CN107395409B - 一种具有通信质量监测的电力信息网 - Google Patents

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Abstract

一种具有通信质量监测的电力信息网，包括主站系统、一级通信层、子站系统、二级通信层以及终端系统，主站系统的高级服务器以及子站系统的各个中间服务器为WEB服务器，并且都处于互联网上，由互联网内容服务商提供交互内容，电力信息网还包括测试服务器，测试服务器的探针通过互联网服务提供商对上述WEB服务器进行业务测试，通过用户感知收益的计算方法得出各个WEB服务器的用户感知排名，进而对WEB服务器的通信质量进行监测。

Description

一种具有通信质量监测的电力信息网
技术领域
本发明涉及电力信息网，尤其是一种具有通信质量监测的电力信息网。
背景技术
由于电力信息网WEB服务器负载能力和网络带宽的限制,服务响应时间变得越来越长。因此许多电力信息网采用了分布式的多服务器系统来解决用户等待时间过长和服务器过载的问题。
传统的电力信息网WEB服务器会记录域名对应的一个IP或一组可用IP,大部分大型网站采用分布式服务器架构,故一个域名对应的多个IP地址,每个IP地址的提供内容是完全相同的，但是连接质量、接入位置不同，用户客户在获取一些IP后，默认采用返回排序第一的IP进行连接，但是排序排一的IP地址可能不是感知最好的，对运营商而言，不同接入IP可能涉及需要跨网访问，故产生的流量成本也不同。
在网内资源众多的情况下，企业可以根据资源的排名手动调整DNS Cache的IP排序将用户引导到相应的资源上。通过引导用户到不同地理位置的内容服务器上，可以使内容更接近用户，可以减小了用户的等待时间，降低网络结算成本。如何将用户导向所请求的最佳内容服务器，基于运营商和用户自身利益作出有效的调整是本算法解决的问题。
现在技术的主要缺点表现在：
1)对分布式服务器的排名没有考虑用户感知的优先级。
2)没有考虑到流量结算对排名造成的影响，无法起到节省结算带宽的作用。
要对互联网资源进行排名，使之符合网络收益最大的原则，需要解决以下问题：
1)以用户感知优先的方式对资源进行排名。
2)需考虑流量成本，对于运营商而言流量结算成本非常重要，结算成本低的路由方向应得到优先考虑，因此需对此排名进行流量成本因子限制。
3)需考虑负载均衡的需求，即在用户感知收益接近的情况下，应将空闲路由出口路由的资源排名提高。
发明内容
本发明为了克服现有技术方案的不足，提供了一种具有通信质量监测的电力信息网。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种具有通信质量监测的电力信息网，包括主站系统、一级通信层、子站系统、二级通信层以及终端系统，主站系统包括多个高级服务器，主站系统的功能是对所辖配电区域各变电站集中监控以及对配电网终端设备实时监控；一级通信层为同步光网络，其用于主站系统与子站系统之间的通信；子站系统包括多个中间服务器，用于实现主站系统与终端系统间的信息集结，承担配电监控数据集中、转发和子区域内馈线自动化功能；二级通信层为多种类通信接口，其用于将不同的通信信号转化为统一的数据信号以提供给子站系统；终端系统由分散于配电区域内的配电终端组成，其特征在于：主站系统的高级服务器以及子站系统的各个中间服务器为WEB服务器，并且都处于互联网上，由互联网内容服务商(ICP)提供交互内容，电力信息网还包括测试服务器，测试服务器的探针通过互联网服务提供商(ISP)对上述WEB服务器进行业务测试，通过用户感知收益的计算方法得出各个WEB服务器的用户感知排名，进而对WEB服务器的通信质量进行监测。
有益效果：
1、制定了一套针对电力信息网WEB服务器进行感知收益测算的方法和公式。此方法可以覆盖所有互联网服务的资源，因此可以适用于所有业务的用户感知测定。
2、制定了将“用户感知”转换为“用户感知收益”的计算方法，将网络成本和流量负载与用户感知综合考虑，从而为电力信息网的WEB服务器进行排名提供了可操作的方法。
3、提出了基于用户感知的排名，可以更加有效的调度和利用WEB服务器。
4、提出了用户感知收益的计算方法，将用户感知，网络负载和网络成本综合计算，从而取得最优效果。此方法对于运营商来说具有更高的实用性。
附图说明
图1为本发明的WEB服务器综合质量测试的原理图；
图2为本发明的获取WEB服务器的预置信息的流程图；
图3为本发明的计算最大用户感知收益的原理图；
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
一种具有通信质量监测的电力信息网，包括主站系统、一级通信层、子站系统、二级通信层以及终端系统，主站系统包括多个高级服务器，主站系统的功能是对所辖配电区域各变电站集中监控以及对配电网终端设备实时监控；一级通信层为同步光网络，其用于主站系统与子站系统之间的通信；子站系统包括多个中间服务器，用于实现主站系统与终端系统间的信息集结，承担配电监控数据集中、转发和子区域内馈线自动化功能；二级通信层为多种类通信接口，其用于将不同的通信信号转化为统一的数据信号以提供给子站系统；终端系统由分散于配电区域内的配电终端组成，其特征在于：主站系统的高级服务器以及子站系统的各个中间服务器为WEB服务器，并且都处于互联网上，由互联网内容服务商(ICP)提供交互内容，电力信息网还包括测试服务器，测试服务器的探针通过互联网服务提供商(ISP)对上述WEB服务器进行业务测试，通过用户感知收益的计算方法得出各个WEB服务器的用户感知排名，进而对WEB服务器的通信质量进行监测。
其中，用户感知收益的计算方法具体为：
步骤1，获取全部WEB服务器的诊断数据；
通过DNS解析返回的多个IP记录和DPI系统记录的用户访问记录获取并整理同一互联网内容服务商的所有WEB服务器，测试服务器对所有WEB服务器进行质量测试，获取各个WEB服务器的诊断数据；如图1所示，
测试服务器的测试探针对WEB服务器进行WEB业务测试，仿真HTTP业务交互的各个环节，对测试服务器指定的URL进行HTTP访问，探针同时将HTTP的访问分解为DNS解析阶段、TCP链接阶段和HTTP交互阶段三个关键阶段并进行测量和分析，DNS解析阶段反映DNS服务器的服务性能，HTTP交互阶段反映了WEB服务器的服务性，TCP链接阶段反应了WEB服务器和DNS服务器的数据连接质量；
当三个关键阶段出现问题，从用户的角度获取相应的诊断数据，其包括：网站响应时延、网页展现时延、网页平均下载速度、DNS解析成功率、DNS物理响应时延、网络时延、网络丢包率、WEB上传附件速度、WEB下载附件速度、抖动、乱序指标，业务系统、门户网站的访问性能的解析时间、TCP连接时间、首字节时间以及总时间；
步骤2，对每个资源服务器测定其用户感知指标，其计算公式如下：
针对每个WEB服务器，从诊断数据中指定10个KPI指标，KPI指标包括：网站响应时延、网页展现时延、网页平均下载速度、DNS解析成功率、DNS物理响应时延、网络时延、网络丢包率、WEB上传附件速度、WEB下载附件速度，KPI指标的得分为P(n)，其中，n＝1～10，P(n)及其取值区间如下表所示：
其中，上述指标区间数值为建议配置数据，根据各地区、各生产环境不同，自定义配置。
用户根据上表在相应的区段内对P(n)进行打分或者计算得出P(n)的具体数值，即：
其中，P(n)为具体的指标得分，X(n)为KPI指标、KMAX(n)为X(n)所在区间的最大值、KMIN(n)为X(n)所在区间的最小值、PMIN(n)为X(n)对应的质量区间段的最小值，n＝1～10；
步骤3，获取WEB服务器的疏导出口的预置信息；
通过Web业务测试获取的WEB服务器的IP地址，采用测试探针对IP地址进行路由跟踪(Traceroute)测试，匹配WEB服务器的流量疏导的出口，获取所有WEB服务器的相应的预置信息，包括路由器负载、流量成本，如图2所示；
步骤4.计算最大用户感知收益。
利用最大用户感知收益算法计出每个WEB服务器的感知收益，并指导DNS进行资源疏导，以确保获取得最大的感知同时节约运营商的流量成本，如图3所示：
最大用户感知收益算法包括如下步骤：
步骤4.1，将WEB服务器分成网页浏览类、视频音频媒体类和网络服务类3类，针对此三类服务器，分别制定以下感知计算模型：SL＝P(1)×0.1+P(2)×0.3+P(3)×0.2+P(4)×0.1+P(5)×0.1+P(6)×0.1+P(7)×0.1，SM＝P(1)×0.1+P(2)×0.2+P(4)×0.1+P(5)×0.1+P(6)×0.1+P(7)×0.1+P(10)×0.3，SF＝P(6)×0.5+P(7)×0.5；
其中，SL为网页浏览类WEB服务器的感知评分网页浏览类，SM为媒体类WEB服务器的感知评分、SF为网络服务类WEB服务器的感知评分。
根据WEB服务器的类型计算WEB服务器的感知评分；
其中，每个WEB服务器的速度通过相应的指标进行反映，
SS为WEB服务器的传输速度评分，当SS低于40时，认为WEB服务器的传输质量遇到严重问题，发出进行质差告警，需要网管对其监测数据进行分析，监测数据包括设备运行性能数据、接口性能以及网络流量变化，监测数据通过全网拓扑进行关联，录入关联信息，并能够自动诊断，通过多系统监测数据的关联，快速定位故障WEB服务器。
步骤4.2，得到每个WEB服务器的感知评分后，对其感知收益进行计算，方法如下：
步骤4.2.1，将感知评分归一化，具体为：
R(r)＝S(r)/D(r)，
其中，r为对应的某个WEB服务器；R(r)为该WEB服务器的感知收益；S(r)为感知评分；D(r)为运营商网络到此WEB服务器的出口路由利用率，其反应了路由器负载得情况；
步骤4.2.2，WEB服务器的出口的流量成本进行归一化处理得到归一化流量成本V(r)；
步骤4.2.3，针对每个WEB服务器，其用户感知收益表示为：A(r)＝R(r)×V(r)；
步骤5，此算法在考虑最大化网络收益时，综合考虑了(i)用户感知，(ii)流量成本和(iii)路由器负载的情况，在均衡以上3个核心要素的情况下取得最大化网络收益；
步骤6，根据用户感知收益A(r)对WEB服务器进行排名，从而合理利用WEB服务器资源。
以上所述实施方式仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有通信质量监测的电力信息网，包括主站系统、一级通信层、子站系统、二级通信层以及终端系统，主站系统包括多个高级服务器，主站系统的功能是对所辖配电区域各变电站集中监控以及对配电网终端设备实时监控；一级通信层为同步光网络，其用于主站系统与子站系统之间的通信；子站系统包括多个中间服务器，用于实现主站系统与终端系统间的信息集结，承担配电监控数据集中、转发和子区域内馈线自动化功能；二级通信层为多种类通信接口，其用于将不同的通信信号转化为统一的数据信号以提供给子站系统；终端系统由分散于配电区域内的配电终端组成，其特征在于：主站系统的高级服务器以及子站系统的各个中间服务器为WEB服务器，并且都处于互联网上，由互联网内容服务商提供交互内容，电力信息网还包括测试服务器，测试服务器的探针通过互联网服务提供商对上述WEB服务器进行业务测试，通过用户感知收益的计算方法得出各个WEB服务器的用户感知排名，进而对WEB服务器的通信质量进行监测，
用户感知收益的计算方法具体为：
步骤1，获取全部WEB服务器的诊断数据；
步骤2，对每个资源服务器测定其用户感知指标；
步骤3，获取WEB服务器的疏导出口的预置信息，
通过Web业务测试获取的WEB服务器的IP地址，采用测试探针对IP地址进行路由跟踪测试，匹配WEB服务器的流量疏导的出口，获取所有WEB服务器的相应的预置信息，包括路由器负载、流量成本；
步骤4.计算最大用户感知收益，
利用最大用户感知收益算法计出每个WEB服务器的感知收益，并指导DNS进行资源疏导，以确保获取得最大的感知同时节约运营商的流量成本：
步骤5，此算法在考虑最大化网络收益时，综合考虑了用户感知，流量成本和路由器负载的情况，在均衡以上3个核心要素的情况下取得最大化网络收益；
步骤6，根据用户感知收益对WEB服务器进行排名，从而合理利用WEB服务器资源。
2.根据权利要求1所述的一种具有通信质量监测的电力信息网，其特征在于步骤1具体为：通过DNS解析返回的多个IP记录和DPI系统记录的用户访问记录获取并整理同一互联网内容服务商的所有WEB服务器，测试服务器对所有WEB服务器进行质量测试，获取各个WEB服务器的诊断数据；
测试服务器的测试探针对WEB服务器进行WEB业务测试，仿真HTTP业务交互的各个环节，对测试服务器指定的URL进行HTTP访问，探针同时将HTTP的访问分解为DNS解析阶段、TCP链接阶段和HTTP交互阶段三个关键阶段并进行测量和分析，DNS解析阶段反映DNS服务器的服务性能，HTTP交互阶段反映了WEB服务器的服务性能，TCP链接阶段反应了WEB服务器和DNS服务器的数据连接质量；
当三个关键阶段出现问题，从用户的角度获取相应的诊断数据，其包括：网站响应时延、网页展现时延、网页平均下载速度、DNS解析成功率、DNS物理响应时延、网络时延、网络丢包率、WEB上传附件速度、WEB下载附件速度、抖动、乱序指标，业务系统、门户网站的访问性能的解析时间、TCP连接时间、首字节时间以及总时间。
3.根据权利要求1所述的一种具有通信质量监测的电力信息网，其特征在于步骤2的计算过程如下：
针对每个WEB服务器，从诊断数据中指定10个KPI指标，KPI指标包括：网站响应时延、网页展现时延、网页平均下载速度、DNS解析成功率、DNS物理响应时延、网络时延、网络丢包率、WEB上传附件速度、WEB下载附件速度，KPI指标的得分为P(n)，其中，n＝1～10，P(n)及其取值区间如下表所示：
其中，上述指标区间数值为建议配置数据，根据各地区、各生产环境不同，自定义配置；
用户根据上表在相应的区段内对P(n)进行打分或者计算得出P(n)的具体数值，即：
其中，P(n)为具体的指标得分，X(n)为KPI指标、KMAX(n)为X(n)所在区间的最大值、KMIN(n)为X(n)所在区间的最小值、PMIN(n)为X(n)对应的质量区间段的最小值，n＝1～10。
4.根据权利要求3所述的一种具有通信质量监测的电力信息网，其特征在于最大用户感知收益算法包括如下步骤：
步骤4.1，将WEB服务器分成网页浏览类、视频音频媒体类和网络服务类3类，针对此三类服务器，分别制定以下感知计算模型：SL＝P(1)×0.1+P(2)×0.3+P(3)×0.2+P(4)×0.1+P(5)×0.1+P(6)×0.1+P(7)×0.1，SM＝P(1)×0.1+P(2)×0.2+P(4)×0.1+P(5)×0.1+P(6)×0.1+P(7)×0.1+P(10)×0.3，SF＝P(6)×0.5+P(7)×0.5；
其中，SL为网页浏览类WEB服务器的感知评分网页浏览类，SM为媒体类WEB服务器的感知评分、SF为网络服务类WEB服务器的感知评分；
根据WEB服务器的类型计算WEB服务器的感知评分；
其中，每个WEB服务器的速度通过相应的指标进行反映，
SS为WEB服务器的传输速度评分，当SS低于40时，认为WEB服务器的传输质量遇到严重问题，发出进行质差告警，需要网管对其监测数据进行分析，监测数据包括设备运行性能数据、接口性能以及网络流量变化，监测数据通过全网拓扑进行关联，录入关联信息，并能够自动诊断，通过多系统监测数据的关联，快速定位故障WEB服务器；
步骤4.2，得到每个WEB服务器的感知评分后，对其感知收益进行计算。
5.根据权利要求4所述的一种具有通信质量监测的电力信息网，其特征在于步骤4.2的计算过程如下：
步骤4.2.1，将感知评分归一化，
R(r)＝S(r)/D(r)，
其中，r为对应的某个WEB服务器；R(r)为该WEB服务器的感知收益；S(r)为感知评分；D(r)为运营商网络到此WEB服务器的出口路由利用率，其反应了路由器负载得情况；
步骤4.2.2，WEB服务器的出口的流量成本进行归一化处理得到归一化流量成本V(r)；
步骤4.2.3，针对每个WEB服务器，其用户感知收益表示为：A(r)＝R(r)×V(r)。
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