CN102804706A

CN102804706A - 建模设备和方法

Info

Publication number: CN102804706A
Application number: CN2010800248670A
Authority: CN
Inventors: G·T·福斯特
Original assignee: Aircom International Ltd
Current assignee: Aircom International Ltd
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2012-11-28
Also published as: EP2420026A1; GB2469510A; GB2469510B8; GB2469510B; WO2010119292A1; US20120113821A1; US9198110B2; IL215647A0; GB0906592D0

Abstract

一种确定电信网络的两个网络单元之间的数据路由的方法，所述两个网络单元经由传输路径互连。该方法包括：识别电信模型的多个层，所述传输路径包括这些层；通过识别所述传输路径的每个层中的每个传输单元到同一层或不同层中的其他传输单元之间的连接来形成可达性表。对于每个连接，定义一组定义通过所述连接来传送数据的成本的通信参数，并分配经由所述连接传送数据的加权值；对于沿着传输路径经由每个层在所述两个网络单元之间的所有可能的路线，根据所述连接的所述的一组通信参数对用于路由数据的连接的影响进行建模，并确定沿每个路径的加权结果；将所述加权结果组合，以确定所述可能的路线中的每一个的性能的测度。然后可以根据例如最低成本测度来确定最优路线。

Description

建模设备和方法

技术领域

本发明涉及数据通过电信网络的路由确定方法、电信系统的建模、建模设备以及用于电信系统的建模的计算机程序。

背景技术

诸如移动无线电网络和无线接入网络的电信系统的运营商在用户可能想要使用网络的地点中及其附近部署网络。这样，运营商能够从经由它们的网络传送的电信流量赢得收入。为了由网络运营商最大化从电信网络产生的收入额，期望将网络部署成在可能存在最大用户需求时提供最大容量。此外，期望以最优方式部署基础设施设备，从而相对于从接入电信网络的用户产生的收入来说最小化基础设施的成本。

为了帮助规划和部署电信网络，已知使用规划工具，其基于对接入网络的用户产生的电路呼叫和分组会话的建模，提供电信网络的基于仿真或审计的模型。例如，对于移动无线电网络，已知对产生呼叫或发起会话的移动用户设备进行建模，并对于每个会话或呼叫，对经由移动无线电网络传送的数据进行建模。然而，如将理解的，对诸如移动无线电网络的整个电信网络的建模会成为计算机系统在计算上的挑战性任务，尤其是当要从端点到端点且在多层上对移动无线电网络进行建模时。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种确定电信网络的至少两个网络单元之间的数据路由的方法，所述至少两个网络单元经由传输路径互连。该方法包括：

识别电信模型的多个层，所述传输路径包括这些层，

通过识别所述传输路径的每个层中的每个传输单元到同一层或不同层中的其他传输单元之间的连接来形成可达性表；

对于每个连接，定义一组定义通过所述连接来传送数据的成本的通信参数，并分配经由所述连接传送数据的加权值，

对于沿着传输路径经由每个层在所述两个网络单元之间的所有可能的路线，根据所述连接的所述的一组通信参数对用于路由数据的连接的影响进行建模，并确定沿每个路径的加权结果，

将所述加权结果组合，以确定所述可能的路线中的每一个的性能的测度，以及

根据最佳的评估参数来确定最优路线。

本发明的实施例包括可用于优化电信网络的两个或更多个网络单元之间的传输路径的技术。如将明白的，大多数路由器或交换单元根据简单的参数组来进行路由或交换。结果，尽管传输功能很快，但是数据的传输在成本和资源方面可能并不是高效的。此外，如果考虑太多参数，那么路由和交换功能不能足够快地执行以使得它们如它们原本能够的那样有效率。此外，路由的简化可能会解决一个层上的问题，但是可能在另一传输层上较不高效。本发明的实施例能够提供一组可靠且快速的传输算法，其考虑N层电信模型，该模型可以随时间被建立成一组传输路由表和绑定(binding)。根据本发明，每路由算法执行，可以执行一个层上的传输功能，同时在一个步骤中应用来自指定的其他层的指定的可应用约束的选择，作为参数矩阵。该技术包括：最初仅在信息可用的层上进行路由，如通常执行的那样；生成识别每个层及其每路由的排名的可达性表，其以可以索引的方式被存储；然后利用该可达性表对为路由分配的给定时间中可用的层进行交叉检验，以建立用于传输数据的最优路线。所述优化是通过对每个层的每个传输单元到其他层或同一层的传输单元的每个连接赋予加权值来实现的。加权函数可以是利用诸如所消耗的通信开销、使用传输连接进行传送所产生的延迟、所消耗的带宽以及带宽成本之类的参数来确定的，但是应当明白，其他示例参数可以单独或组合地用于形成加权因子。

利用本技术，可以根据例如最低成本测度来确定网络单元之间的最优路线以供数据路由之用。

此外，通过应用利用可达性表形成的并且利用加权路由路径优化的路由方案，可以开发软件模型中的传输路由网络单元，并生成和存储所得到的表，然后可以利用相同的复杂传输功能方案将相同的表应用回真实网络单元。结果，可以在电信网络内产生多层可达性地图，因此网络单元不必实时路由以确定最优传输路径和传输选项的地图。这样，通过使用这种多层路由规划和端口算法，可以部署已经优化的电信系统。这与如下方案形成了对比：通过网络单元之间的通信的传输和路由来规划网络而不需要预先规划多层路由，然后确定所部署的系统是否高效并且通过试错来优化所部署的系统。

本技术可应用于建模工具、测试设备和零售商传输设备，通过应用同一多层可达性表驱动方法以在所有这些类型的实体上进行路由。

在一个示例中，一种配置电信系统的方法包括将节点之间的一个或多个最优传输路径确定为一种优化，该优化包括移动标准接口，所述移动标准接口作为被优化的一个层，同时作为在较低层上的优化支持传输层。

因此本技术可以快速减少复杂多层计算以得到更简单的加权可达性，其可以被高效组合在一起以获得网络中的每个路径的总体端到端(ETE)路径质量的信息。

在所附权利要求中限定了本发明的各种其他方面和特征，其包括用于优化电信网络的网络单元之间的路径的建模系统。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施例，其中使用对应的标符表示相似的部分，在附图中：

图1是包括移动无线电网络的示例电信系统的示意框图；

图2是表示用于对电信系统进行建模的计算机建模工具的示意框图，该电信系统也出现在图1中；

图3表示显示画面的图示，其中表示了图所示的正在由计算机系统建模的电信系统的各个部分；

图4提供了示出生成背景负载模型并且将背景负载模型应用于移动无线电网络内的网络单元的过程的示意框图；

图5提供了由网络单元提供的资源的模型的表示图示；

图6是说明图1所示的移动无线电网络的无线电网络区域的示意图，该无线电网络区域正在被分析，以形成用于对移动无线电网络进行建模的影子模拟(shadow emulation)；

图7提供了图6的无线电网络区域的模型在应用于移动交换中心的模型时的应用的示意表示；

图8提供了图1所示的移动无线电网络的部分的示意表示，示出了测量图1的移动无线电网络中的网络单元中的两个网络单元之间的接口处的负载的过程；

图9a是图6的网络单元的示意框图，包括无线电网路控制器；

图9b是无线电网络控制器的实际建模的图示；

图10是网络和带宽资源相对于背景节点提供的不同负载水平的不同参数的曲线图的表示；

图11是示出被建模的小区的区域的计算的图示表示；

图12是示出被建模的包括7个小区的无线电网络控制器(RNC)的区域的计算的图示表示；

图13示出了图12的被建模的无线电网络控制器，包括用于说明在被建模的网络中进行外推的处理的进一步计算；

图14是由三个无线电网络控制器控制的三个被建模区域的图示表示，用于提供由于软交接而加载无线电网络控制器之一的模拟的说明；

图15是由图14的无线电网络控制器服务的被建模区域的图示，示出了用于模拟无线电网络控制器的加载的算法中的进一步步骤；

图16是由图14的无线电网络控制器服务的被建模区域的图示，示出了用于模拟无线电网络控制器的加载的算法中的进一步步骤；

图17是由图14的无线电网络控制器服务的被建模区域的图示，示出了用于模拟无线电网络控制器的加载的算法中的进一步步骤；

图18是图解说明被建模网络元素内的元素的示意框图，这些元素被用于模拟对该元素的加载和负载从网络元素的南侧向北侧的传播；

图19是图18中出现的用于将负载从网络元素的南侧传播到北侧的传播块的示意框图；

图20是图解说明将节点B或基站分组成组或区域的示意框图；

图21是图20所示的组或区域的连接示例，其中组或区域之一被处理以对该区域的影响进行建模，但是其余的组仅被建模成背景表示；

图22是图解说明两个移动网关元素之间的经由多个传输层的连接的示意框图；以及

图23是提供图22的传输层单元的简单表示的示意框图。

具体实施方式

现在将参照通用分组无线电系统(GPRS)网络来描述本技术的操作示例，该网络的一个示例示出在图1中。如上所述，本发明的实施例可以提供对电信系统建模效率的改进，因此可以使得电信系统的建模更准确。因此，通过建模得到的结果可用于配置电信系统本身。

在图1中，示出了常规UMTS移动无线电网络1，包括其一些组成部分的表示。在图1中，通常称为移动用户设备(UE)的移动用户设备2被示出为与节点B或基站4相联系地被布置，移动用户设备2通过无线接入接口与节点B或基站4交换数据。如图1所示，节点B或基站4连接到无线电网络控制器6，无线电网络控制器6又连接到移动网关(MGW)8。在图1中，节点B或基站4和无线电网络控制器6可以被布置在一个地理区域内，而第二组节点B和无线电网络控制器6可以被布置在另一区域中。移动网关8又连接到移动交换中心(MSC)10，移动交换中心10连接到构成用于与其他固定和移动接入网络通信的SS7/Sigtran网络12的其他核心网络组件。图1中还示出了操作和维护中心(OMC)14，其被安排成根据常规操作来配置和控制移动无线电网络1。然而，操作和维护中心14包括建模装置16，建模装置16被用于对移动无线电网络进行建模。建模过程的结果可用于反馈到操作和维护中心，以动态配置网络，如后所述。

图2提供了根据本发明的用于对电信系统进行建模的计算机系统的图示表示。在一个示例中，计算机系统形成图1所示的建模装置16。CPU 20连接到数据库22，数据库22存储表示电信系统的数据和处理代码。连接到CPU 20的还有动态RAM 24，动态RAM 24中存储有由CPU 20执行的用于表示电信系统的模型的变量和计算机程序代码。通过选择电信系统的不同部分的优选表示，将它们如显示屏幕26上所表示的那样连接在一起，来创建模型的各个部分。如图2所表示的，可以由计算机系统产生并建模的图1的电信系统的各个部分的示例以更详细的方式显示在显示屏幕26上。

如图2所示，在特定区域内将移动无线电网络的不同组成部分连接在一起，如在显示屏幕26上表示的。这样，线30、32、34表示由计算机系统建模的特定区域的边界。如图3所示，节点B或基站4由图形符号表示，并被布置在由线30、32、34表示的地理区域内。此外，无线电网络控制器6的图形表示被布置在组地理区域中并且连接到基站4。移动网关8的图形表示被示出为连接到无线电网络控制器6，并且还连接到核心网络部分12。这样，在图2所示的移动无线电网络的每个部件的图形表示之下是对应的计算机代码，所述计算机代码表示根据这些部件在真实世界中的操作往来于这些部件中的每一个的数据通信的处理。

组块(chunking)技术

在一个示例中，可以通过运行在一个系统上的应用来使用12G字节的大数据模型，该系统具有仅4G字节的有限的本地实时存储空间(例如，随机存取存储器：RAM)和例如100G字节的可寻址可缩放非实时存储空间(例如，硬盘驱动器：HDD)。

为了实现网络模型的用户的近实时图形体验，使用大量虚拟RAM不是一个吸引人的选项。

因此将系统分解成作为网络单元和载体(bearer)互连的多组逻辑数据实体。然而，将几千个节点B或BTS装载到系统中会占用许多G字节的存储器并且给程序任务留下很少的空间，从而限制应用和操作系统，并导致用户在使用应用时的很慢的体验。

如以下部分解释的那样，根据本发明，在模型中将每个基站/节点B实例化为组块(chunk)，该组块具有节点级信息(其列出关键端口、网络单元和移动性归属(parenting)以及每接口节点的负载)、连接级信息(其加入实体载体虚拟链路的细节)以及全建筑(full build)级信息(其还列出所有实体物理细节)。

本发明旨在计算网络单元或网络单元组(例如，移动性区域(LA1)中的连接到无线电网络控制器(RNC)的基站)的负载影响，并且计算无线电网络控制器的需要用以支持基站的全建筑。

如果对于每个这种任务都要装载包括所有这些实体的所有网络模型，那么任务执行会很慢。另一方面，如果针对该任务仅装载受影响的实体，但是不包括所考虑的实体周围的其他实体的表示，那么在应用中没有正确地对所有交互进行建模，因此会频繁地遇到错误。

使用所提议的方法，针对一个设想的UMTS示例的任务如下工作：

i)把要分析的RNC的全模型装载到RAM存储器中作为一个组块，组块级(全部)。

ii)以多个组或多个区域装载要建模的节点B的具有较少细节的部分模型，作为N×组块，M×区域，组块级(节点)。

iii)使用背景负载来考虑其余网络实体，如产生负载的移动端和产生和/或吸收负载的其他核心网络单元。

以此方式，在执行任务中包括/考虑了对象(RNC)、其有影响的同辈(peer)(节点B组)以及其周围的区域(例如，核心网络或其他RAN)的良好表示，但是与通常的情况下相比，需要将整个数据模型内容的大大缩小的一部分装载到RAM中。

设想该方法被用于对移动通信系统进行建模，在该系统中，模型的一个域可能具有大量实例，但是与模型的另一域相比具有较低水平的细节，该另一域具有较少的实例但是每个实例的建模远远更复杂。因此，可以解决在对相同端到端模型中的两种域进行建模时存在的范围和分辨率细节的很大差异。为了实现建模域的变化，建模装置16使用这样的技术，其能够将流量描述(traffic profile)表示成网络服务和传输带宽的有效消耗，并且能够将流量描述传播到其他网络单元。此外，可以将网络单元组表示成其自己的影子，该影子可以用于提供如上所述的建模分辨率的差异。最后，可以使用用于确定经由两个网络单元之间的传输路径的最优路线的技术，以帮助配置多个层上的数据的路由和交换。

负载建模

为了实现模型的组块布置，需要使用用于尽可能准确地表示一组单元的技术。在一些示例中，图1、2以及3所示的建模系统使用可移动背景负载生成器或背景节点。该技术使得用户能够在被建模的电信系统中的任何地方以结构化方式应用背景负载模拟，并调节和转换根据需要产生的负载，以按自动方式考虑帧和协议开销和信令流开销的估计。通过软件接口控制和参数化负载模型，该软件接口详细分析和模拟多个简单的数据通信流，然后复制这些简单模型，以模拟许多用户的真实组合负载。图4图示了背景负载模拟技术。

图4提供了用于形成背景负载生成器或“背景节点”的处理步骤和计算的示例表示。在图4中，用户指定三个不同的流量描述40、42、44，以形成背景负载生成器46。meige流量描述40、42、44中的每一个都包括多个移动服务48，每个移动服务48标识将与移动通信会话对应的服务类型。例如，服务类型可以是数据通信、语音呼叫、文本或视频通信。这样，在每个流量描述中，指定了由流量描述表示的每个对应移动通信会话的多个不同移动服务类型。将流量描述40、42、44中的每一个组合以形成其中合并移动服务的背景负载生成器。然后在应用步骤52中将背景负载生成器应用于网络单元50。

在应用步骤52中，将移动服务转换成消费的网络服务的表示，因为组合的流量描述被转换成可以由被建模的单元网络50支持的可用网络服务量的有效使用。图5更具体地图示了移动服务的表示和转换处理。

由于背景节点是可移动的，因此其模拟效果也可以跨给定系统中的多个网络单元而转换。该技术可以应用于测试工业和零售商设备工业，其中自身测试是现代设备的关键功能。

在图5中，在移动服务层60中表示来自流量描述40、42、44的合并移动服务。这样，通过对流量描述62指定的移动服务的组合，形成了移动服务层64。然后将移动服务的影响转移到移动层64中，因为消费了网络服务。例如，移动服务的影响将代表协议开销、帧开销以及信号流传输开销(它们是被建模的网络单元的指定资源)的增加。相应地，可以将移动层64中消费的网络服务的影响转换成对网络单元可用的每个物理层传输类型(如异步传输模式(ATM)、网际协议(IP)、PHD/SDH、光、铜等)的物理层资源66的使用。最后，在最低层物理层68，消耗的网络资源的影响转换成物理比特速率，其代表在从网络单元46到该网络单元连接到的网络单元的接口上的可用比特传输速率的消耗。这样，组合起来，根据给定流量描述的移动服务、网络服务以及来自物理层的需求构成组合的负载单元LE。

消费的网络服务和传输比特速率的影响通过从网络单元50到随后的网络单元54(在图4所示的示例中，其是移动交换中心)的连接来表示。这样，如从网络单元50与移动交换中心54之间的连接表示的那样，通过消耗的网络服务56和消耗的传输带宽58表示对背景负载生成器的转换。这样，根据图4，表示流量描述的集合的背景负载生成器46可以被应用于网络单元50，并且这种应用的影响由在将网络单元50连接到移动交换中心54时消耗的网络服务56和消耗的传输比特速率58来表示。从网络单元50到移动交换中心54的转换处理可以被称为背景节点的“传播”。

网络影子模拟技术

根据允许形成在计算上高效的模型的建模工具16使用的一种技术，与对多个其他网络单元的模拟相关联地使用可移动背景负载，以模拟背景负载源和负载汇(sink)的总和，所带来的影响是存在几个其他网络单元，但是不必使用真实设备来实际地完全地模拟它们或者表示它们。这样，例如，可以通过一个模型模拟或模拟器来表示整个无线电网络区域，同时使用同一软件来表示许多其他节点并且表示真实的流量源和流量汇。

通过首先对网络单元和轮询的外部接口进行建模，同时在不同负载水平上对网络单元进行模拟，来模拟形成移动无线电网络中覆盖的区域的一组设备。通过几轮(run)背景节点(其被用于模拟所建模的网络单元)，获得了一个数据集，该数据集表示负载在区域的外部接口处随不同激励的变化的影响，这可以被称为要表示的设备的区域的“影子表征”。然后，整个区域及其组合源/汇背景负载可以用单个实体来表示，并且以相同的外部端口作为原始(模型或真实设备)，这可以称为影子模拟版本，这是一种动态模型。此外，通过分析影子表征数据集并且生成一组算法来表示在根据输入的背景负载设置进行的表征过程中测得的负载，可以通过对这些算法进行外推来生成在原始表征的边界以外的模拟。

这可以应用于模型或真实的传输设备，作为由该传输设备使用的机制，作为一种智能路由方案。以下说明了影子表征技术和一组网络单元的影子模拟的示例说明。

在图6中，图4和5中形成的背景节点被用于根据针对背景负载生成器46指定的流量描述来加载三个节点B 80、82、84中的每一个。这样，将背景负载生成器46应用于三个节点B 80、82、84中的每一个可以代表将该流量描述加载在部署了节点B 80、82、84的特定地理区域内的无线电接入接口(如UTRAN)上。通过将背景节点46应用于每个节点B，可以针对节点B 80、82、84与它们连接到的无线电网络控制器86之间的每个Iub接口确定网络服务和传输的有效消耗。此外，根据本发明，可以将消耗的网络服务和消耗的传输带宽从无线电网络控制器86传播到无线电网络控制器86与它连接到的移动网关(未示出)之间的IuCS接口88上的无线电网络控制器的输出端。这样，通过有效利用背景负载生成器46，可以通过将背景负载生成器46应用于每个节点B来对移动无线电网络内的特定地理区域进行建模。然后应用传播过程，以将所使用的网络服务和传输带宽从节点B传播到无线电网络控制器86，相应地传播到无线电网络控制器86与连接的MSC之间的接口IuCS 88上的无线电网络控制器86的输出端。这样，实际上，如图6所示，背景节点46被用于在施加到MSC的负载方面对移动无线电网络的无线电网络区域进行建模。从而可以将被建模的网络区域表示为影子模型。

相应地，在图7中，通过表示图6所示的无线电网络区域89，并且通过表示为图6所示的无线电网络区域形成影子模拟模型，将无线电网络区域89应用于到MSC的多个连接92、94中的每一个，可以确定MSC 90的负载。这样，实际上，可以根据图6所示的公式96对组合负载进行转换，以对MSC 90进行有效加载。类似的是，可以在MSC 98的输出端处对这种加载进行建模。

通过从被建模的网络进行实际测量，可以确认从所建模的影子模拟确定的结果。例如，在形成了影子模拟之后，可以确定对接口上的加载，例如，节点B与无线电网络控制器之间的Iub接口，以提供得到的消耗的网络服务和传输带宽。可以通过分析真实网络来确认这种加载。如图8所示，示出了无线电网络控制器102和MSC 104。可以使用探测器106来测量传输的信令和数据，传输的信令和数据可以被认为是移动无线电网络所支持的流量的消耗的网络服务和传输带宽，这对应于已经在背景节点46中表示的模型流量描述。这样，可以使用测量结果，针对所建模的网络来核实对真实网络的加载，然后可以在该流量描述所消耗的实际资源方面进行调节。

由于形成了如图6所示的无线电接入网络89的一个区域的影子表征，因此可以离线地生成并存储结果，并在线地将其应用于整个系统的模型。在图9和10中图示了这种安排。在图9a中，如图6所表示的节点B 80、82、84被示出为连接到无线电网络控制器86。如已经说明的，可以将背景节点46应用于每个节点B，以表示根据预定流量描述的加载。这样，可以将在无线电网络控制器的输入端处的加载转换成在输出端处的加载。这样，如图9b所示，对于无线电网络控制器86的在Iub接口上的输入负载120处的给定范围的流量描述加载，无线电网络控制器86的上游的IuCS接口122上的得到的加载可以由在上游负载124的结果来表示。在操作中，根据如图10所表示的流量描述，可以针对输入来为IuCS接口122上的加载生成离线结果。此处的IuCS示例的流量描述包括移动端到移动端呼叫、移动端到陆地呼叫、短信和电路交换数据加上根据信令负载的该用户平面。在图10中，对于多个流量描述加载中的每一个，确定了对多个参数中的每一个的确定的结果，其中三个示于图10中。这些参数例如可以是所使用的载体的数量130、协议开销的量132以及所占用的信令流信道量134。这样，可以在模型中的其他地方应用离线结果，以针对不同流量描述加载，表示对无线电网络控制器122的上游的接口的可能影响范围。

如将明白的，这里提供的示例仅仅是例示性的，本发明的总体原理可以应用于GSM、GPRS、UMTS、HSDPA、EPS以及其他移动系统演变方案。

示例加载模拟：软交接

用于根据本发明对网络单元进行建模的拓扑逻辑分组可以用于在电信网络的模型内形成自相似节点的分组，如：

-交叉连接的“环”

-光交叉连接的“环”

-充当STP SS7网络的一组STP

-可靠的群集(cluster)，如与多个移动网关(MGW)一起工作的多个MSC，其充当冗余池。

在此，给出了软交接的一个具体示例。对于在由特定RNC覆盖的区域之间进行软交接处理的移动节点，可以实现对特定网络单元上的加载的模拟。根据以下说明来确定参与软交接并且从一个RNC区域漫游到任何相邻区域的移动UE的数量。这代表网络元件上的负载的一个示例，如将明白的，存在其他类型的加载，取决于正在对什么进行建模。

然后可以使用变换逻辑将软交接加载应用于其他网络单元和源加载的影响，以将负载从一个网络单元传播到另一网络单元或者从网络单元的一侧传播到另一侧。以下示出了一种软交接算法。

图11提供了小区覆盖面积的图示。基于给定半径r，可以将小区覆盖面积计算为：

小区覆盖面积＝πr²

图12图示了RNC覆盖面积的计算，这可以被确定为：

RNC覆盖面积＝(RNC的小区数量)×(小区覆盖面积)

＝(RNC的小区数量)×πr²

然后如图13所示确定RNC的覆盖面积，对于RNC覆盖面积的半径R是：

软交接是这样的技术，其中，移动UE在从一个小区覆盖区域移动到另一个时同时与两个小区进行通信。对于本示例，我们考虑如下情况：由于移动UE从一个RNC区域移动到另一个而产生了加载。覆盖移动UE正在漫游到的网络区域的RNC称为控制RNC，移动UE漫游自的RNC称为漂移RNC。位于两个RNC区域之间的移动UE是参与软交接处理的那些移动UE。对于控制RNC RNC_c和第一和第二相邻RNC RNC1、RNC2，这些区域在图14被示出为SA1和SA2。图15图解说明了交叠的覆盖区域SA1、SA2的相对分布的示例，SA1、SA2被认为由两个服务小区C1、C2的小区区域的一部分所服务。由第一小区c1服务的交叠面积被认为是小区半径的70％，因而

交叠面积SA1＝π0.3r²

而对于第二小区c2，交叠区域被认为是小区面积的30％，因而

交叠面积SA2＝π0.7r²

为了估计从相邻小区的软交接对目标控制RNC_c产生的加载，必须首先确定仅该RNC RNC_c正在服务的移动UE所产生的加载。图16所示的区域A1被认为表示仅由控制RNC RNC_c服务移动UE的区域，因此不涉及软交接处理。移动UE不涉及从相邻小区的软交接的区域因此针对半径R2来确定，半径R2是总RNC覆盖区域半径R的分数。这样，对于目标RNC RNC_c，半径R2＝R×分数，因而包括不参与软交接的移动UE的面积变成：

非软交接面积＝πR2²

根据该计算，可以确定为由于移动UE参与软交接的结果而引起加载的覆盖区域的分数，即

软交接面积分数＝(RNC覆盖面积-非软交接面积)/(RNC覆盖面积)

图17接着示出了从控制RNC RNC_c到相邻RNC RNC1、RNC2的软交接流量，这又可以被确定为：

NS(SHO_Egress).Ld(i)＝NS(SHO_Prop).Ld＊(Drift_Amount/100)＊Circumference_i/sum(Circumference_i).

在该表达式中，“漂移量(Drift_Amount)”表示其出口或出去流量被模拟的特定RNC的移动UE所产生的流量的一部分。漂移量将随RNC的位置而不同，并且根据经验和观察的真实世界条件而经验地来设定。例如，如果RNC在乡村边上，那么漂移量约为10％，而如果RNC在小村内遥远位置，那么漂移量将是2-3％。

NS(SHO_Egress)是由于从目标RNC出去的流量导致对网络服务的加载。这是传播到基于软交接区域部分的RNC的网络服务的函数，软交接区域部分是如上所述针对被认为参与软交接的移动UE流量部分而得到的。这样，由该流量表示为软交接区域部分的网络服务被确定并应用于公式的该部分。

分数Circumference_i/sum(Circumference_i)提供了平衡正在从被建模的RNC出去的移动流量相对于目标RNC周围的所有RNC的经验确定。因此，相对于从周围RNC进入的流量确定出去流量部分。该计算是根据针对使用该表达式建模的结果对真实世界结果的观察而确定的。

根据该表达式，可以将网络服务NS确定为给定软交接出去加载的加载、漂移量以及RNC区域的周长的函数。使用该表达式，可以将每个背景负载加载到多个网络上的多个网络单元服务(NES)上。此外，可以使用0-100％的加权来加载每个流量模型，使得N×流量模型总是加起来是100％加载，但是每个流量模型内的服务加载都可以被独立设定。

对于软交接的该示例“算法”，可以使用具有特定输入负载的试验来确定网络单元上的负载和输出接口，然后其可以被外推。以下部分基于被建模的网络单元的功能说明网络服务NS的端接和网络服务到其他网络单元的传播。

变换逻辑的示例

图18提供了变换逻辑如何被用于将资源的加载从网络单元NE的一侧(称为南侧)转换到网络单元NE的另一侧(称为北侧)的示例图解说明。根据网络单元NE的功能，南侧和北侧都可以包括输入和输出接口。

作为一个示例，我们考虑RNC 89。如图6所示，在网络单元NE的南侧，在节点b 80、82、84中的每一个上设置了加载单元LE，它们在RNC 89内在端接块TRM处端接。端接块TRM被配置成对从南侧接收到的加载LE进行转换，这些LE是从节点B 80、82、84进来的。只有网络服务NS被放进来，因为可以仅根据网络服务来确定移动服务MS的其他加载单元和物理层需求D。NS端接块TRM将网络服务NS组合起来，并将其传递到传播块PRP，以转换成北侧加载单元LEn并且在RNC 89本身上进行加权，这由NS加权块WGT表示。

网络服务传播块PRP被配置成对从NS端接块TRM接收到的组合网络服务加载应用变换逻辑，以传播网络服务加载NS(prop)。这将包括确定对协议栈的加载和由被建模的网络单元消耗的资源以及被建模的网络在网络单元的输出端处加载网络服务的程度。对于RNC89的示例，由于传播到南侧而消耗的网络服务将依赖于Ius接口并且是Ius接口的函数。传播过程还将确定对网络单元本身的加权，这由NS加权WGT表示。

网络服务传送块TRT将传播块PRP的输出转换成北侧的加载单元Len，这可以由传送的网络服务NS(TXM)表示并且被映射成等效的移动服务MS和物理层资源D。

图19示出了变换逻辑的一个示例，其被用于将加载单元从南侧传播到北侧。如图19所示，将南侧加载单元LE组件、移动服务MS、网络服务NS以及物理层资源需求从端接块TRM馈送到变换逻辑TL，变换逻辑TL如上所述根据网络单元的功能和操作来适应由加载单元LE对网络单元本身产生的加载和北侧加载单元LEn上的加载。变换逻辑可以仅对网络服务工作，但是可以考虑其他加载单元MS和D的一些功能。

如RNC的软交接出口(soft handover egress)的示例所说明的，可以使用经验函数和解析技术的组合来生成变换逻辑，该变换逻辑将网络服务上的输入负载转换成所考虑的网络单元上的负载和网络单元的输出接口上的负载。

组块示例

如上所述，本发明提供了一种对图1所示的移动无线电网络进行建模的方式，使得改进了对网络的每个组件的范围和分辨率要求，同时减小了任何一个时刻计算模型所需的处理能力以及模型所占用的存储容量。为此，例如，可以将图1所示的每个基站/节点B分入不同的组中。在一个示例中，一些不同的组代表不同的区域。图20提供了将基站或节点B分组成三个组160、162、164的示例图解说明，这三个组分别连接到接入网络然后连接到对应的无线电网络控制器。每个节点B都位于单独的站点处，该站点由响应的用户群表示，因此可以从该站点表示从这些用户产生的相对加载或流量。如图21所示，被分组成三个区域的节点B由表示每个节点B和每个组的模型来处理，以表示由节点B对相应的通信信道170、172、174产生的总流量和加载，通信信道170、172、174将节点B的组连接到接入网络180和无线电网络控制器182、184以及相应的移动网关186、188，移动网关186、188又连接到核心网络190。无线电网络控制器182和移动网关186可以服务于第一区域，例如“曼彻斯特”，第二无线电网络控制器184和第二移动网关188可以服务于第二区域，例如“纽卡斯尔”因此由其他区域服务的电信系统的其他部分(例如“Bristol”和“London”92、94)可以由模型相应地表示。

根据本发明，如图21所示，将图20所示的节点B分组到多个区域中。因此，对每个区域建模第一时段，在第一时段中，确定这些区域中的每一个对在该区域内的与相应的接入网络和无线电网络控制器82、84之间的通信的流量产生的相对加载。因此，对于下一时段，对该网络对连接的信道产生的加载进行建模，而不处理这些节点B中的每一个的模型和由与节点B通信的相应移动用户设备产生的流量。这样，如图21所示，当前仅曼彻斯特60的区域正在被详细建模，而其余区域162、164在背景中被建模，也就是说，使用上述技术将其余区域162、164建模成影子模拟，以表示在其中对这些区域进行详细建模的之前的时段内产生的加载。这样，根据本发明，将计算机系统配置成在仅用于与区域60相关联的节点B的时段中，将节点B的模型加载到存储器中以供CPU处理，而将其余区域表示成在这些区域之前被建模时产生的加载的外推或内插。这样，通过以下步骤轮流循环每个区域相应的时间间隔：将区域模型加载到RAM 4中并使用CPU 1对模型进行处理，并且基于在先前时段中在将其余组或区域中的每一个加载到RAM 4并由CPU处理时先前产生的加载来将其余组或区域中的每一个表示成加载。

使用链接层可达性表的最优路由的多层建模技术

建模系统16还可以包括可用于识别电信网络的两个或多个网络单元之间的最优传输路径的技术。对于大多数路由器或交换机情况，这些单元根据简单的一组参数来路由或交换。这些参数可以是仅表征正在被应用传输功能(路由/交换)的层的一组参数中的一个有限的子集。结果，尽管传输功能很快，但是数据的传输在成本和资源方面可能并不是成本有效率的。此外，如果传输方案过于复杂，要求每传输功能处理太多参数，那么该传输功能可能是笨拙的且慢的，尽管可能很适合于正在执行的传输动作。

往往路由的过于简化会很好地解决一个层上的问题，但是作为N层传输方案来说是较不高效的。

需要一组可靠且快速的传输算法，其考虑N层电信模型，该模型可以随时间被建立成一组传输路由表和绑定(binding)。根据本发明，每路由算法执行，可以执行一个层上的传输功能，同时在一个步骤中应用来自指定的其他层的指定的可应用约束的选择，作为参数矩阵。该技术包括以下步骤：

步骤1：最初仅在信息可用的层(如之前的)上进行路由

步骤2：随着在每个网络单元处产生了与网络有关的更多信息，那么存储并索引每建模层的可达性矩阵和每路由的每个排名。

步骤3：将来的传输功能执行在针对该传输网络单元的端到端(ETE)延迟约束内交叉检验在为路由分配的给定时间内可用的层。

此外，通过在软件模型中在传输路由网络单元处应用这些复杂的路由方案，并存储所产生的表，然后可以利用相同的复杂传输功能方案将相同的表应用回真实网络单元。结果，可以在电信网络内产生多层可达性地图，因此网络单元不必实时路由以确定最优传输路径和传输选项的地图。这样，通过使用这种多层路由规划和端口算法，可以部署已经优化的电信系统。这与如下方案形成了对比：通过网络单元之间的通信的传输和路由来规划网络而不需要预先规划多层路由，然后确定所部署的系统是否高效并且通过试错来优化所部署的系统。此外，多层表驱动的系统远比纯数学算法要快。

该技术还可用于避免共同命运问题，即，在层N规划多个路由以确保可靠性，然后在不知道的情况下将它们映射到层N-1上的同一载体。

本技术可应用于建模工具、测试设备和零售商传输设备，通过应用同一多层可达性表驱动方法以在所有这些类型的实体上进行路由，可以使用策略控制实体(PCE)系统，要么通过中央地将所有传输节点检查指向(check-pointing)中央表库系统来工作，要么通过往来于路由器的传输路由查询消息间的将来系统来工作。

对于能够在多个层上工作的网络单元的一个正在出现的术语是多服务平台或MSP。

图22提供了可以由图1所示的建模工具16建模的移动无线电网络中的两个单元的图示表示。根据本发明，将建模系统16配置成对两个网络单元之间的通信执行多层路由规划。如图22所示，第一移动网关200可以经由连接接口204连接到第二移动网关202。然而，虚拟的传输路由可以表示移动网关200与移动网关202之间的信令和数据的通信，其实际上形成了在这两个移动网关200、202之间进行信令和数据传输的接口。虚拟传输路径可以包括连接在多个不同层中的每一个处的多个单元。例如，如图13所示，存在四个这种层，其可以对应于分层电信模型。第一层包括增减(add drop)复用器(ADX)210，第二层是网际协议(IP)连接212，第三层是另一增减复用器(ADX)214，最后，第四层使用光复用器，其在物理层执行数据的传输功能218。增减(add drop)复用器(ADX)210与网际协议(IP)层212之间的连接可以经由ATM 220，而网际协议(IP)层212与增减复用器(ADX)214之间的连接可以经由TCP/IP 232。最后，同样，第二增减复用器(ADX)214与光复用器218之间的连接可以经由ATM224。

相应地，对于第二移动网关202，可以在多个不同层设置第二组传输单元，以使这两个移动网关200、202之间的传输路径完整。对于该示例，相应地有四个层，这给出了增减复用器310、网际协议IP层312以及增减复用器314。在物理层处设置还一光复用器318，其连接到增减复用器214和310。此外，与第一组单元相对应，通过传输信道链接这些网络单元中的每一个。这样，通过传输链路320、322、324链接第三层增减复用器310、第二层网际协议路由器312以及增减复用器314。此外，还可以通过传输信道326、328、330、332、334、336将第一组210、212、214中的传输单元连接到第二组310、312、314中的传输单元，因为可以经由到一个以上的网络单元的一个以上的路由将一个层的数据传输到另一层的传输单元。这样，实际上，这两个移动网关网络单元之间的数据通信可以经由图2所示的四个示例层中的传输单元之间的多个不同路径。

图23提供了图22所示的传输单元的简单表示，它们被配置成在两个移动网关传输单元之间传送数据。在图23中，在两个移动网关200、202之间示出了两个示例路径。第一路径包括传输信道链路A.1，A.2，A.3，A.4，A.5，A.6，A.7，A.8。第二路径包括传输信道链路A.1，B.2，B.3，B.4，B.5，A.6，A.7，A.8。可以按此方式对每个通信链路加标签，以帮助确定两个移动网关节点200、202之间的最优数据传输路径。

对于每个路径，根据一个或多个优化函数来确定权重。典型地，一次优化三个或四个优化函数。优化函数是一组一般优化算法，优化算法有很多种，但是对这些算法的输入是从构建的模型得到的，如连接性、支持路径的物理对象的成本(连接器、对象的载体维护，如传输设备等)，所有这些都用于使用该连接来进行通信。

本发明提供了用于优化两个移动网关单元200、202之间的传输路径的配置，其中存在多个不同层，在这些层种不同组件可用于进行通信。这样，存在通过网络单元层的一个以上的路径，这些路径可能更高效或较不高效。根据以下步骤来确定优化：

●确定每个层上的每个单元的可达性矩阵，其识别可以从该传输单元抵达的所述层或者不同层中的其他单元。

●然后根据预定义测度对从一个组件的每个连接的到可达性矩阵上每个层的每个路径进行加权。该测度可以表示在网络资源或将一个网络层连接到另一个所需的传输带宽方面的成本。

●对于用于在两个网络单元之间进行通信的所有可能的路径中的每一个，为该传输路径形成组合加权和。

●最后，根据加权和来确定两个网络单元之间的最优路径。

典型的优化函数示例是：

i)在设备和支持设备的维护方面从该节点到可达节点的可达性的成本

ii)由于沿着每个路径的服务产生的延迟

iii)经过的节点数量

iv)经过的传输技术层的数量(通常，在路径上经过的层越多，涉及的处理越多，因而成本越高)

v)在路径上工作的传输功能，例如，所引起的QoS映射的次数，例如，UMTS、DS、MPLS比UMTS到固定且预定义的MPLS简表的映射组更复杂。

本发明的实施例可用于具有数据库的工具平台的结构中，该工具平台包括作为多层表示的所有网络单元，这些网络单元可以被分组成多个区域，如MSC族、或RNC族、LA、RA、URA移动性族。此外，为了一些优化任务，这些区域能够与表示每个区域的背景负载一起工作。

可以在不脱离本发明的范围的情况下对上述实施例进行各种修改。例如，尽管参照诸如GPRS或UMTS的移动无线电网络的建模说明了本发明，但是应当明白可以按此方式对其他电信系统进行建模，如无线接入网络Wi-Fi或实际上任何固定网际协议宽带或其他电信网络。在所附权利要求中限定了本发明的各种其他方面和特征。

Claims

1.一种确定电信网络的至少两个网络单元之间的数据路由的方法，所述至少两个网络单元经由传输路径互连，该方法包括：

识别电信模型的多个不同传输层，所述传输路径包括这些不同传输层；

对于每个连接，定义一组定义通过所述连接来传送数据的成本的通信参数，并分配经由所述连接传送数据的加权值；

对于沿着传输路径经由每个层在所述两个网络单元之间的所有可能的路线，根据所述连接的所述的一组通信参数对用于路由数据的连接的影响进行建模，并确定沿每个路径的加权结果；

根据最佳的评估参数来确定最优路线。

2.根据权利要求1所述的方法，其中定义一组通信参数包括：

识别可用于通过所述连接传送数据和信令的一个或多个通信资源，

确定为了通过所述连接传送数据而消耗的通信资源量，以及

评估通信资源的成本以形成所述加权值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述通信资源包括通信开销、使用传输连接进行传送所产生的延迟、所消耗的带宽以及带宽成本中的一个或多个，并且所述评估通信资源的成本以形成所述加权值包括针对通信资源的价值对所消耗的通信资源进行评分。

4.根据前述任一权利要求所述的方法，其中在应用时将加入所述通信网络的每个新网络单元最佳地匹配到所述电信系统中，以维持成本最低的所需性能。

5.根据权利要求5所述的方法，其中根据网络设备和载体来确定网络单元到所述电信网络的加入。

6.根据前述任一权利要求所述的方法，包括：

作为一种优化确定网络单元之间的一个或多个最优传输路径，其包括移动标准接口，所述移动标准接口作为被优化的一个层，同时作为在较低层上的优化支持传输层。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，包括：

从电信网络离线应用从实际的电信网络提取的性能和配置数据，并且在所述根据最佳的评估参数确定最优路线之后，生成电信网络的再配置数据，以提高电信网络的性能，或者使得在优化之后能够不再使用电信网络的一部分或者在其他地方使用电信网络的一部分，因为所述优化需要比优化之前更少的资源。

8.根据权利要求7所述的方法，包括

离线应用被实现为分布式优化算法的电信网络的一部分，其中，整个优化算法的一部分被部署在电信网络内的各个网络单元处，这些网络单元能够支持这些算法部分，并且通过分布式控制，通信接口既能够计算优化系数以针对一组定义的驱动器优化函数来提高性能，又能够随时间改进存储在这些节点上的配置，以提高性能并且/或者减小对网络的资源影响并且使得不需要设备或者随着网络负载的增长而减少购买更多设备的需求。

9.一种用于确定电信网络的至少两个网络单元之间的数据路由的建模系统，所述至少两个网络单元经由传输路径互连，所述建模系统被配置成进行以下操作：

识别电信模型的多个不同传输层，所述传输路径包括这些不同传输层，

根据最佳的评估参数来确定最优路线。

10.根据权利要求9所述的建模系统，其中所述建模系统被配置成通过以下操作来定义一组通信参数：

确定为了通过所述连接传送数据而消耗的通信资源量，以及

评估通信资源的成本以形成所述加权值。

11.根据权利要求10所述的建模系统，其中所述通信资源包括通信开销、使用传输连接进行传送所产生的延迟、所消耗的带宽以及带宽成本中的一个或多个，并且所述评估通信资源的成本以形成所述加权值包括针对通信资源的价值对所消耗的通信资源进行评分。

12.根据权利要求9、10或11所述的建模系统，其中所述建模系统被配置成匹配在应用时加入所述通信网络的每个新网络单元，以维持成本最低的所需性能。

13.根据权利要求12所述的建模系统，其中根据网络设备和载体来确定网络单元到所述电信网络的加入。

14.根据权利要求9到13中的任一项所述的建模系统，其中所述建模系统被配置成作为一种优化确定网络单元之间的一个或多个最优传输路径，其包括移动标准接口，所述移动标准接口作为被优化的一个层，同时作为在较低层上的优化支持传输层。

15.一种提供计算机可执行指令的计算机程序，所述计算机程序在被装载到数据处理器上时执行根据权利要求1至8中的任一项所述的方法。

16.一种用于确定电信网络的至少两个网络单元之间的数据路由的设备，所述至少两个网络单元经由传输路径互连，所述设备包括：

用于识别电信模型的多个不同传输层的装置，所述传输路径包括这些不同传输层，

用于通过识别所述传输路径的每个层中的每个传输单元到同一层或不同层中的其他传输单元之间的连接来形成可达性表的装置；

用于对于每个连接，定义一组定义通过所述连接来传送数据的成本的通信参数，并分配经由所述连接传送数据的加权值的装置，

用于对于沿着传输路径经由每个层在所述两个网络单元之间的所有可能的路线，根据所述连接的所述的一组通信参数对用于路由数据的连接的影响进行建模，并确定沿每个路径的加权结果的装置，

用于将所述加权结果组合，以确定所述可能的路线中的每一个的性能的测度的装置，以及

用于根据最佳的评估参数来确定最优路线的装置。