专利名称：城域网规划方法
技术领域：
本发明属于网络规划领域，更具体地，涉及城域网规划方法。
背景技术：
信息源及网络应用的开发与利用的水平是社会信息化程度的重要标志。目前基于IP的各种公众信息源日益丰富，适合我国国情的各种中文信息和应用为人们带来了很大的方便，网络逐步成为新型媒体；网上证券交易、网络书店、网上购物、网络图书馆、网络订票系统及各种网络文化娱乐发明的应用逐步普及，正改变着人们传统的工作、学习和生活方式，网络开始步入人们的日常生活，互联网业务充满了活力，新业务、新应用不断出现，而本发明规划形成的健全高速的城域网网络为社会的信息化提供了坚实的基础，为未来更为丰富的网络应用提供了良好的平台。随着宽带接入的不断普及，为用户提供更加优质、低廉的宽带接入，以及在此基础上的多元化增值服务，已经成为各电信运营商寻求新增长点的重要选择，在此背景下，IP城域网的建设成为国内外各级电信运营商投资和竞争的焦点。随着网络用户数量和网络业务流量的增加，IP城域网网络的容量需相应的扩容并优化网络结构以满足业务需求。城域网网络带宽的扩容涉及到大量网络设备的扩容。如何将有限的投资合理投入到网络建设中，往往是困扰运营商的一个难题，譬如在一条链路的扩容上，带宽扩容偏大则造成投资浪费、难以产生经济效益，扩容偏小则不能满足用户需求、影响用户感知。因此，一个准确有效的流量预测模型在城域网网络建设中非常重要。同时，伴随着城域网流量的飞速增长，现网许多城域网路由器设备需要进行升级改造。由于升级改造费用较大，且对未来发展有较大影响，需要进行多方面周密合理的论证和规划。现在，大多数运营商所采用的城域网流量预测方法较为简单，没有对用户和业务峰值时间段进行区分，往往采用的峰值流量直接叠加的方法，此方法准确性较差，难以满足扩容需求。
发明内容
本申请的发明人考虑到现有技术的上述情况而作出了本发明，本发明的主要目的在于，综合考虑宽带城域网内公众宽带用户流量、政企宽带用户流量、IPTV流量，采用观察-分析-假设-验证-结论的研究方法，基于以城域网设备流量时间曲线为基础的宽带城域网流量模型，提出宽带城域网规划方法。本发明的实施例将运营商城域网的宏观流量预测分解为基于时间曲线的多类型用户流量预测，采取函数模拟法对各类的流量进行分析，从城域网设备BRAS (BroadbandRemote Access Server)、SR (Service Router)的网络流量曲线入手,分析流量的变化趋势和规律，然后对网络流量模型提出一种新的流量函数模型。新的流量模型考虑了不同用户的行为习惯，通过捕捉用户行为曲线的流量计算和预测方法，采取函数模拟法对公众宽带用户和政企宽带用户的流量进行分析，较以往常用流量预测方法能更准确的预测未来网
络流量。根据本发明的一个方面，提供了一种城域网规划方法，包括以下步骤:a、通过城域网网管收集城域网出口峰值流量、BRAS峰值流量、IPTV峰值流量、SR峰值流量，按照以下等式，计算得到各本地网出城域网比例:出城域网比例=城域网出口流量/ (BRAS流量-1PTV流量+SR流量)；b、根据所述出城域网比例，按照以下等式，计算城域网出口峰值流量:城域网出口峰值流量=(BRAS峰值流量-1TV峰值流量+K*SR峰值流量)*出城域网比例，其中，K是BRAS峰值流量与SR峰值流量的比例系数；C、通过城域网网管收集本地网的公众宽带用户数、政企拨号用户数、以及公众宽带峰值用户数和政企拨号峰值用户数，按照以下等式，计算得到宽带用户在线集中比:宽带用户在线集中比=(公众宽带峰值用户数+政企拨号峰值用户数)/ (公众宽带用户数+政企拨号用户数)；d、按照以下等式，计算公众宽带及政企拨号用户在线平均使用带宽:公众宽带及政企拨号用户在线平均使用带宽=(BRAS流量-1PTV流量)/ (公众宽带用户数+政企拨号用户数)/宽带用户在线集中比；e、依据往期规划数据，采用流量曲线外推法推算未来几年的公众用户平均使用带宽。根据本发明的实施例的城域网规划方法，其中，步骤e包括:通过往期的公众用户平均使用带宽和本期计算得到的公众用户在线使用带宽，做线性归回模拟，根据曲线外推法求得函数F(η)，并使用所述函数F(η)推算未来几年内公众用户在线平均使用带宽。根据本发明的实施例的城域网规划方法，还包括以下步骤:f、根据所述公众用户平均使用带宽函数，推算将来的公众用户在线平均使用带宽，并进而根据预测的宽带用户在线集中比和出城域网比例推算出将来的城域网出口流量的预测值。根据本发明的实施例的城域网规划方法，其中，将K预设为0.748。根据本发明的实施例的城域网规划方法，在步骤b之前还包括对比例系数K进行比率分析并进行单样本T检验，其包括以下步骤:对比例系数K的样本进行正态分布检验，验证其是否满足正态分布；通过对SR的峰值流量比率进行分析，得到加权均值及标准差；将得到的加权均值作为检验值进行比例系数K的单样本T检验，检验比例K总体均值与得到的加权均值0.748是否存在显著性差异，给出零假设HO，在置信区间95%时，双侧P大于
0.05，则零假设成立，可以验证比例K的均值为0.748。根据本发明的实施例的城域网规划方法，其中，对比例系数K的样本进行正态分布检验的步骤包括:收集每台SR在当日CR峰值发生时刻的流量与当日峰值流量的比率，在SPSS软件中做Q-Q图，通过验证Q-Q图上的点分布在期望直线附近而验证比例系数K的正态分布。根据本发明的实施例的城域网规划方法，在步骤a之前还包括通过方差齐性检验和配对样本t检验检查，验证BRAS峰值流量发生时间与CR峰值流量发生时间基本一致，其包括以下步骤:收集BRAS和CR峰值发生时间，通过SPSS的单因素ANOVA分析，将结果查方差齐性检验用F值表，若得到F值小于查F值表所得的H).05 (N, N),则验证BRAS流量峰值发生时间与CR流量峰值发生时间是来自于相同方差的不同总体；经方差齐性检验，若两组数据是来自同一总体的成对数据，再进行两组数据的配对样本T检验，在置信水平为95%时，双侧概率P =0.9远大于0.05，则零假设成立，验证BRAS峰值流量发生时间与CR峰值流量发生时间没有显著差异。
根据本发明的实施例的技术方案具有如下主要优点:I)能够更为准确的预测未来城域网流量，在保障数据业务发展的同时，最大限度地节省城域网网络带宽扩容量。2)大幅节约运营商城域网带宽扩容投资，加强了城域网网络差异化的宽带多媒体业务能力，提升社会公众宽带提速感知度，具有很好的经济价值和社会价值。
图1是以现有的某运营商的城域网为例，网络向交叉型和全连接型演进的演进过程的示意图；图2是示出出口路由器上行总流量的曲线图；图 3 是不出运用 SPSS (Statistical Package for the Social Sciences)流量分析软件进行方差齐性检验的示意图。图4是示出采用流量曲线外推法推算未来几年的公众用户平均使用带宽的示意图。
具体实施例方式下面，通过参照附图来说明本发明的实施例。图1是以现有的某运营商的城域网为例，网络向交叉型和全连接型演进的演进过程的示意图。目前，骨干网核心层下连至部分未改造地市城域网出口路由器主要为N*10G链路，且网络结构为口字型，安全可靠性较弱，在网络链路带宽不断升级扩容的同时，建议网络向交叉型和全连接型演进，演进过程如图1所示。其包括如下演进步骤。演进步骤一:扩容为4条40G/100GE电路时，为网络安全性和可靠性考虑，将原来的局点口字形连接优化为交叉型连接，城域网出口的每台设备同时上联骨干网的A和B平面。演进步骤二:未来城域网出口扩容为8条40G/100GE电路时，考虑到路由对成性，可以将城域网出口路由器和骨干网A、B平面之间形成全互联方式。在该连接方式中，城域网出口两台核心出口路由器完全等同，所有路由均可以通过骨干层核心路由器到出口路由器的电路实现直达，原则上两台出口路由器之间除去路由协议流量和故障倒换流量，不会出现其他对穿流量。调整后的网络结构的安全可靠性有大幅度的提升，能更好的支撑城域网业务的开展。下面，以中国湖北省为例，说明本发明的实施例所采用的技术方案。1、基于时间曲线的流量预测模型1.1总体思路根据城域网网管数据，可以作出BRAS流量与CR (Core Router)流量(城域网出口流量)的时间函数曲线，通过对比分析可以看到，BRAS流量与CR流量出现峰值的时间点相近，因此假设BRAS和CR流量峰值时间一致，选取几个典型本地网的BRAS峰值时间和CR峰值时间进行对比分析检验，通过配对样本t检验检查，验证BRAS峰值流量发生时间与CR峰值流量发生时间没有显著差异，在做流量分析时可以认为BRAS峰值流量发生时间与CR峰值流量发生时间基本一致，并且取样本的均值作为下一步验证的时间采集点。由SR流量的时间函数曲线观察可发现,流量峰值发生时间与CR流量峰值发生时间不同，但函数曲线呈规律性分布，假设在CR流量峰值发生时的SR流量与SR峰值流量成一固定的比例关系K。选取全省SR在CR流量峰值发生时的流量与峰量数据，做比例分析，观察离散系数和均值，证实假证成立，并将加权均值作为参考值，对全省SR各自算出的比例值Ki做单样本t检验，验证加权均值与样本均值无显著性差异，可将加权均值作为比例K进行流量测算。1.2峰值流量的观察与数据的选取由于城域网主要为城域网网内用户服务，因此，我们选取用来计算流量的源数据均为城域网各设备入流量数据(后文中城域网出口、BRAS、SR等流量的数据采集和预测均以入流量为分析对象)。对全省出口路由器上行总流量做曲线图，如图2所示。从图2观察可知，城域网出口路由器2012年6月的峰值流量发生在6月27日，下文将主要以6月27日的CR、BRAS, SR、Sff流量作为对象进行分析(验证BRAS和CR峰值时间的一致性选取6月27日至6月30日的数据)。由BRAS和CR流量曲线图可以观察得出，BRAS流量的峰值和CR流量的峰值均出现在每天晚上的20点-23点之间，并且BRAS峰值发生的时间与CR峰值发生的时间差别较小。由IP城域网网管可以得的，6月27日BRAS全省峰值流量合计1205G，而SR全省峰值流量合计为136G，且SR流量在21点-22点间变化不大，对CR峰值时间影响不大，因此，我们假设BRAS峰值发生时间与CR峰值发生时间一致。
下面，说明对BRAS峰值流量发生时间与CR峰值流量发生时间的一致性的方差齐性检验。从IP城域网网管截取3各本地网的每台BRAS的从20点至23点的峰值流量数据，整理得到三个本地网BRAS总流量峰值发生时间为BRAS峰值发生时间
日期本地网I 本地网2 本地网3
2012/06/27 21:15 21:15 21:25 2012/06/28 21:35 21:15 21:25 2012/06/29 21:45 21:50 21:35 2012/06/30 21:30 21:40 20:50截取三个本地网的每台CR的从20点至23点的峰值流量数据，整理得到三个本地网CR总流量峰值发生时间为CR峰值发生时间
权利要求
1.一种城域网规划方法，包括以下步骤: a、通过城域网网管收集城域网出口峰值流量、BRAS峰值流量、IPTV峰值流量、SR峰值流量，按照以下等式，计算得到各本地网出城域网比例: 出城域网比例=城域网出口流量/ (BRAS流量-1PTV流量+SR流量)， b、根据所述出城域网比例，按照以下等式，计算城域网出口峰值流量: 城域网出口峰值流量=(BRAS峰值流量-1TV峰值流量+K*SR峰值流量)*出城域网比例， 其中，K是BRAS峰值流量与SR峰值流量的比例系数， C、通过城域网网管收集本地网的公众宽带用户数、政企拨号用户数、以及公众宽带峰值用户数和政企拨号峰值用户数， 按照以下等式，计算得到宽带用户在线集中比: 宽带用户在线集中比=(公众宽带峰值用户数+政企拨号峰值用户数)/ (公众宽带用户数+政企拨号用户数)， d、按照以下等式，计算公众宽带及政企拨号用户在线平均使用带宽: 公众宽带及政企拨号用户在线平均使用带宽=(BRAS流量-1PTV流量)/ (公众宽带用户数+政企拨号用户数)/宽带用户在线集中比， e、依据往期规划数据，采用流量曲线外推法推算未来几年的公众用户平均使用带宽。
2.根据权利要求1的城域网规划方法，其中，步骤e包括:通过往期的公众用户平均使用带宽和本期计算得到的公众用户在线使用带宽，做线性归回模拟，根据曲线外推法求得函数F (η)，并使用所述函数F (η)推算未来几年内公众用户在线平均使用带宽。
3.根据权利要求2的城域网规划方法，还包括以下步骤: f、根据所述公众用户平均使用带宽函数，推算将来的公众用户在线平均使用带宽，并进而根据预测的宽带用户在线集中比和出城域网比例推算出将来的城域网出口流量的预测值。
4.根据权利要求1的城域网规划方法，其中，将K预设为0.748。
5.根据权利要求4的城域网规划方法，在步骤b之前还包括对比例系数K进行比率分析并进行单样本T检验，其包括以下步骤: 对比例系数K的样本进行正态分布检验，验证其是否满足正态分布； 通过对SR的峰值流量比率进行分析，得到加权均值及标准差； 将得到的加权均值作为检验值进行比例系数K的单样本T检验，检验比例K总体均值与得到的加权均值0.748是否存在显著性差异，给出零假设HO，在置信区间95%时，双侧P大于0.05，则零假设成立，可以验证比例K的均值为0.748。
6.根据权利要求5的城域网规划方法，其中，对比例系数K的样本进行正态分布检验的步骤包括:收集每台SR在当日CR峰值发生时刻的流量与当日峰值流量的比率，在SPSS软件中做Q-Q图，通过验证Q-Q图上的点分布在期望直线附近而验证比例系数K的正态分布。
7.根据权利要求1、5或6的城域网规划方法，在步骤a之前还包括通过方差齐性检验和配对样本t检验检查，验证BRAS峰值流量发生时间与CR峰值流量发生时间基本一致，其包括以下步骤: 收集BRAS和CR峰值发生时间，通过SPSS的单因素ANOVA分析，将结果查方差齐性检验用F值表，若得到F值小于查F值表所得的F0.05 (N, N),则验证BRAS流量峰值发生时间与CR流量峰值发生时间是来自于相同方差的不同总体； 经方差齐性检验，若两组数据是来自同一总体的成对数据，再进行两组数据的配对样本T检验，在置信水平为95%时，双侧概率P =0.9远大于0.05，则零假设成立，验证BRAS峰值流量发生时间与CR峰 值流量发生时间没有显著差异。
全文摘要
本发明涉及一种城域网规划方法，包括通过城域网网管收集城域网出口峰值流量、BRAS峰值流量、IPTV峰值流量、SR峰值流量，计算得到各本地网出城域网比例；根据所述出城域网比例计算城域网出口峰值流量；通过城域网网管收集本地网的公众宽带用户数、政企拨号用户数、以及公众宽带峰值用户数和政企拨号峰值用户数，计算得到宽带用户在线集中比；计算公众宽带及政企拨号用户在线平均使用带宽；依据往期规划数据，采用流量曲线外推法推算未来几年的公众用户平均使用带宽。本发明能够更为准确的预测未来城域网流量，在保障数据业务发展的同时，最大限度地节省城域网网络带宽扩容量，大幅节约运营商城域网带宽扩容投资，具有很好的经济价值和社会价值。
文档编号H04L12/28GK103200114SQ201310134949
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者李劲, 肖凯文 申请人:湖北邮电规划设计有限公司