专利名称：一种通信网络仿真系统及智能仿真方法
技术领域：
本发明涉及通信网络，尤其涉及一种通信网络仿真系统和一种通信网 络智能仿真方法。
背景技术：
当前移动通信网络正以飞快的速度向前发展，通信网络设备的质量和 性能直接影响了网络运营的效率和收益，在实际运营的通信网络中，需要 处理大量终端的业务请求。在目前通信网络设备生产商的实验室由于受限 于资源投入，很难使用众多的真实终端来测试通信网络设备，因此在通信 网络设备交付使用前，需要构造尽量贴近实际运营的场景对其进行验证测 试和性能测试。图1所示为目前通信网络仿真系统的结构图，其中包括与终端之间的无线连接的基站系统104,用于接受终端发起的各种业 务，经过处理后转交给移动交换系统105;可与多个基站系统104连接的移动交换系统105,在发起业务请求的终 端和终端所请求的目的地之间建立起连接；与基站系统104直接通信的信令仿真模块101,用于仿真大量终端发起 业务请求的控制流信号，仿真大量终端接入情况下的控制流流程；与基站系统104直接通信的专用协议处理模块102,用于在大量终端发 起业务请求后，呼叫建立过程中和呼叫建立成功后的J 某体流业务帧，完成 业务帧封装和解封装的处理，仿真大量终端接入情况下的媒体流业务帧。信令仿真模块ioi交互的终端仿真模块控制后台103,用于提供人机接 口给测试操作人员，发送控制命令和接受信息上报。从以上描述可以看出，在通信网络仿真系统中，使用终端仿真方法来 代替大量真实终端，发起大量的业务请求，达到测试网络设备的目的，并 且节省了资源投入。但是在现有通信网络仿真系统中，终端仿真方法所仿真的终端业务请 求是按照预先设定好的呼叫模型和参数来发起，每个仿真终端的行为是一 致的，只是在数量上的叠加。例如测试语音业务时，可设定终端仿真模块仿真200部终端，每部仿真终端同时发起语音业务请求，在语音业务请求 成功后同样的都保持10秒，然后释放，再同样的都过15秒发起下一次语 音业务请求，如此循环。而实际运营的场景下，每个终端都是由独立的用 户来控制，随时会发起各种不同的业务，而且保持的时间和下次业务请求 的时间都是不固定的。这样现有通信网络仿真系统在做验证测试时就存在一些局限性，仿真 用户只是简单执行发起业务请求的操作，对被测移动通信网络输入的业务 请求只是简单的重复叠加，并不能完全仿真实际运营的场景，因此有一些 问题也就难以在实验室被发现。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种通信网络仿真系统及智能仿真 方法，这种通信网络仿真系统及智能仿真方法利用实际运营场景下的统计 信息，反映实际运营场景下用户行为分布差异。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种通信网络智能仿真方法，包括以下步骤A、获取实际运营场景下 用户行为分布的统计信息；B、利用仿真用户依据所述统计信息测试网络。所述的方法，其中，所述统计信息包括用户业务类型的分布概率，业 务建立成功后保持时间的分布概率，业务释放成功后间隔时间的分布概率， 用户使用终端协议版本号的比例所述的方法，其中所述步骤B包括如下处理依据所述统计信息， 随机确定仿真用户发起业务的类型，以及随机决定仿真用户在完成业务中 的行为参数。所述的方法，其中，所述行为参数包括本次业务建立后的保持时间， 以及发起下次业务的间隔时间；所述步骤B包括如下步骤Bl、依据所述 统计信息中用户业务类型分布概率，确定仿真用户本次发起业务请求的类 型，并发起业务请求，建立相应业务；B2、依据所述统计信息中业务建立 成功后保持时间的分布概率，随机决定本次业务建立后的保持时间；B3、 所述保持时间到时后，发起业务释放；B4、依据所述统计信息中业务释放 成功后间隔时间的分布概率，随机决定发起下次业务的间隔时间；B5、所 述间隔时间到时后，返回步骤B1，发起下一次业务请求。所述的方法，其中，在所述步骤B1到B5过程中，对每个仿真用户的 业务完成情况进行监测，并当发现异常时上报。所述的方法，其中，在所述步骤B1之前还包括步骤BO:依据所述统 计信息中用户使用终端协议版本号的比例，确定各仿真用户终端协议版本 号。所述的方法，其中，当统计信息中用户业务类型按照均匀分布时，所 述步骤B1中用户本次发起业务请求类型按如下步骤获取Bll、根据所述 统计信息中不同类型业务所占比例，确定各类业务在规定数值区间内的取 值范围；B12、在所述规定数值区间内取一随机数，根据该随机数位于哪一 种业务类型取值范围内，决定本次发起业务请求的类型。所述的方法，其中，当统计信息中用户呼叫保持时间满足泊松分布时， 所述步骤B2中本次业务建立后的保持时间按如下步骤获取B21、从所述 统计信息中获取本次业务类型建立成功后保持时间均值；B22、调用取泊松 分布随机数的算法，输入该保持时间均值，得到一个满足泊松分布的随机 数作为本次业务建立后的保持时间取值。所述的方法，其中，当统计信息中用户业务请求间隔时间满足泊松分布时，所述步骤B4中发起下次业务的间隔时间按如下步骤获取B21、从 所述统计信息中获取所述业务请求间隔时间均值；B22、调用取泊松分布随 机数的算法，输入该业务请求间隔时间均值，得到一个满足泊松分布的随 机数作为发起下次业务的间隔时间取值。一种通信网络仿真系统，包括信令仿真模块、专用协议处理模块、终 端仿真模块控制后台、基站系统和移动交换系统，其特征在于还包括一智能控制模块，所述智能控制模块分别与所述信令仿真模块和终端仿真模 块控制后台通讯连接；所述控制后台为所述智能控制模块提供用户行为分 布的统计信息，所述智能控制模块依据所述统计信息对所述信令仿真模块 进行智能控制，使所述信令仿真模块按照所述统计信息中各种行为发生的 概率分布生成业务。 所述的系统，其中，所述智能控制模块还用于监测所述信令仿真模块 业务完成状况，并将发现的异常情况上报所述终端仿真模块控制后台。与现有技术相比，本发明在通信网络仿真系统中增加分别与信令仿真 模块和终端仿真模块控制后台通讯连接的智能控制模块；控制后台为智能 控制模块提供用户行为分布统计信息，智能控制模块依据统计信息对信令 仿真模块进行智能控制，使信令仿真模块按照统计信息中各种行为发生的 概率分布生成业务。通过以上改进将现有技术中仿真用户行为单一而重复 的生成方式转换成本发明中按概率分布生成的方式，克服了现有技术中无 法^^映用户在实际运营场景中分布情况的缺陷，将通信网络仿真系统中每 个仿真用户作为独立的个体，具有独立按照概率决定下一步行为的能力， 使通信网络仿真系统能更贴近实际运营的场景，在实验室验证测试中能够 发现更多的问题和故障。
图1为现有技术中通信网络仿真系统的结构图； 图2为本发明中通信网络仿真系统的结构图； 图3为本发明中智能仿真实现原理流程图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明参见图2， 一种通信网络仿真系统包括与终端之间的无线连接的基站 系统204,用于接受终端发起的各种业务，经过处理后转交给移动交换系统 205;可与多个基站系统204连接的移动交换系统205,在发起业务请求的 终端和终端所请求的目的地之间建立起连接；与基站系统204直接通信的 信令仿真模块201，用于仿真大量终端发起业务请求的控制流信号，仿真大 量终端接入情况下的控制流流程；与基站系统204直接通信的专用协议处 理模块202,用于在大量终端发起业务请求后，呼叫建立过程中和呼叫建立 成功后的媒体流业务帧，完成业务帧封装和解封装的处理，仿真大量终端 接入情况下的媒体流业务帧；与信令仿真模块201交互的终端仿真模块控 制后台203,用于提供人机接口给测试操作人员，发送控制命令和接受信息 上报。还包括智能控制模块206,智能控制模块206分别与信令仿真模块201 和终端仿真模块控制后台203通讯连接；控制后台203为智能控制模块206 提供用户行为分布统计信息，智能控制模块206依据统计信息对信令仿真 模块201进行智能控制，使信令仿真模块201按照统计信息中各种行为发 生的概率分布生成业务。智能控制模块206还用于监测信令仿真模块201 业务完成状况，并将发现的异常情况上报终端仿真模块控制后台203。用户 行为分布统计信息包括各种业务类型所占比例，各业务建立成功后保持 时间的均值，各业务释放成功后间隔时间的均值，各终端协议版本号的比 例。仿真用户发起的业务请求由智能控制模块206控制，在测试中，智能控制模块206决定仿真用户本次发起的业务请求是语音业务，数据业务 还是短消息业务；仿真用户本次业务建立后的保持时间；仿真用户本次业 务释放后的间隔时间。智能控制模块206还对每个仿真用户的业务完成情 况进行监测，当发现异常时向终端仿真模块控制后台上报信息。 参见图3， 一种通信网络智能仿真方法，包括以下步骤 301、获取实际运营场景下用户行为分布的统计信息。该信息由测试人 员在终端仿真模块控制后台203输入，通过终端仿真模块控制后台203发 送给智能控制模块206。这些信息包括各种业务类型所占比例，各业务建立 成功后保持时间的均值，业务释放成功后的间隔时间的均值，各终端协议 版本号的比例。用户行为分布统计信息还包括B01:放号用户数；B02: 每用户BHCA值(忙时呼叫次lt); B03:每用户ERL (爱尔兰)；B04:语 音业务，数据业务，短消息业务，登记业务统计意义上分别占总BHCA值 的比例；B05:语音业务，数据业务保持时间平均值；B06:语音业务，数 据业务，短消息业务，登记业务分别的呼叫间隔时间平均值；B07:终端协 议版本号的分布，各版本号所占的百分比。以下步骤302到308,按照实际运营场景下的统计信息，智能控制模块 206随机确定仿真用户使用终端协议版本号，再决定仿真用户本次发起的业 务请求的类型是语音业务、数据业务还是短消息业务；发起业务请求，建 立业务；业务建立成功后，智能控制模块206决定仿真用户本次业务建立 后的保持时间；保持时间到时后，主动发起业务释放；业务释放成功后， 智能控制模块决定仿真用户本次业务释放后的间隔时间；间隔时间到时后， 回到开始，再次决定下一次发起业务的类型，如此循环。即，在利用仿真 用户代替真实终端发起业务请求测试网络系统的过程中，依据统计信息中 用户行为分布的概率，随机确定仿真用户使用终端协议版本号、发起业务 的类型，以及随机决定仿真用户在完成业务中的行为参数。所述行为参数 包括本次业务建立后的保持时间，发起下次业务的间隔时间。302:依据统计信息中用户使用终端协议版本号的比例，确定各仿真用 户终端协议版本号。对于每一个仿真用户，智能控制模块206按照实际运 营场景下的统计信息，确定仿真用户的终端协议版本号，后续测试中釆用 的终端协议版本号即固定下来。303、 智能控制模块依据在实际运营场景下的统计信息，确定仿真用户 本次发起业务请求的类型，当统计信息中用户业务类型按照均匀分布时， 用户本次发起业务请求类型按如下步骤获取根据统计信息中不同类型业务所占比例，确定各类业务在规定数值区 间内的取值范围。例如，对于满足平均分布的行为，根据各种行为的比例 确定各种行为在规定数值区间0~99之间的取值范围。在此范围取随机数， 根据该随机数位于哪一种业务类型取值范围内，决定本次发起业务请求的 类型。假设语音业务和数据业务分別占30%和70%,取0 99的随机数x, 如0《x〈30,则发起语音业务请求，如30《x〈100,则发起数据业务请求。 每个仿真用户每次发起业务请求前，智能控制模块206决定本次发起的业 务请求类型是语音业务、数据业务或短消息业务。304、 发起业务请求，建立相应业务。305、 业务建立成功后，智能控制模块206决定仿真用户本次业务建立 后的保持时间；当统计信息中用户呼叫保持时间的分布概率满足泊松分布 时，泊松分布是一种统计与概率学里常见到的离散概率分布，适合于描述 单位时间内随机事件发生的次数。保持时间按以下步骤获取从统计信息中获取本次业务类型建立成功后保持时间均值；按照泊松 分布来获取随机数。即，调用取泊松分布随机数的算法，输入该保持时间 均值，得到一个满足泊松分布的随机数作为本次业务建立后的保持时间取 值。例如呼叫保持时间满足泊松分布，均值为60，则在智能控制模块206 每次确定呼叫保持时间时，调用取泊松分布随机数的算法，输入均值60的 参数，得到一个随^L数作为本次的呼叫保持时间。306、 保持时间到时后，发起业务释放；307、 依据统计信息中业务释放成功后间隔时间的分布概率，随机决定 发起下次业务的间隔时间；当统计信息中用户业务请求间隔时间满足泊松 分布时，发起下次业务的间隔时间按如下步骤获取先从统计信息中获取业务请求间隔时间均值； 然后调用取泊松分布随机数的算法，输入该业务请求间隔时间均值， 得到 一个满足泊松分布的随机数作为发起下次业务的间隔时间取值。308、 间隔时间到时后，执行步骤303，发起下一次业务请求。 从步骤301到308的整个循环中，智能控制模块206对每个仿真用户的业务完成情况进行监测，并当发现异常时向终端仿真模块控制后台203 上报。智能控制模块206对每个仿真用户的业务完成情况的监测包括一 次业务请求建立业务失败后，智能控制模块206控制仿真用户重复再建立 本业务两次，如果后面两次也都失败(共三次连续失败)，则智能控制模块 206上报一条异常到终端仿真模块控制后台203;在语音业务成功建立后， 对语音帧进行监测，如收到的前向语音帧持续8秒均为1/8速率帧，这表示 语音质量出现异常，则上报一条异常到终端仿真模块控制后台203;在数据 业务成功建立后，对数据业务传输情况进行监测，如数据包丟包率超过50 %,且丢包持续超过20秒，则上报一条异常到终端仿真模块控制后台203。下面结合进行智能仿真的 一个具体实施例来说明本发明的实现方法，S10:从某一实际运营场景得到统计数据如下。(1) 放号用户数500000,总BHCA (忙时呼叫次数)值约为600K,总 ERL (爱尔兰)约为10000。总BHCA值中，语音业务占66%，数据业务 占24%,短消息业务占10%;(2) 语音业务建立成功后保持时间均值约为60秒，数据业务建立成功后 保持时间均值约为470秒，均符合泊松分布；(3) 业务释放成功后间隔时间均值为2940秒，符合泊松分布；(4)终端协议版本号，版本号为6占92% ，版本号为3占8%;S20:受限于仿真用户数资源，将仿真用户数设为20000 (实际用户数 为 500000 ), 相应的将业务释》丈成功后间隔时间设为 ((2940+60)*20000/500000)-60 = 60秒。20000个仿真用户中,第1 ~ 18400 个仿真用户使用终端协议版本号6，第18401 ~20000个仿真用户使用终端 协议版本号3;S30:每个仿真用户发起业务请求前。智能控制模块206取0 99之间 的平均分布随才几数x，如0<=x<66,则发起语音业务请求，如66〈K卯， 则发起数据业务请求，如9(K-x〈100,则发起短消息业务请求。S40:发起业务请求，建立业务；S50:业务建立成功后，如果是语音业务，则取一次满足均值为60泊 松分布的随机数，作为语音业务建立成功后的保持时间；如果是数据业务， 则取一次满足均值为47泊松分布的随机数再乘以10 (当均值较大时，泊松 分布随机数计算较费时，故这里做简化处理)，作为数据业务建立成功后的 保持时间；如果是短消息业务，因为短消息业务无需保持，故无需计算保 持时间。S60:当语音业务和数据业务保持时间到时后，仿真用户主动发起业务 释放。对于短消息业务在业务建立并发送完短消息后立即发起业务释放。S70:业务释放成功后，取一次满足均值为60泊松分布的随机数，作 为间隔时间。S80:间隔时间到时后，回到步骤S30，发起下一次业务请求，如此循环。S卯在步骤S30到步骤S80的循环呼叫过程中，智能控制模块206监 测每个仿真用户业务请求的建立情况。如一次业务请求建立业务失败后， 再重复尝试建立本业务两次，如果有建立成功则继续从步骤C50开始后面 的步骤，如果后面两次也都失败(共三次连续失败)，则上报一条异常到终端仿真模块控制后台203(103)，该异常上报中包含该仿真用户必要的故障 定位信息。S91:在每次仿真用户语音业务成功建立后，对前向语音帧进行监测， 如收到的前向语音帧持续8秒均为1/8速率帧(表示语音质量出现异常)， 则上报一条异常到终端仿真模块控制后台203;S92:在每次仿真用户数据业务成功建立后，对数据业务传输情况进行 监测，如数据包丢包率超过50.%,且丟包持续超过20秒，则上报一条异常 到终端仿真模块控制后台203。其中，取泊松分布随机数的示例C语言代码如下(调用P一Rand函数返 回随机数，参数Lamda为均值)const int MAX—VAL = 10000;double U—Rand( double a,double b ) 〃 均匀分布double x=random( MAX—VAL ); return a + (b - a)*x/(MAX—VAL - 1);double P一Rand( double Lamda ) 〃 泊松分布double x=0, b=l, c=exp(-Lamda )， u; do{u = U一Rand( 0,1 ); b *= u; if( b >= c ) x++5}while( b >= c );return x;本发明通过在通信网络仿真系统中增加"智能控制模块",将通信网络仿 真系统中每个仿真用户作为独立的个体，具有独立按照概率决定下一步行 为的能力。将现有技术中仿真用户行为单一而重复的生成方式转换成本发 明中按概率分布生成的方式，克服了现有技术中无法反映用户在实际运营 场景中分布情况的缺陷，使通信网络仿真系统能更贴近实际运营的场景。 本发明中智能控制模块监测每个仿真用户的业务完成情况，使每个仿真用 户作为独立的个体具有简单的异常上报的能力，类似实际运营场景下终端 用户的故障申告，使通信网络仿真系统具有更好的异常捕获能力，从而在 验证测试中可以发现更多的故障。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术 方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于 本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种通信网络智能仿真方法，其特征在于包括以下步骤A、获取实际运营场景下用户行为分布的统计信息；B、利用仿真用户依据所述统计信息测试网络。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计信息包括用户 业务类型的分布概率，业务建立成功后保持时间的分布概率，业务释放成 功后间隔时间的分布概率，用户使用终端协议版本号的比例。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤B包括如下处 理依据所述统计信息，随机确定仿真用户发起业务的类型，以及随机决 定仿真用户在完成业务中的行为参数。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述行为参数包括本次业务建立后的保持时间，以及发起下次业务的间隔时间；所述步骤B包括 如下步骤Bl、依据所述统计信息中用户业务类型分布概率，确^仿真用户本次 发起业务请求的类型，并发起业务请求，建立相应业务；B2、依据所述统计信息中业务建立成功后保持时间的分布概率，随机 决定本次业务建立后的保持时间；B3、所述保持时间到时后，发起业务释放；B4、依据所述统计信息中业务释放成功后间隔时间的分布概率，随机 决定发起下次业务的间隔时间；B5、所述间隔时间到时后，返回步骤Bl,发起下一次业务请求。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于在所述步骤Bl到B5过程中，对每个仿真用户的业务完成情况进行监测，并当发现异常时上报。
6、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于在所述步骤B1之前还 包括步骤B0:依据所述统计信息中用户使用终端协议版本号的比例，确定 各仿真用户终端协议版本号。
7、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于当统计信息中用户业务 类型按照均匀分布时，所述步骤B1中用户本次发起业务请求类型按如下步 骤获取Bll、根据所述统计信息中不同类型业务所占比例，确定各类业务在规 定数值区间内的取值范围；B12、在所述规定数值区间内取一随机数，根据该随机数位于哪一种业 务类型取值范围内，决定本次发起业务请求的类型。
8、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于当统计信息中用户呼叫 保持时间满足泊松分布时，所述步骤B2中本次业务建立后的保持时间按如 下步骤获取B21 、从所述统计信息中获取本次业务类型建立成功后保持时间均值； ■ B22、调用取泊松分布随机数的算法，输入该保持时间均值，得到一个 满足泊松分布的随机数作为本次业务建立后的保持时间取值。
9、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于当统计信息中用户业务 请求间隔时间满足泊松分布时，所述步骤B4中发起下次业务的间隔时间按 如下步骤获取B21 、从所述统计信息中获取所述业务请求间隔时间均值； B22、调用取泊松分布随机数的算法，输入该业务请求间隔时间均值， 得到一个满足泊松分布的随机数作为发起下次业务的间隔时间取值。
10、 一种通信网络仿真系统，包括信令仿真模块、专用协议处理^^莫块、 终端仿真模块控制后台、基站系统和移动交换系统，其特征在于还包括一智能控制模块，所述智能控制模块分别与所述信令仿真模块和终端仿真 模块控制后台通讯连接；所述控制后台为所述智能控制^i块提供用户行为 分布的统计信息，所述智能控制模块依据所述统计信息对所述信令仿真模 块进行智能控制，使所述信令仿真模块按照所述统计信息中各种行为发生 的概率分布生成业务。
11、 根据权利要求IO所述的系统，其特征在于所述智能控制模块还 用于监测所述信令仿真模块业务完成状况，并将发现的异常情况上报所述 终端仿真模块控制后台。
全文摘要
本发明公开了一种通信网络仿真系统及智能仿真方法。该通信网络仿真系统包括一智能控制模块，智能控制模块分别与信令仿真模块和终端仿真模块控制后台通讯连接；控制后台为智能控制模块提供用户行为分布统计信息，智能控制模块依据统计信息对信令仿真模块进行智能控制，使信令仿真模块按照统计信息中各种行为发生的概率分布生成业务。智能仿真方法获取实际运营场景下用户行为分布的统计信息；在利用仿真用户代替真实终端发起业务请求测试网络系统的过程中，依据统计信息中用户行为分布的概率，随机确定仿真用户发起业务的类型，以及随机决定仿真用户在完成业务中的行为参数。
文档编号H04Q7/34GK101252758SQ20081006595
公开日2008年8月27日 申请日期2008年1月15日 优先权日2008年1月15日
发明者张定勇 申请人:中兴通讯股份有限公司