专利名称：用于优化通信网的负荷的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在具有接入限制的通信网中确定鉴于业务传输而被优化的允许阈值的方法和一种具有用于执行这样的方法的装置的设备。
在网络领域中目前最重要的发展是，用于传输诸如语音、视频信息或音频信息的实时业务的数据网的改进。为此目的，与通常只提供没有业务质量保证的传输(这里在传输质量方面也谈及“尽力而为(best effort)”)的传统数据网不同，对于实时业务的传输，改进的数据网必须能够保证遵守业务质量特征。目前的数据网大部分基于分组的转发或交换，诸如将IP(因特网协议)协议用于数据分组的传输的因特网。这样的数据网也称为分组网。
用于控制通过分组网所传输的通信的传输质量，存在不同的方法。这些方法的共同点在于，必须按照现有的带宽来匹配或降低要传输的通信的数据速率。执行这一点的一种可能性是，在通过网络传输的情况下，设置在太高的业务量时导致接入限制的允许控制。于是必须在网络边界上登记或记录要传输的数据流。如果网络内的带宽足够可供使用，则为所传输的业务进行预留，使得不会由于瓶颈而出现质量损害。这种处理方式具有以下的缺点，即在达到用于许可检验的一个或多个极限时拒绝业务流的传输请求。
根据经验，为业务传输所预留的带宽高于由业务实际所利用的容量。在预留带宽或容量时，通常给出所运送的业务没有或仅短时间达到的峰值或上限。因此，在大量预留时，业务对网络的占用通常低于累加的预留。为了达到网络的较好的负荷，因此与在保守的处理方式的情况下相比经常允许更多的业务通过网络传输，该保守的处理方式使总预留不超出可用的带宽。在这一点上也谈及网络的超额预订(Ueberbuchung)，因为要传输的业务的额定值或这些业务的预留请求超出可用的带宽。将所谓的超额预订因子用作超出的量度，该超额预订因子相当于聚集的带宽或容量预留与可用的总容量之比。在保守的方法中该因子最大为1。为了能够有目的地对网络进行超额预订，存在一些启发式的处理方式，诸如根据定期的测量来支持许可(这里谈及基于测量的允许控制(MBAC))，或者遵循所登记的业务与实际要运送的业务之比的经验值(通常称为基于经验的允许控制(EBAC))。
本发明的任务是给出一种用于优化通信网的负荷的系统处理方式。
该任务通过按照权利要求1的方法和按照权利要求9的具有用于执行该方法的装置的设备来解决。
根据本发明建议将网络负荷的优化看作优化问题。针对网络的负荷和在接入限制的范围内所允许的业务的规定，应考虑以下两个重要的方面·应通过网络传输尽可能多的业务。换而言之，应尽可能使业务不被允许的概率(以下也称为阻断概率)最小化。
·另一方面，要遵守的业务质量特征(例如延迟时间、损耗率等等)的破坏应涉及尽可能少的业务或分组。
这两个目标互相矛盾，因为一方面在允许太多的业务时传输质量受到损害，而另一方面很保守的接入限制导致高的阻断概率。
根据本发明的优化在于，根据被用于业务的允许的允许阈值来对阻断概率进行确定和加权，并且同样根据允许阈值对在传输业务时破坏至少一个业务质量特征的概率进行确定和加权。然后，按照这些加权变量来确定所允许的业务的最佳的允许阈值或最佳的极限。例如可以以通过两个加权概率的相加所产生的曲线的最小值搜索的形式来实施该确定。
直接可以理解的是，当代替所述概率而采用所阻断的业务份额或具有业务质量特征破坏的业务份额的相应平均值时，本方法类似地起作用。
本发明方法提供用于优化网络负荷的系统处理方式。这种处理方式例如可以按照企业经济标准来进行，使得通过优化的允许阈值来给定网络的优化的工作点。
本发明方法可以以明显的方式被扩展到不同的业务类别和/或不同类型的业务质量破坏。为此给业务类别或业务质量破坏分别分配自己的权重，并且根据允许阈值确定加权概率的总和。以此方式，在考虑不同的业务类别和/或不同类型的业务质量破坏的情况下，可以优化业务负荷的总费用。
经常有在网络中针对接入限制确定总负荷的额定极限的情况。这些极限于是通常对应于可用的带宽。一种保守的处理方式是在预留时遵循该极限，即进行直至该极限的最大预留。在此情况下，破坏业务质量特征的概率实际上会等于零。从这样的网络出发，经常改善负荷，在该网络中利用超额预订或引入超额预订因子。在此情况下，可以将本发明方法用于确定最佳的超额预订因子或最佳的超额预订。
通过加权，本发明方法拥有与不同的网络情况或网络运营商偏爱相匹配的高的灵活性。可以借助加权值或(更灵活地)借助加权函数来进行加权。一种普通的加权是分别相同地安排权重，即实际上相同地评价不允许业务和破坏业务质量特征。但是，通过加权，也可以有效地区分不同的情况。例如可以不同地对不同类型的业务质量破坏进行加权。也可以通过加权来规定不遵守业务质量特征的极限值。例如业务质量特征破坏(例如分组的拒绝)无论如何不应超出2％的概率。于是可以借助加权函数通过以下方式在优化中考虑该条件，即对于具有＞2％的业务质量特征破坏概率的允许阈值，将加权函数设置为很高或等于∞。在此情况下，有意义的是利用不连续的加权函数。
加权以更一般的形式允许在业务质量特征的不遵守或(对于实践来说更不重要的)阻断概率的优化时引入边界条件。在此，例如可以采用像分位数那样的统计函数。例如平均5％的业务或分组受到业务质量破坏的概率应该小于或等于1％。然后计算所谓的1％分位数，即被分配分布函数的1％的值的事件空间中的值。在给定的情况下，计算最大的允许阈值或超额预订，对于该最大的允许阈值或超额预订来说，平均5％的分组破坏业务质量的概率小于或等于1％。为此需要依赖于允许阈值的概率分布，该概率分布例如可以从测量值或通过近似来获得。由此确定的最大的允许阈值或超额预订形成极限，使得将加权函数设置为很高或等于∞，由此在优化时强求较小的值。通过该处理方式可以将相对复杂的设定值纳入优化中。例如可以通过经济性的框架条件、例如通过在不遵守某些框架值或框架条件时的合同制裁来给定这些设定值。
本方法也可以被用于通过以下方式自动调节网络的最佳的业务负荷，即定期地确定最佳的允许阈值，并且自动地相应地调整通信网的接入限制。
按照一种改进方案，将本方法应用于通信网的干扰情况。在此，可以针对干扰情况、即考虑了一种或多种失效的网络拓扑确定最佳的允许阈值。于是可以将这些结果用于设置用于侦听失效的冗余容量。在此，例如可以如此来确定接入限制的极限，使得在干扰情况下可以在针对该情况所确定的最佳的工作点或最佳的允许阈值时运行网络。在该确定中，也可以借助加权来引入边界条件，使得可以调节在干扰情况下网络中的业务受到何种最大的损害。以此方式，可以比常规方式更不保守地确定考虑干扰情况并且因此考虑冗余的极限。
本发明主题也包括具有用于执行本发明方法的装置的设备。例如可以通过用于控制通信网的接入限制的服务器、通过网络管理系统或业务控制系统来产生这样的设备。在用于控制接入限制的服务器或所谓的网络控制服务器的情况下，会具有在独立的平台上的实现，该平台可以与用于允许控制的控制实体、路由器和网络管理进行通信。由于每个网络都拥有网络管理系统，因此也适合于将用于执行本发明方法的功能定位在那里。另一种可能性是业务控制器，该业务控制器通常承担诸如找到被叫电话用户的业务特定的功能。
下面在实施例的范围内借助两个图来更详细地阐述本发明。
图1示出允许阈值、阻断概率和业务质量破坏的概率之间的原理关系。
图2示出具有用于确定最佳超额预订和用于调节超额预订因子的本发明装置的操作人员界面。
图1中的实线示出阻断概率，虚线示出破坏业务质量或所谓的Quality of Service(QoS)的概率。根据允许阈值或允许控制的极限示出这两个变量。当允许阈值趋向零时，阻断或不允许的概率变得非常高，为此不存在业务质量破坏的风险。在允许阈值非常高时，不遵守业务质量特征的概率急剧上升。而实际上可以操作整个业务，使得在网络的边缘处的阻断概率下降到零。根据本发明在两个极限值之间确定最佳值，该最佳值在给定的情况下相当于两条曲线相加的最小值的确定。应鉴于两个标准、即阻断和业务质量破坏将网络的最佳负荷的允许阈值调节到该值。
图2示出用于调节超额预订因子的界面。在此，在图形图示中，曲线不是示出概率，而是示出费用，即概率已例如按照经济标准被加权。实线示出阻断或不允许业务的费用，虚线示出破坏业务质量的那些费用。此外还画出了两个曲线的相加，其最小值显示最佳的超额预订因子。在下部示出了一个调节条，借助该调节条可以手动地调节超额预订因子。操作人员可以从他的操作位置出发在他的控制计算机上生成该界面，并且例如借助鼠标点击和该调节条上的标记的移动根据所显示的最小值来调整超额预订因子。
权利要求
1.用于在具有接入限制的通信网中确定鉴于业务传输而被优化的允许阈值的方法，其中，-根据所述允许阈值对不允许业务的概率进行确定和加权，-根据所述允许阈值对在传输业务时不遵守至少一个业务质量特征的概率进行确定和加权，以及-按照不允许业务的加权概率和不遵守至少一个业务质量特征的加权概率来确定最佳的允许阈值。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，-代替不允许业务的概率，根据所述允许阈值对不被允许的业务的份额的平均值进行确定和加权，-代替不遵守至少一个业务质量特征的概率，根据所述允许阈值对不遵守至少一个业务质量特征的业务的份额的平均值进行确定和加权，以及-按照两个加权平均值来确定最佳的允许阈值。
3.按权利要求1或2的方法，其特征在于，-通过允许超出至少一个被用于接入限制的极限的业务量，能够进行通信网的超额预订，以及-确定最佳的超额预订形式的最佳的允许阈值。
4.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，分别借助加权值或加权函数来进行加权。
5.按权利要求4的方法，其特征在于，借助加权来规定不遵守业务质量特征的极限值。
6.按权利要求4或5的方法，其特征在于，借助加权来规定不遵守业务质量特征的边界条件。
7.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，-定期地确定最佳的允许阈值，以及-自动地按照所确定的允许阈值来调节通信网的接入限制。
8.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，-应用该方法来提供用于侦听通信网的干扰的冗余容量。
9.具有用于执行按权利要求1至8之一的方法的装置的设备。
10.按权利要求9的设备，其特征在于，通过用于控制通信网的接入限制的服务器、网络管理系统或业务控制系统来产生所述设备。
11.按权利要求9或10的设备，所述设备提供不允许业务的加权概率和破坏至少一个业务质量特征的概率的图形或文本显示，并且允许手动地调节允许阈值的超额预订因子。
全文摘要
本发明在于在具有接入限制的通信网中确定鉴于业务传输而被优化的允许阈值。在此，根据允许阈值对不允许业务的概率进行确定和加权。同样根据允许阈值对在传输业务时不遵守至少一个业务质量特征的概率进行确定和加权。然后按照加权概率来针对业务确定最佳的允许阈值。
文档编号H04L12/54GK101048983SQ200580036311
公开日2007年10月3日 申请日期2005年8月17日 优先权日2004年8月24日
发明者J·查辛斯基, U·瓦特 申请人:西门子公司