CN107889126A - 网络状态的识别方法、dpi监测分析设备和网络系统 - Google Patents

网络状态的识别方法、dpi监测分析设备和网络系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络状态的识别方法、DPI监测分析设备和网络系统，其中的方法包括：DPI监测分析设备实时采集网络状态数据，其中，网络状态数据包括：设备运行数据、业务数据；DPI监测分析设备对网络状态数据进行识别，并生成网络状态特征数据；DPI监测分析设备基于网络状态特征数据，并根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区。本发明的方法、监测分析设备和网络系统，可以对用户的业务访问详细情况进行实时监测，根据流量、丢包率和时长等信息实时计算各区域网络繁忙状况，实现忙时忙区的实时动态识别，为网络的精确控制奠定基础，并可以使忙时忙区控制策略制定更加合理有效。

Description

网络状态的识别方法、DPI监测分析设备和网络系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络状态的识别方法、DPI监测分析设备和网络系统。
背景技术
目前，分组核心网络的忙时忙区的识别是根据网管系统中的历史KPI(KeyPerformance Indicator，关键绩效指标)统计分析情况，将一定时段和区域判定为忙时忙区，从而对忙时忙区进行特殊的处理以保证网络稳定运行，在忙时忙区确定之后，在较长时间内不会做相应调整。如图1所示，在分组核心网内设置有网管系统，通过网管历史KPI进行忙时忙区的分析识别，获取忙时忙区的时间段T和地域信息G，然后将忙时忙区策略预置好，根据时间段T和地域信息G触发预置策略的启动。但是，现有的忙时忙区的识别技术存在如下问题：1、在忙时忙区确定之后，在较长时间内不会做相应调整，当有突发事件和话务时，突发的忙时忙区无法做出及时的识别，导致无法合理的应对，使网络质量进一步劣化；2、识别粒度相对较粗，不利于制定忙时忙区控制策略。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种网络状态的识别方法、DPI监测分析设备和网络系统。
根据本发明的一个方面，提供一种网络状态的识别方法，包括：DPI监测分析设备实时采集网络状态数据，其中，网络状态数据包括：设备运行数据、业务数据；所述DPI监测分析设备对所述网络状态数据进行识别，并生成网络状态特征数据；所述DPI监测分析设备基于所述网络状态特征数据，并根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区。
可选地，所述网络状态特征数据包括：无线小区数据流量、分组核心网网元的丢包率、分组核心网网元的数据流量、业务数据流量，其中，对于忙区进行相应的处理，用于对数据传输提供QOS保障。
可选地，所述根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区包括：如果判断所述分组核心网网元的丢包率大于或等于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量大于或等于预设的分组流量阈值，则确定此分组核心网网元为网络中的忙区。
可选地，当确定分组核心网网元为网络中的忙区时，所述DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送第一通知消息；所述PCRF基于所述第一通知消息向此分组核心网网元发送指令，用于降低此分组核心网网元发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
可选地，所述根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区包括：如果判断所述分组核心网网元的丢包率不大于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量不大于预设的分组流量阈值，则判断所述无线小区流量是否大于预设的无线流量阈值，如果是，则将此无线小区确定为网络中的忙区。
可选地，当确定无线小区为所述网络中的忙区时，所述DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送第二通知消息；所述PCRF基于所述第二通知消息向此无线小区对应的核心网网元PDN-GW发送指令，用于降低此无线小区接入的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
可选地，所述DPI监测分析设备判断是否能够提供与所述业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障，如果否，则向PCRF发送第三通知消息；所述PCRF根据所述第三通知消息规划新的用于传输所述业务数据流量的路径，用于提供相对应的QOS保障。
根据本发明的另一方面，提供一种DPI监测分析设备，包括：数据采集模块，用于实时采集网络状态数据，其中，所述网络状态数据包括：设备运行数据、业务数据；数据分析模块，用于对所述网络状态数据进行识别，并生成网络状态特征数据；状态识别模块，用于基于所述网络状态特征数据，并根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区。
可选地，所述网络状态特征数据包括：无线小区数据流量、分组核心网网元的丢包率、分组核心网网元的数据流量、业务数据流量。
可选地，所述状态识别模块，还用于如果判断所述分组核心网网元的丢包率大于或等于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量大于或等于预设的分组流量阈值，则确定此分组核心网网元为网络中的忙区。
可选地，状态通知模块，用于当确定分组核心网网元为网络中的忙区时，向策略与计费规则功能单元PCRF发送第一通知消息；其中，所述PCRF基于所述第一通知消息向此分组核心网网元发送指令，用于降低此分组核心网网元发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
可选地，所述状态识别模块，还用于如果判断所述分组核心网网元的丢包率不大于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量不大于预设的分组流量阈值，则判断所述无线小区流量是否大于预设的无线流量阈值，如果是，则将此无线小区确定为网络中的忙区。
可选地，状态通知模块，用于当确定无线小区为所述网络中的忙区时，向策略与计费规则功能单元PCRF发送第二通知消息；其中，所述PCRF基于所述第二通知消息向此无线小区对应的核心网网元PDN-GW发送指令，用于降低此无线小区接入的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
可选地，所述状态识别模块，还用于判断是否能够提供与所述业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障；所述状态通知模块，还用于如果不能够提供与所述业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障，则向PCRF发送第三通知消息；其中，所述PCRF根据所述第三通知消息规划新的用于传输所述业务数据流量的路径，用于提供相对应的QOS保障。
根据本发明的又一个方面，提供一种网络系统，包括：如上所述的DPI监测分析设备。
本发明的网络状态的识别方法、DPI监测分析设备和网络系统，DPI监测分析设备可以对用户的业务访问详细情况进行实时监测，根据流量、丢包率和时长等信息实时计算各区域网络繁忙状况，实现忙时忙区的实时动态识别，为网络的精确控制奠定基础，并可以使忙时忙区控制策略制定更加合理有效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有的分组核心网的网络拓扑图；
图2为根据本发明的网络状态的识别方法的一个实施例的流程示意图；
图3采用了本发明的网络状态的识别方法的分组核心网的网络拓扑图；
图4为根据本发明的DPI监测分析设备的一个实施例的模块结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
下文中的“第一”、“第二”等用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。
图2为根据本发明的网络状态的识别方法的一个实施例的流程示意图，如图2所示：
步骤201，DPI监测分析设备实时采集网络状态数据，网络状态数据包括：设备运行数据、业务数据等。设备运行数据为各个设备运行时的状态、故障、时延、吞吐量、发送和接收的信令、接收的控制命令等数据。业务数据为在网络中传输的视频、音频等业务的数据，以及传输节点、传输时间等数据。
步骤202，DPI监测分析设备对网络状态数据进行识别，并生成网络状态特征数据。网络状态特征数据包括：无线小区数据流量、分组核心网网元的丢包率、分组核心网网元的数据流量、业务数据流量等。
步骤203，DPI监测分析设备基于网络状态特征数据，并根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区，能够对于处于忙时和/或确定网络中的忙区进行相应的处理，用于对数据传输提供QOS保障。
本发明的分组核心网也称为分组域核心网。在3G、4G等移动网络中可分CS和PS两个域，CS域是电路交换用的，主要完成语音交换部分，PS域完成数据业务部分，分组核心网即为PS域核心网。分组核心网中的网元有移动性管理实体(MME)、服务网关(Serving-GW)、分组数据网网关(PDN-GW)、策略计费功能实体(PCRF)等。
DPI(Deep Packet Inspection)是一种基于数据包的深度检测技术，针对不同的网络应用层载荷(例如HTTP、DNS等)进行深度检测，通过对报文的有效载荷检测决定其合法性。DPI监测分析设备通过对分组核心网的关键点处、以及无线接入点(基站等)的流量和报文内容进行检测分析，能完成所在链路的业务精细化识别、业务流量流向分析、业务流量占比统计、业务占比整形等功能。如图3所示，DPI监测分析设备可以从分组核心网中的多个网元，例如PDN-GW等，以及无线接入点，例如基站等处采集网络状态数据。
上述实施例中的网络状态的识别方法，DPI监测分析设备可以对移动网中用户的业务访问详细情况进行实时监测，根据用户信息、流量、丢包率和时长等信息实时计算各区域网络繁忙状况，实现忙时忙区的实时动态识别，为网络的精确控制奠定基础。
在一个实施例中，如果判断分组核心网网元的丢包率大于或等于预设的丢包阈值、并且分组核心网网元的数据流量大于或等于预设的分组流量阈值，则确定此分组核心网网元为网络中的忙区。
例如，DPI监测分析设备实时采集PDN-GW的运行数据、以及PDN-GW接收和发送的业务数据。通过DPI技术对PDN-GW的运行数据、以及PDN-GW接收和发送的业务数据进行识别，并生成PDN-GW的丢包率、PDN-GW的数据流量。如果判断PDN-GW的丢包率大于或等于预设的丢包阈值、并且PDN-GW的数据流量大于或等于预设的分组流量阈值，则确定此PDN-GW为网络中的忙区。丢包阈值、分组流量阈值可以根据网络状态进行设置。
当确定分组核心网网元为网络中的忙区时，DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送第一通知消息。PCRF基于第一通知消息向此分组核心网网元发送指令，用于降低此分组核心网网元发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
例如，当确定PDN-GW为网络中的忙区时，DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送确定PDN-GW为忙区的通知消息。PCRF基于通知消息向此PDN-GW发送指令，PDN-GW根据指令降低PDN-GW发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。QOS保障包括：时延、带宽保障等。
如果判断分组核心网网元的丢包率不大于预设的丢包阈值、并且分组核心网网元的数据流量不大于预设的分组流量阈值，则判断无线小区流量是否大于预设的无线流量阈值，如果是，则将此无线小区确定为网络中的忙区。
例如，DPI监测分析设备实时采集一个基站的无线小区A的运行数据、以及无线小区A接收和发送的业务数据。通过DPI技术对无线小区A的运行数据、以及无线小区A接收和发送的业务数据进行识别，并生成无线小区A的数据流量。如果判断分组核心网网元的丢包率不大于预设的丢包阈值、并且分组核心网网元的数据流量不大于预设的分组流量阈值，则判断无线小区流量是否大于预设的无线流量阈值，从而确定无线接入点是否出现忙区。例如，当判断无线小区A的数据流量大于预设的无线流量阈值时，则将此无线小区A确定为网络中的忙区。无线流量阈值可以根据网络状态进行设置。
当确定无线小区为网络中的忙区时，DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送第二通知消息。PCRF基于第二通知消息向此无线小区对应的核心网网元PDN-GW发送指令，用于降低此无线小区接入的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。由于对基站的无线小区的流量控制规则等设置在PDN-GW上，PCRF对PDN-GW发送指令，由PDN-GW具体执行降低无线小区接入的用户数据流量等操作。
例如，当确定无线小区A为网络中的忙区时，DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送通知无线小区A为忙区的通知消息。PCRF基于此通知消息向此无线小区A发送指令，无线小区A根据指令降低无线小区A发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。QOS保障包括：时延、带宽保障等。
DPI监测分析设备可以从分组核心网中的多个网元中获取业务数据，采用DPI技术对业务数据进行分析，能够获取在分组核心网中的业务数据流量。例如，获取视频数据流量，并且视频数据流的优先级为高。DPI监测分析设备判断是否能够提供与业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障，如果否，则向PCRF发送第三通知消息。PCRF根据第三通知消息规划新的用于传输业务数据流量的路径，用于提供相对应的QOS保障。
例如，DPI监测分析设备判断在目前的分组核心网现有的传输视频流的路径是否能够提供与视频数据流量的高优先级相对应的QOS保障，如果否，则向PCRF发送视频流QOS无法保证的通知消息。PCRF根据此通知消息规划新的传输路径，用于传输视频数据流量，并提供相对应的QOS保障。
上述实施例中的网络状态的识别方法、DPI监测分析设备和网络系统，DPI监测分析设备可以对网络中的用户业务访问详细情况进行实时监测，根据位置、用户信息、流量、丢包率和时长等信息实时计算各区域网络繁忙状况，实现忙时忙区的实时动态识别，为网络的精确控制奠定基础，并使忙时忙区控制策略制定更加合理有效，为差异化服务奠定基础。
在一个实施例中，如图4所示，本发明提供一种DPI监测分析设备40，包括：数据采集模块41、数据分析模块42、状态识别模块43和状态通知模块44。数据采集模块41实时采集网络状态数据，其中，网络状态数据包括：设备运行数据、业务数据等。数据分析模块42对网络状态数据进行识别，并生成网络状态特征数据；状态识别模块43基于网络状态特征数据，并根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区。网络状态特征数据包括：无线小区数据流量、分组核心网网元的丢包率、分组核心网网元的数据流量、业务数据流量等。
状态识别模块43如果判断分组核心网网元的丢包率大于或等于预设的丢包阈值、并且分组核心网网元的数据流量大于或等于预设的分组流量阈值，则状态识别模块43确定此分组核心网网元为网络中的忙区。当确定分组核心网网元为网络中的忙区时，状态通知模块44向策略与计费规则功能单元PCRF发送第一通知消息。PCRF基于第一通知消息向此分组核心网网元发送指令，用于降低此分组核心网网元发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
状态识别模块43如果判断分组核心网网元的丢包率不大于预设的丢包阈值、并且分组核心网网元的数据流量不大于预设的分组流量阈值，则状态识别模块43判断无线小区流量是否大于预设的无线流量阈值，如果是，则状态识别模块43将此无线小区确定为网络中的忙区。当确定无线小区为网络中的忙区时，状态通知模块44向策略与计费规则功能单元PCRF发送第二通知消息。PCRF基于第二通知消息向此无线小区对应的核心网网元PDN-GW发送指令，用于降低此无线小区接入的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
状态识别模块43判断是否能够提供与业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障。如果不能够提供与业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障，则状态通知模块44向PCRF发送第三通知消息。PCRF根据第三通知消息规划新的用于传输业务数据流量的路径，用于提供相对应的QOS保障。
在一个实施例中，本发明提供一种网络系统，包括：如上的DPI监测分析设备。网路系统包括：分组核心网等。
上述实施例中的网络状态的识别方法、DPI监测分析设备和网络系统，DPI监测分析设备可以对用户的业务访问详细情况进行实时监测，根据流量、丢包率和时长等信息实时计算各区域网络繁忙状况，实现忙时忙区的实时动态识别，为网络的精确控制奠定基础，并可以使忙时忙区控制策略制定更加合理有效，为差异化服务奠定基础。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种网络状态的识别方法，其特征在于，包括：
DPI监测分析设备实时采集网络状态数据，其中，所述网络状态数据包括：设备运行数据、业务数据；
所述DPI监测分析设备对所述网络状态数据进行识别，并生成网络状态特征数据；
所述DPI监测分析设备基于所述网络状态特征数据，并根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述网络状态特征数据包括：无线小区数据流量、分组核心网网元的丢包率、分组核心网网元的数据流量、业务数据流量；其中，对于忙区进行相应的处理，用于对数据传输提供QOS保障。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区包括：
如果判断所述分组核心网网元的丢包率大于或等于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量大于或等于预设的分组流量阈值，则确定此分组核心网网元为网络中的忙区。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
当确定分组核心网网元为网络中的忙区时，所述DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送第一通知消息；
所述PCRF基于所述第一通知消息向此分组核心网网元发送指令，用于降低此分组核心网网元发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区包括：
如果判断所述分组核心网网元的丢包率不大于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量不大于预设的分组流量阈值，则判断所述无线小区流量是否大于预设的无线流量阈值，如果是，则将此无线小区确定为网络中的忙区。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
当确定无线小区为所述网络中的忙区时，所述DPI监测分析设备向策略与计费规则功能单元PCRF发送第二通知消息；
所述PCRF基于所述第二通知消息向此无线小区对应的核心网网元PDN-GW发送指令，用于降低此无线小区接入的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
所述DPI监测分析设备判断是否能够提供与所述业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障，如果否，则向PCRF发送第三通知消息；
所述PCRF根据所述第三通知消息规划新的用于传输所述业务数据流量的路径，用于提供相对应的QOS保障。
8.一种DPI监测分析设备，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于实时采集网络状态数据，其中，所述网络状态数据包括：设备运行数据、业务数据；
数据分析模块，用于对所述网络状态数据进行识别，并生成网络状态特征数据；
状态识别模块，用于基于所述网络状态特征数据，并根据预设的判决规格确定网络是否处于忙时和/或确定网络中的忙区。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，
所述网络状态特征数据包括：无线小区数据流量、分组核心网网元的丢包率、分组核心网网元的数据流量、业务数据流量。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，
所述状态识别模块，还用于如果判断所述分组核心网网元的丢包率大于或等于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量大于或等于预设的分组流量阈值，则确定此分组核心网网元为网络中的忙区。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，还包括：
状态通知模块，用于当确定分组核心网网元为网络中的忙区时，向策略与计费规则功能单元PCRF发送第一通知消息；
其中，所述PCRF基于所述第一通知消息向此分组核心网网元发送指令，用于降低此分组核心网网元发送、接收的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，
所述状态识别模块，还用于如果判断所述分组核心网网元的丢包率不大于预设的丢包阈值、并且所述分组核心网网元的数据流量不大于预设的分组流量阈值，则判断所述无线小区流量是否大于预设的无线流量阈值，如果是，则将此无线小区确定为网络中的忙区。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，还包括：
状态通知模块，用于当确定无线小区为所述网络中的忙区时，向策略与计费规则功能单元PCRF发送第二通知消息；
其中，所述PCRF基于所述第二通知消息向此无线小区对应的核心网网元PDN-GW发送指令，用于降低此无线小区接入的用户数据流量，并提供与用户数据的优先级和业务类别相对应的QOS保障。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：
所述状态识别模块，还用于判断是否能够提供与所述业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障；
所述状态通知模块，还用于如果不能够提供与所述业务数据流量的业务类别和优先级相对应的QOS保障，则向PCRF发送第三通知消息；
其中，所述PCRF根据所述第三通知消息规划新的用于传输所述业务数据流量的路径，用于提供相对应的QOS保障。
15.一种网络系统，其特征在于，
包括：如权利要求8至14任一项所述的DPI监测分析设备。
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