超长链，需要进行重点整治；在网络调整和扩容时，通过增加光路，将链形结构变为环形结构，提高网络安全性。

根据IPRAN设备与基站设备关联情况，即可得到每条链所带基站数量，则针对每个本地网计算IPRAN网络的基站成环率：

基站设备成环率＝(成环基站数量/全部基站数量)*100％。

在现行IPRAN网络中，以上所有计算过程每日计算统计一次，得到IPRAN网络成环率相关基础数据，在通过网络评估相关报表进行自动统计，可以针对IPRAN网络安全新进行有效的统计和评估。

目前该算法已在山东联通传输综合网管成功实施，并取得了良好的效果，对IPRAN网络结构合理性、无线基站承载保护情况评估，IPRAN网络优化提供了实时有效的支撑手段。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。