CN103973490B - 一种基于数据挖掘的ptn传输带宽自适应调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法，该方法对PTN传输带宽进行动态调整；通过对eNB实际传输带宽的数据挖掘发现其随时间变化的规律；使用无线接入网网管PM数据作为PTN传输带宽分析的输入源；综合eNB优先级、eNB实际传输带宽数据挖掘结果等信息确定eNB的传输带宽配置。本发明所公开的技术方案可以根据eNB的实际传输带宽变化规律实现带宽的动态配置，以达到PTN传输资源的有效利用，在传输资源受限的情况下，可以更优地提升eNB的吞吐量。

Description

一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法

技术领域

本发明公开了一种基于数据挖掘的PTN(PacketTransportNetwork)传输带宽自适应调整方法，涉及数据处理技术领域。

背景技术

随着4GLTE(LongTermEvolution)技术的逐步成熟，其实际组网应用也已经逐步推开，由于目前LTE网络可以承载的峰值速率已经达到百兆，相对于传统3G技术，其在大大提升用户体验的同时，也对回传网络带来巨大压力。以一个小型城市为例，假如其建设500套基站1500载扇，按照每载扇平均传输带宽(CIR)100Mbps，峰值传输带宽(PIR)300Mbps，按照每个接入环上接入10个节点，每个汇聚环上接入10个节点，核心环上5个节点的分配方式，接入环上的交叉容量峰值会达到3Gbps，汇聚环上的交叉容量峰值需要达到30Gbps，而核心网上的交叉容量峰值会达到150Gbps。按照目前小型城市一般建设1G或10G级PTN(分组传送网，PacketTransportNetwork)网络配置，升级到LTE网络的过程中，PTN建设升级一方面工作量非常大，一方面升级成本及升级的复杂度都会大大提升，因此，PTN如何升级的问题是摆在运营商面前及重要又棘手的工作。传统上PTN配置是按照PTN上的每个eNB(EvolvedNodeB)节点进行固定分配的，在网络建设初期，按照实际无线网络配置及PTN环上的eNB节点情况在PTN设备上分配相应的保证传输带宽，一旦配置完整，除非网络结构有所变化，分配的保证带宽是不会变化的。

而实际情况是同一个eNB的不同时间段的业务量通常是有变化的，带宽需要也是有波动起伏的。如居住区一般情况下由于白天上班，人员会比较少，业务量比较小，带宽需求也比较小，而晚上下班后人员大量聚集，业务量会有爆发增长，带宽需求有非常大；而办公区通常恰恰相反。如果这两种区域位于同一个环上，则显然这两个区域的带宽需求存在互补性，此时，如果都配置固定的保证速率，则存在资源浪费。在某些情况下也是无法同时保证的，只能同时降低保证速率，这样又会影响峰值吞吐量，如图3所示，如果这两个eNB属于同一个PTN环，且总带宽不能超过120Mbps，则只能同时配置为60Mbps，超过其的部分会存在数据丢弃的情况。这种固定配置保证带宽的方法会造成PTN传输资源浪费，并影响无线网络峰值吞吐量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法，所述方法基于的系统构架包括相互连接的无线接入网网管子系统、数据中心和PTN网管子系统：所述无线接入网网管子系统使用LTE无线接入网网管网络，还包括依次相连的增强型基站eNB、无线操作维护中心OMC-R和接入网网管中心；所述数据中心负责数据收集、数据挖掘和相关指令的下发；所述PTN网管子系统包括相连接的PTN网管和PTN设备；所述方法具体过程包括：

步骤一、通过无线接入网网管子系统的性能采集上报功能来完成数据上报：

(101)eNB上报与其相关的传输网络数据流量至OMC-R；

(102)接入网网管中心从OMC-R处提取传输网络数据并形成格式化文件；

(103)数据中心从接入网网管中心获取eNB所属的VLAN及其流量数据文件并进行存储，同时获取eNB其他配置信息；

步骤二、数据中心对获取到的eNB的流量数据文件进行数据挖掘，具体内容包括：

(201)在一天24个小时中，分别记录工作区和居住区上网流量的变化，按照分析周期分割的各个时间段上网流量的不同，得出流量随时间变化的趋势；

(202)查询并比较每周、每月以及每季度的流量变化记录，根据记录总结流量变化趋势的规律，得出规律后再经过持续的流量观察和记录，验证所得到的流量变化趋势规律，最终得出流量变化趋势的稳定性规律；

(203)观察和记录下与流量变化趋势的稳定性规律不符的流量变化波段，查询当时的环境因素和人为因素，得出流量变化的突发性实例；

根据上述信息，结合eNB优先级和带宽可调范围的信息，数据中心计算出各个eNB的带宽配置参数；

步骤三、根据在数据挖掘过程中已经形成的各个eNB流量变化趋势的数据，按照流量变化趋势的稳定性规律在需要进行流量带宽调整的时间节点下发带宽配置，数据中心将各个eNB的带宽配置下发至PTN网管，再通过PTN网管完成对各个eNB所属的VLAN的带宽配置下发。

作为本发明的进一步优选方案，步骤(103)中所述eNB其他配置信息包括带宽可调范围和eNB优先级。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤(101)中eNB上报与其相关的传输网络数据流量以及步骤二中的数据挖掘均按照固定的周期进行，周期长度根据实际使用中网络的特点确定。

作为本发明的进一步优选方案，步骤(201)中，所述分析周期为三小时。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、可以根据eNB的实际传输带宽变化规律实现带宽的动态配置，以达到PTN传输资源的有效利用；

2、在传输资源受限的情况下，可以更优地提升eNB的吞吐量。

附图说明

图1是本发明的系统组成结构示意图。

图2是本发明的系统工作原理流程图。

图3是现有技术中，带宽和流量对应的波形示意图。

图4是使用本发明后，带宽和流量对应的波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的系统组成结构示意图如图1所示，本发明分为3个子系统：无线接入网网管子系统、PTN网管子系统、数据中心。各子系统的组成具体如下：

无线接入网网管子系统：该系统主要借用现有的LTE无线接入网网管网络来提供，包括增强型基站eNB(EvolvedNodeB)、无线操作维护中心OMC-R(OperationsandMaintenanceCentre-Radio)、接入网网管中心。

PTN网管子系统：该系统使用原有的PTN网管网络，包括PTN网管、PTN设备。

数据中心：该子系统是新增系统，该系统是整个系统的核心，负责数据的收集、数据整理分析即数据挖掘、相关指令的下发。

本发明的系统工作原理流程图如图2所示，整个系统工作事实上包括三个部分：数据上报、数据挖掘、带宽配置。一旦启动PTN带宽自适应配置功能，则整个系统开始工作。

数据上报：数据上报通过现有的无线网管的性能采集上报功能(PM)来实现：

1)eNB周期性上报与其相关的传输网络数据流量给OMC-R：OMC-R向需要进行传输带宽配置区域的eNB统一下发性能采集上报任务，其中包括传输网流量统计性能采集项。上报周期按照OMC-R管理需求进行设定，如15分钟。

2)接入网网管中心从OMC-R提取PM数据并形成格式化文件：eNB周期性上报传输网流量性能采集数据，并有OMC-R统一形成北向文件，之后再由接入网网管中心延迟获取。上报数据包括每个eNB的每个周期(如15分钟)的性能数据。

3)数据中心周期性的从接入网网管中心获取eNB所属虚拟局域网虚拟局域网及其流量数据文件并进行存储，同时获取eNB其他配置信息，如带宽可调范围、eNB保证优先级等信息。

数据挖掘：数据中心对获取到的各eNB的流量情况进行数据挖掘，主要包括：

(1)流量随时间变化的趋势：在一天24小时的周期当中，分别记录具体每个周期内工作区和居住区上网流量的变化，按照分析周期(如3小时)分割的各个时间段上网流量的不同，研究流量随时间变化的趋势；

(2)流量变化趋势的稳定性规律性：查询并比较每周、每月、每季度的流量变化记录，根据记录总结流量变化趋势的规律，得出规律后再经过一段时间的流量观察和记录，验证所的到的流量变化趋势规律，最终得出流量变化趋势的稳定性规律；

(3)流量变化的突发性；观察和记录下与流量变化趋势的稳定性规律不符的流量变化波段，查询当时的环境因素和人为因素，得出流量变化的突发性实例。流量变化的突发性实例可以包括但不局限于以下几个事例：例如，地区停电造成的流量减小，地区网络故障造成的流量减小，网购网络促销活动造成的网络流量增加，网络转播世界杯等赛事造成的特定时间段流量增加等等。

根据上述信息，并结合eNB优先级、带宽可调范围等信息，计算出各个eNB的新的带宽配置参数。

带宽配置：数据中心将各个eNB的新的带宽配置下发给PTN网管，之后通过PTN网管完成对各个eNB所有虚拟局域网的带宽配置下发。由于在数据挖掘过程中已经形成了各个eNB的流量变化趋势的数据，因此，可以按此规律在需要进行流量带宽调整的时间节点下发带宽配置。如对每个eNB按照3小时周期进行一次带宽配置。

在本发明中，数据上报是周期进行的，即数据中心在持续监测各eNB的流量变化情况；数据挖掘过程也是周期性进行的，但生成最终带宽结果的时间不确定，有些PTN环出现规律的周期比较短，则可以在比较短的时间内形成结果，而某些环的规律可能是长期性地，则需要比较长的时间来形成。另外，规律本身可能也是变化的，在短期规律存在同时，也可能存在长期规律，因此需要持续监测。最终带宽结果的形成还需要关注其他信息，如eNB的优先级，对于VIP站点，因此对某些eNB不能随意调整其带宽。

使用自适应PTN传输带宽配置，以3小时为周期对各个eNB的传输带宽进行配置，则可以保证在总带宽不超过120Mbps的情况下，同时满足峰值速率需求，如图4所示。而如果使用固定PTN传输带宽配置，则在高峰期则会超出配置的传输带宽，导致速率受到限制，如图3所示，这将大大影响用户感受。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法，其特征在于，所述方法基于的系统构架包括相互连接的无线接入网网管子系统、数据中心和PTN网管子系统：

所述无线接入网网管子系统使用LTE无线接入网网管网络，还包括依次相连的增强型基站eNB、无线操作维护中心OMC-R和接入网网管中心；

所述数据中心负责数据收集、数据挖掘和相关指令的下发；

所述PTN网管子系统包括相连接的PTN网管和PTN设备；

所述方法具体过程包括：

步骤一、通过无线接入网网管子系统的性能采集上报功能来完成数据上报：

（101）eNB上报与其相关的传输网络数据流量至OMC-R；

（102）接入网网管中心从OMC-R处提取传输网络数据并形成格式化文件；

（103）数据中心从接入网网管中心获取eNB所属的VLAN及其流量数据文件并进行存储，同时获取eNB其他配置信息；

步骤二、数据中心对获取到的eNB的流量数据文件进行数据挖掘，具体内容包括：

（201）在一天24个小时中，分别记录工作区和居住区上网流量的变化，按照分析周期分割的各个时间段上网流量的不同，得出流量随时间变化的趋势；

（202）查询并比较每周、每月以及每季度的流量变化记录，根据记录总结流量变化趋势的规律，得出规律后再经过持续的流量观察和记录，验证所得到的流量变化趋势规律，最终得出流量变化趋势的稳定性规律；

（203）观察和记录下与流量变化趋势的稳定性规律不符的流量变化波段，查询当时的环境因素和人为因素，得出流量变化的突发性实例；

根据上述信息，结合eNB优先级和带宽可调范围的信息，数据中心计算出各个eNB的带宽配置参数；

步骤三、根据在数据挖掘过程中已经形成的各个eNB流量变化趋势的数据，按照流量变化趋势的稳定性规律在需要进行流量带宽调整的时间节点下发带宽配置，数据中心将各个eNB的带宽配置下发至PTN网管，再通过PTN网管完成对各个eNB所属的VLAN的带宽配置下发。

2.如权利要求1所述的一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法，其特征在于：步骤（103）中所述eNB其他配置信息包括带宽可调范围和eNB优先级。

3.如权利要求1所述的一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法，其特征在于：所述步骤(101)中eNB上报与其相关的传输网络数据流量以及步骤二中的数据挖掘均按照固定的周期进行，周期长度根据实际使用中网络的特点确定。

4.如权利要求1所述的一种基于数据挖掘的PTN传输带宽自适应调整方法，其特征在于：步骤（201）中，所述分析周期为三小时。