确定置信界限的方法

专利名称：确定置信界限的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定电信网络单元的置信界限的方法，该方法包括下列步骤将预定期内通过网络单元进行的数据传输连接数存储到数据库中；确定描述网络单元中错误操作数相对于数据传输连接数的变量的值；和设定描述网络单元中错误操作的相对数的变量的目标值。
在大型电信网中，运行良好的网络管理系统是网络运行的可靠性的一个重要的先决条件。网络管理系统的作用在无线电信网中尤为重要，在这种电信网中，移动台(MS)与固定网络单元(如基站(BTS))之间的无线接口通常是数据传输连接最不可靠的对干扰最为敏感的部位。随着移动通信网越来越普及，对网络所要扩展的服务范围和更高的容量当然会提出越来越高的要求。这样又增加了网络运营者所管理的网络单元数；大型移动网可包括成千上万的逻辑网络单元。
这对网络管理系统提出了高要求。网络运营者最好在某一位置必须能监测和控制网络容量和网络单元。此外，关于网络单元操作的数据(即单元的负载、通过单元进行的数据传输类型以及单元中的任何错误)在预定区间内必须有效。这些数据被存储到网络管理系统的数据库中，它们用来确定描述各单元的操作的各种指示符的典型值。
为了检测到运行不良的网络单元，网络运营者设定了描述各种错误情况的指示符的阈值；根据指示符的类型，指示符的值在正常情况下不能高于或低于这些阈值。介于阈值之间的可接受的指示符的值称为置信区间。对于各网络单元的各指示符，规定了各自的置信界限，如果超出界限，则向网络管理系统发送一个通知。这样就可以监测到各种错误情况以及运行不良的网络单元。
上述方案的问题在于为各指示符所设定的置信界限被定义成一个固定值。首先，各种网络单元类型通常都被给定相同的必要时运营者可根据具体网络改变的固定置信界限。然而，当采用固定置信界限时，无法考虑由于业务量变化的特殊情况。如果不太忙的网络单元被给定与繁忙的网络单元相同的置信界限，那么，甚至稍稍超出正常个数的错误的范围都会导致不太忙的网络单元发出出错通知，这是因为错误情况数是按总业务量的百分比来计算的。通常，统计重合比网络单元中的真正错误更可能造成这种出错通知。另一方面，各网络单元每小时各自的置信界限的设置也很麻烦，而且还需要有关不同网络单元以及通过它们所发送的业务量的详细信息。
本发明的目的在于，提供一种可以解决上述问题的方法。利用这样一种方法可以达到本发明的目的，该方法其特征在于，为目标值设定一个置信界限，置信界限与目标值的偏差随数据传输连接数而变化。
根据本发明的一种优选实施方式，设定目标值的置信界限，置信界限与目标值的偏差或是随数据传输连接数的增加而变小，或是随数据传输连接数的减少而变大。根据本发明的另一种优选实施方式，为某一时间单位内通过网络单元进行的数据传输连接设定一个低限值，必须在超出该低限值后才能为目标值设定置信界限。根据本发明的又一种优选实施方式，对于每天每小时，确定与具体网络单元相关的描述网络单元中错误数的变量的目标值，并确定该目标值的置信界限，以及确定描述一小时内网络单元中每时间单位的错误操作数的变量的值。
本发明基于设定描述网络单元中错误操作的指示符的置信区间，置信区间的长度由通过网络单元发送的业务量所确定。因此，当业务量增大时，置信区间变短，从而使得可更快地响应有关繁忙的网络单元的错误情况。当业务量减小时，置信区间变长，这将减少不太忙的网络单元的误报警数。
本发明的方法的优点在于明显地提高了网络单元的监测中网络管理的可靠性，这是因为，置信界限使得可更好地考虑到业务量的变化，这将大大减少误报警数。再者，本发明的方法简化了运营者的工作，这是因为，确定置信界限所需的所有信息可从收集到数据库中的统计数据中获得，从而使得可自动确定置信界限，而无需网络运营者具有有关各网络单元的操作环境的详细信息。根据本发明的一种优选实施方式，在网络管理系统中，为了修改收集到数据库中的更新间隔无需进行复杂的改动；在每一监测期之后测量指示符的值就足够了。另一种优选实施方式还具有这样的优点可以比以前更快地将网络单元中的错误情况通知给网络运营者。
下面，将结合优选实施方式并参照附图来详述本发明，其中

图1说明了电信网的网络管理系统和属于该网络的组成部分；图2是说明根据本发明的优选实施方式的上置信界限的形成的线图；图3a、3b和3c说明了不同业务量的网络单元的上置信界限的形成；图4是说明根据本发明的优选实施方式的上置信界限的形成的流程图；和图5是表示时间和说明监测期与根据本发明的优选实施方式的置信界限的对照的线段。
参照图1，详述了移动通信系统中典型的网络管理系统。不过，本发明并不局限于无线电信网，本发明的方法可应用于任何电信网中。
图1示出了典型的集中式网络管理系统(NMS)，该系统通过数据通信网(DCN)与各种网络单元通信。现有技术了解各种实现数据通信网的方法，例如电路交换PCM(脉码调制)连接、分组交换网或OSI类局域网。网络管理系统用于控制和监测移动业务交换中心(MSC)及与其连接的访问者位置寄存器(VLR)；归属位置寄存器(HLR)，通常它还包括设备标识寄存器(EIR)和论证中心(AC)；基站控制器(BSC)；变码器和子复用器(TCSM)；和基站BTS。此外，网络管理系统还可以控制一些实际上不属于移动通信网的功能的网络单元，例如短消息业务中心(SMSC)或智能网的业务控制点(SCP)。网络管理系统NMS可以控制成千上万的各种网络单元，它通常包括多个服务器(S1，S2)和提供用户接口的工作站(WS1-WS3)。通常，至少一个服务器被预定为数据库(DBS)，用于存储描述网络单元的操作的测量数据。网络管理系统的组成部分可以很好地通过例如局域网(LAN)互连。
在移动通信系统中，数据传输连接中最不可靠的部分是移动台MS与基站BTS之间的无线接口。因此，对网络管理而言，最为重要的是能尽可能可靠又快速地检测到运行不良的基站。基站的操作可利用根据存储在网络管理系统中的测量数据所确定的各种统计的指示符来监测。这些指示符的一个例子是相对于通过基站进行的数据传输连接的总业务量的丢失呼叫比率(DCR)。在统计上足够的监测期内(一般为几周内)，可将每小时的有关各网络单元的操作的数据收集到网络管理系统的数据库中。每一新的测量都将更新指示符的值，为此从计算结果中去掉最初的测量结果，代之以加入最新的测量结果。这样，使得可产生基于移动平均的指示符的值。
下面，通过与基站的监测有关的例子来描述本发明，尽管显然对熟练技术人员而言本发明可应用于任何网络单元的监测。在本发明的应用的这一例子中，目的在于检测所有基站中运行不良或有错误的基站。该方法基于这样的事实通过基站进行的一定百分比的呼叫因各种原因无意识地被丢失。这一百分比通常不是固定的，因此，为了能进行统计上合理的监测，要形成这样的置信区间，在该区间内必须保持该百分比。如果丢失呼叫的相对数超出这些界限，则可能认为基站的操作偏离正常情况。因此，本发明的这种方法可称作百分比区间估算。
当考查基站的操作时，实际上所关心的焦点在于，丢失呼叫数显然不应超出正常值。比正常情况小的丢失呼叫的百分比通常不会给网络管理带来问题。因此，为了简化本发明的描述，只讨论本发明的方法中上置信界限的形成，尽管显然还可以应用类似的方法确定下置信界限。
在进行统计上重要的基站的DCR指示符的研究中，第一步是要确信每时间单位有足够数量的呼叫已通过基站进行。这可以例如根据网络管理系统的数据库来确认，该数据库包括在足够长的时间段内(一般为几周内)每小时一次所收集的有关各网络单元的操作的信息。如果只有特别少的几个呼叫(例如每小时不到10个)，那么统计分析的可靠性被降低，因此仅一个丢失呼叫都可能使DCR指示符的值大大提高。
通过将移动通信系统的直接的移动发端／移动终端的业务信道分配(Tch norm seiz，业务信道正常占用)与越区切换情况下进行的那些业务信道分配(Tch ho seiz，业务信道越区切换占用)相加，就可以确定每时间单位的呼叫总数。根据本发明的一种优选实施方式，根据公式1来确定各种指示符的上置信界限UCL=p+zα/2p(100-p)/n-------(1.)]]>其中UCL=上置信界限p=为其计算置信界限的阈百分比zα／2=用于确定置信区间的长度的系数n=事件总数。当然，应用相应的公式2同样可以确定指示符的下置信界限LCL=p-zα/2p(100-p)/n--------(2.)]]>其中LCL=下置信界限。
显然，对熟练技术人员而言，在网络管理系统中，除了相应的指示符外，还可以使用直接给出错误情况数的指示符或其他类似的指示符。从本质上已知的某种意义上讲，计算这些指示符的置信界限所用的公式不同于上述公式。
当上述公式1应用于前面所描述的例子用以确定基站的上置信界限时，变量n代表上述业务信道分配的总数(Tch norm seiz+Tch ho seiz)。首先，阈百分比p最好对所有基站而言都相同，并且当移动通信运营者需要时，他可以例如根据关于业务量和容量的最新预测来改变该百分比。界限百分比p必须充分接近DCR指示符的典型值，以保证有关错误操作的观察是可靠的。用于确定置信区间的长度的系数zα／2利用网络管理系统按下述方式来设定。
通过从网络管理系统的数据库中检索出计算中所需的值，每小时计算一次DCR指示符的值。首先，计算出通过基站所建立的数据传输连接中的业务信道上的丢失呼叫数。在计算中，要考虑一直从移动台MS与基站BTS之间的无线接口到移动业务交换中心MSC的业务信道的形成。因此，丢失呼叫总数(Tch fail all)包括基站BTS、基站控制器BSC、变码器TRSM和移动业务交换中心MSC中以及它们之间的接口中所出现的所有错误操作。DCR指示符的值利用公式3按丢失呼叫与业务信道分配的比率来计算DCR=100*Tch_fail_all／(Tch_norm_seiz+Tch_ho_seiz) (3．)根据本发明的一种优选实施方式，对于比业务量较小的基站更繁忙的基站，设定更精确的置信界限。这可以补偿出错通知中出现的任何统计差错并有利于确保只在真正有问题的情况下才产生出错通知。再者，对移动运营者而言，尤其当涉及繁忙的网络单元时及时发现错误是很重要的。置信界限根据业务量利用常系数zα／2来设定。常量zα／2的值可以很好地根据基站所用的业务信道的平均数来确定。为此，例如可采用业务指示符，该指示符的值可根据几周内每小时所用的业务信道的平均数来确定。当业务指示符的值例如小于1时，常量zα／2得到值3。而如果业务指示符的值大于10，则为常量zα／2所设定的值可以是比如1。这些仅仅是移动运营者可根据需要为常量zα／2设定的值的一些例子。
图2中的线图说明了具有不同业务量的基站的上置信界限的形成原理。利用起始于原点的恒定斜率的实线所表示的业务指示符描述了业务量的增加。图中利用恒定值的虚线描述了用于计算上置信界限的阈百分比p。这可以被认为是表示为所有基站首先设定的DCR指示符的目标值(DCR target)。然而，由于测量到的实际DCR指示符的值并不是恒定的，因此它可在上置信界限UCL(如图中阶梯虚线所示)所规定的范围内变动。上置信界限UCL与阈百分比p之间的区域的宽度(即所允许的DCR指示符的向上变动范围)可通过改变常量zα／2的值来调整。如图2中所示，业务量越小，上置信界限UCL与阈百分比p之间的区域的宽度越大。这可以通过规定常量zα／2一个高值例如上例中的3来达到。当业务指示符的值超出预定阈值时，将常量zα／2的值例如减小到2．5，如图2中的逐步递减的与阈百分比p更接近的UCL的值所示。当业务指示符的值再增大时，UCL的值逐步递减一直到业务指示符达到一个新的预定阈值。因此，在基站的业务量特别大的几个小时内，所允许的DCR指示符的向上变动范围很小，因而在正常量的丢失呼叫中甚至较小的百分比偏差都会引起报警。
在图3a-3c中，利用一些线图举例说明了具有不同业务量的基站的上置信界限的形成。线图的纵轴表示丢失呼叫与所有呼叫的比率，而横轴表示每周的某天某小时的测量。在所有这些图中，阈百分比p被给定了相同的值(1．5)，从而使得可以清楚地看出上置信界限的形成的区别。先看图3a，它是一个基于这样一个基站的测量数据的例子该基站具有相对较高的值(约9)的业务指示符，也就是说，所讨论的基站相当忙。于是，常量zα／2得到较小的值，因此，如公式1中所述，上置信界限UCL很接近于阈百分比p。其另一个原因是通过基站发送的高业务量(业务量在公式1中用变量n表示)。为了得到长期的平均业务量，每一新的测量结果都要更新存储在数据库中的值。这可以从各周上置信界限UCL围绕值2的微小变化中看出。
图3b说明了业务指示符的值约为4的基站，换言之，该基站明显不如图3a的例子中的基站忙。与图3a中的例子相比，常量zα／2的值变大，加之较小的业务量，这使得上置信界限UCL明显具有较高的值，平均约为2．5。如公式1中所述，较高值的常量zα／2使每周业务量的变化更明显，这还表现为上置信界限的值的更大变化。在如图3c所示的图中，这一点更为明显，该图说明了低业务量的基站，该基站的指示符的值约为2．5。在这种情况下，平均上置信界限UCL已达到约3．5，这使得测量到的DCR指示符的值可以有相当大的变动而不会产生出错通知。
图3a至3c清楚地表明了本发明优于现有技术的优点。图3a至3c说明了这样一个事实丢失呼叫比率(DCR)太高，则必然会在基站中出现错误操作。在图3a中，这种情况如第18周所示。图中的DCR值所示的其他变化可认为是正常的统计变化。本发明的方法使得在所述点上发出报警，图3a中所示的第15周也可能发出报警。而如果象在现有技术中那样，将上置信界限设定为固定的值(如2)，那么不仅在上述那几周处可能发出报警，而且在图3b中的第2、13和16周以及在图3c中的第14周也可能发出报警。然而，所有这些报警(图3a的第18周发出的报警除外)都可被认为是误报警。因此，本发明的方法明显提高了在网络单元的监测中网络管理的可靠性。此外，它也简化了网络运营者的工作，这是因为，用于确定置信界限所需的所有信息都可从收集到数据库中的统计数据中获得，这样使得可自动确定置信界限，而网络运营者无需具有有关各网络单元的操作环境的详细信息。
根据本发明的优选实施方式的上置信界限的设定可以利用如图4中的流程图来说明。本方法中所需的常量和变量的值从网络管理系统中以存储在数据库中的设置和统计变量的值的形式得到。首先为网络单元规定阈百分比p，据此确定置信界限。相应地，为某一时间单位内通过网络单元进行的业务信道分配设定阈值Tth。为了可靠地确定网络单元的置信界限，必须超出该阈值。将该时间单位内的实际业务信道分配数n与阈值Tth进行比较，如果实际值n没有超出阈值Tth，则最好不要应用本发明的方法来确定置信界限。而如果超出了阈值Tth，那么检查表示业务量和确定常量zα／2的值的业务指示符或其他相应的指示符的值。该指示符的值用来确定用于计算上置信界限的常量zα／2的值。然后，根据公式1来确定上置信界限。类似地，利用公式2可以确定下置信界限。
在本发明的一种优选实施方式中，可以通过改变监测期来加快通过网络管理系统进行的网络单元中的错误情况的检测。不同指示符的值一般每小时测量一次，并将所测量的值与置信界限进行比较。如果指示符的值超过置信界限，则向网络管理系统发送一个报警。
在本发明的这种优选实施方式中，设定小于一小时的监测期，比如15分钟。求出一小时内这种监测期内测量到的错误事件数的总和，即当采用15分钟的监测期时，在四个监测期内进行求和。根据本发明的这种优选实施方式，在每一监测期之后计算该和值，这样，将监测期的最新值加入到和值中而去除最初的值。必要时，利用该和值来计算指示符的相对值。因此，形成该指示符的移动值，该值在每一监测期(如15分钟)之后被更新。在每一监测期之后，将这一移动值与所设定的置信界限进行比较，当指示符的值超出置信界限时，发送一个出错通知。
根据本发明的另一种优选实施方式，可为置信界限设定按小时确定的每小时的值，然后将每一监测期之后所得到的移动值与每小时的置信界限进行比较。这可以很好地进行例如将所得到的移动值与表示包括计入移动值的大多数监测期的那一小时的每小时的值进行比较。本发明的这种优选方式如图5中所示。在如图5所示的方法中，采用了15分钟的监测期，这样可以形成四个监测期的移动值MV。如果移动值MV的第一监测期T1落在该小时与随后的半小时之间，那么将该移动值MV与与所讨论这一小时有关的每小时的置信界限的值进行比较。例如在图5中，所要测量的移动值MV1的第一监测期T1是从下午100到下行115或从下午115到下午130，因此，将该移动值MV1与从下午100到下午200这一小时内的置信界限进行比较。如果移动值MV的第一监测值T1超出了随后的半小时，那么将该移动值MV与随后一小时的每小时的置信界限的值进行比较。在图5中，例如当移动值MV2的第一监测期T1在下午130与下午145之间时，将移动值MV2与从下午200到下午300这一小时内的置信界限进行比较。
显然，上述15分钟的监测期只是优选的监测期长度的一个例子。可被60分钟除尽的任何时间段都可以很好地被选为监测期。本发明的实施方式中必不可少的部分是在一小时的时间段上计算移动值，因此，使得可将移动值直接与网络管理系统所保存的每小时的指示符的置信界限相比较。因此，在网络管理系统中，为了修改收集到数据库中的数据的更新间隔无需进行复杂的改动。而只是在每一监测期之后测量指示符的值就足够了。这使得可以比每小时一次的监测更快地将网络单元中有关任何错误情况的信息发送给网络运营者。
以上说明及附图只是举例描述了本发明，但本发明并不局限于该例子。对熟练技术人员而言，显然，本发明可应用于其他任何操作相似的网络如公共交换电话网(PSTN)。因此在附属权利要求书的范围内，本发明可以以不同方式实现。
权利要求
1．一种用于确定电信网络单元的置信界限的方法，该方法包括下列步骤将预定期内通过网络单元进行的数据传输连接数存储到数据库中；确定描述网络单元中错误操作数相对于数据传输连接数的变量的值；和设定描述网络单元中错误操作的相对数的变量的目标值，其特征在于为目标值设定一个置信界限，置信界限与目标值的偏差随数据传输连接数而变化。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于为目标值设定一个置信界限，置信界限与目标值的偏差随数据传输连接数的增加而变小，或随数据传输连接数的减少而变大。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于为某一时间单位内通过网络单元进行的数据传输连接数设定一个低限值，和当数据传输连接数超出该低限值时，为目标值设定一个置信界限。
4．如权利要求2或3所述的方法，其特征在于利用下列公式来确定目标值的上置信界限UCL=p+zα/2p(100-p)/n]]>其中UCL=上置信界限p=为其确定上置信界限的目标值zα／2=用于确定置信界限的偏差的系数n=数据传输连接数。
5．如权利要求2或3所述的方法，其特征在于利用下列公式来确定目标值的下置信界限LCL=p-zα/2p(100-p)/n]]>其中LCL=下置信界限p=为其确定下置信界限的目标值zα／2=用于确定置信界限的偏差的系数n=数据传输连接数。
6．如权利要求4或5所述的方法，其特征在于根据超出预定值的数据传输连接数，逐步改变系数zα／2的值。
7．如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于确定每天每小时的与具体网络单元相关的目标值并确定描述网络单元中错误操作的相对数的变量的目标值的置信界限；和确定每小时的描述网络单元中每时间单位的错误操作的相对数的变量的值。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于确定小于一小时的时间段内描述网络单元中每时间单位的错误操作数的变量的值；将该变量的值确定为一小时的移动总和。
9．如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于当描述网络单元中每时间单位的错误操作的相对数的变量的值超出置信界限时，向网络管理系统发送一个出错通知。
10．如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于该网络单元是移动通信网中的基站。
11．如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于当存储到网络管理系统中的必要的数据变化时，自动地更新确定置信界限所需的变量和常量。
全文摘要
一种用于确定电信网络单元的置信界限的方法,据此,将通过该网络单元建立的数据传输连接数存储到数据库中,并确定作为网络单元中错误操作数与数据传输连接数的比率的相对值。设定描述错误操作的相对数的变量的目标值,为该目标值设定一个置信界限,置信界限与目标值的偏差随数据传输连接数而变化。置信界限与目标值的偏差或是随数据传输连接数的增加而变小,或是随数据传输连接数的减少而变大。电信网单元的置信界限可自动地更新。
文档编号H04B17/00GK1294826SQ00800231
公开日2001年5月9日 申请日期2000年2月24日 优先权日1999年2月26日
发明者因卡－玛利特·玛帝, 安帝·拉赫瑙加, 加利·素塔林恩 申请人:诺基亚网络有限公司