TWI646800B - Telecommunication network bandwidth load and distribution measurement method - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種電信網路頻寬負載及分佈度之量測方法。前述之量測方法係收集電信營運系統之網路訊務資料步驟，並對系統之網路局情進行分類，再對系統內各電路之機房對機房訊務進行時間一致運算，接著計算各電路之機房對機房每日最大訊務、計算各電路之機房對機房每月最大訊務、以及對各機房所在管理區域進行標記，並合併等管理區域以提供一個或多個管理層級，接著計算各管理層級內各類電路月頻寬負載及分佈，以及計算各管理層級內全網路月頻寬負載及分佈後提供分析資訊，最後依照分析資訊進行網路流量配置調整。

Description

電信網路頻寬負載及分佈度之量測方法

本發明係一種量測方法，尤指一種用於分析與量測電信網路頻寬負載及分佈度之量測方法。

一般大型的網路服務業者所建置的網路通常分佈在一個廣大的區域內，而為把服務的頻寬提供給各地的使用者，一般會建設數十個至數百個散佈在各地之機房，並藉由各地的機房提供給位於各個服務區域內的客戶，再於相同或不同的機房設備間建設各類頻寬的電路以承載客戶的訊務，滿足客戶利用網路達到接收及發佈訊息的需求。對於網路服務的業者來說，隨著網路建設量的增加，各類電路承載的訊務也會越來越大。網路設備越來越多，彼此間串連的電路也越來越複雜，這時網路的管理就顯得越來越重要了。

過去管理如此龐大網路做法多是定時的監測各電路流量，然後依據流量的大小，進行調整。而當有頻寬不足的電路時，則予以擴充(增加電路或加大頻寬)或重新配置用戶路徑。

前述單一面向的管理方法在經過一段時間之後，常會發現網路內的訊務配置變得十分不均，也就是部分的區域或網路層訊務量過大，而另一處卻相當的少，造成設備、空間及人力資源的浪費，並進而影響服務品質。

綜上所述，如何提供一種可有效量測電信訊務以及進行訊務配置之技術乃本領域亟需解決之技術問題。

為解決前揭之問題，本發明之目的係提供一種可有效量測電信訊務以及進行訊務配置之方法。

為達上述目的，本發明提供一種電信網路頻寬負載及分佈度之量測方法，應用於一電信營運系統。前述方法包含下列步驟：步驟(1)，收集網路訊務資料步驟，此步驟收集目標網路上交換設備之電路之介面流量資料。步驟(2)，進行網路局情分類，對各電路進行分類並給予代號，並依照代號之類型進行層級整併，以作為同質異類電路分析之基礎。步驟(3)，對各電路之機房對機房訊務進行時間一致運算。步驟(4)，計算各電路之機房對機房每日最大訊務。步驟(5)，計算各電路之機房對機房每月最大訊務。步驟(6)，對各機房所在管理區域進行標記，並合併等管理區域以提供一個或多個管理層級。步驟(7)，計算各管理層級內各類電路月頻寬負載及分佈。步驟(8)，計算各管理層級內全網路月頻寬負載及分佈，以提供分析資訊。步驟(9)，依照分析資訊進行網路流量配置調整。

綜上所述，本發明所提供之量測方法透過具有統計意義的量化基準，讓網路設計及管理者可據以系統化的獲知其網路的使用狀況及變化趨勢，做為頻寬資源調度及運用之參考，達成最少的投入成本，獲致最大化網路頻寬使用率之目的。

1‧‧‧電信營運系統

11‧‧‧服務主機

12‧‧‧骨幹設備

13‧‧‧接取設備

2‧‧‧用戶設備

圖1係為本發明電信網路頻寬負載及分佈度量測方法之流程圖。

圖2係為本發明電信營運系統之系統示意圖。

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

本發明提出一種電信網路頻寬負載及分佈度量測方法，可讓網路管理者能從系統化的數值中，獲知整體網路的運用狀況及頻寬使用的分布情形，隨時進行網路資源的調整及重組，以發揮現有資源最大的利用度。

前述之方法從網路佈建的層級(接取/區域彙集/核心/服務網等)及區域營運層級(全區/各營運區/機房)兩個面向，將網路內的電路按其彙集的角色，詳細的加以分類，以機房對機房間同類電路的總流量為基本單位，按不同區域做逐層的度量。以讓管理單位在這兩個面向之間，獲得總體至個體之間網路頻寬資源的運用指標，做為管理的依據。

前述之量測方法主要提供三項指標資訊：(1)機房間頻寬需求指標、(2)機房間頻寬使用率指標，以及(3)各層級區域內各類電路流量分布指數。機房間頻寬需求指標用於提供各區域內兩機房間同類電路最低頻寬需求。頻寬使用率指標則可提供目前該區域內同類電路之頻寬建設利用度；機房間電路流量分布指數，則以統計學上的變異係數(Coefficient of Variation)表示出各區域內同類電路的訊務流量分佈狀況，因數值越大代表該區域內的訊務流量分佈越不平均，即訊務越分散，因此也可稱為分散度。

網路管理單位綜合運用這三種指標值，可讓網路資源的運用達到最適化的程度，使建設的資源均能發揮其最大程度的利用，讓電信業者不再過度擴建無用的頻寬，也不致過於緊縮致影響品質，並能提供各地區訊務的分佈特性，做為管理上的參考。

請參閱圖1，其為本發明電信網路頻寬負載及分佈度量測方法之流程圖，該量測方法應用於如圖2所示之電信營運系統1，電信營運系統1進一步包含服務主機11、骨幹設備12、以及接取設備13，並於運行時提供用戶設備2電信服務。前述方法之步驟說明如下：

步驟(1)：收集網路訊務資料。針對目標網路上各類交換設備(Router、Switch、Server等)的所有電路(或鏈路)介面，以固定週期頻率方式(例如每5分鐘一次)不間斷的收集介面流量資料(Traffic)，儲存在資料庫中備用。每筆介面記錄的資料除了流量外，也同時記錄鏈路兩端設備所在的區域位置資訊(機房及所屬的管理單位)、介面頻寬(如GE、10GE、STM1等)、以及設備層級(接取、區域彙集、骨幹及服務設備)等。

步驟(2)：網路局情分類，系統針對網路中每一電路所擔任的角色，一一進行系統化的分類，例如接取與區域彙集設備間的電路標以一個代號，彙集與骨幹間的電路則給與另一個代號，與服設備介接的電路則給予以另一個代號等(參見圖2)。設備的種類如有一種以上提供相同的服務或角色時，可再把以上的代碼予以整併成一個階層代號，依此類推，層層整併至最適當的階層為止。例如圖2的接取設備13代碼為50,51,52均提供接取設備13的訊務彙集，可再予以整為一個 共同層級。又如，接取設備13代碼為10,11,12同為提供VOD訊務的彙集，接取設備13代碼為14,15,16負責彙集上網訊務，均可分別再整併成一個層級。如此，可進行同質異類電路的頻寬使用分析，做為頻寬調整及訊務分配的參考。

步驟(3)：各類介面電路機房對機房間訊務時間一致運算。依據步驟(2)的介面電路類別，將步驟(1)收集到的訊務資料，按機房對機房的關係，將同類電路，每日以5分鐘時間一致方法(Time Consistent for 5 minutes method,TC5M)進行訊務加總。以5分鐘週期所得訊務資料為例，同類電路同機房對之間每日可得288筆記錄。

步驟(4)：計算各類電路機房對機房間每日最大訊務。將步驟(3)所取得的資料，依電路類別及機房對機房，取得訊務量最大的一個5分鐘訊務，存入資料表中備用。

步驟(5)：計算各類電路機房對機房間每月代表訊務。將步驟(4)所取得的資料，依電路類別及機房對機房，每月取得訊務量最大的一筆訊務或第n個分位訊務，存入資料表中備用。取最大訊務量或某一個分位的訊務，端視對於服務的品質、預算、及未來需求而定。

步驟(6)：管理層級局情。依據機房所在的管理區域進行標注，例如機房A位於台北，機房B位於高雄等。按分析需要，亦可再定義其他層級的管理區域，如把台北、基隆、桃園等併為北區，高雄、台南、嘉義等併為南區等。

步驟(7)：計算各管理層級內各類電路月頻寬負載及分佈。按照步驟(6)所訂的管理層級，每月將步驟(5)所得的每月最大訊務，按電路類別進行 月頻寬訊務(或稱負載)量加總，以取得該層級各類電路的總頻寬使用量。如除以該類電路總建設頻寬，則可以得到該層級的頻寬使用率。必要時，可同時計算和層級內機房間訊務的平均值及標準差，並據計算出該層級內訊務變異係數(Coefficient of Variation,CV值或稱分散度)，以提供該管理層級訊務分佈狀況資訊，做為管理上的參考。CV值越大代表該層級內該類電路的訊務分佈越不平均，可能有些電路的訊務量很大，另一些電路則很小。CV值是相對的，必需是同類電路才能做比較。

步驟(8)：計算各管理層級內全網路月頻寬負載及分佈。將同一管理層級內不分類別的頻寬使用量予以加總後的數值，可視為該管理層級的網路頻寬使用量，如除以所有電路總頻寬，則可得該管理層級之全網路總頻寬使用率。這個值可做為該管理單位對於網路頻寬使用狀況的代表值，長期觀察這個值的趨勢，可用於觀察各管理單位對於網路的管理成效。同理，也可按步驟(7)的方式，計算全網路的CV值，做為該管理單位內整體網路的頻寬使用分布狀況，以獲知該管理區域的特性，做為電路頻寬建設及調整的參考。

步驟(9)：依據計算結果進行網路流量配置調整。依據步驟(8)的結果，選擇頻寬負載低及CV值大的區域進行流量調節，以步驟(5)所得的各機房間流量，進行流量調整，在不影響服務品質的情況下，使各電路的頻寬獲得最大的利用。調整後，如有空出的電路或甚至機房據點，系統可建議進行整併及汰除，以減少設備及機房的維護成本。如需擴充頻寬，也可提出最節省成本的建設方案，以避免過度建設 的浪費。最終目標讓各區域的網路均可達到最佳化的頻寬利用及資源使用更平均。

將以上的結果可做為新型態智能型網路(如SDN網路)之訊務流量自動最佳化配置機制的建立，讓網路內的頻寬資源容量最大化。

請參閱圖2之說明，假設一個網路公司有兩個營運單位A與B，營運單位A有兩個機房(a1及a2)，營運單位B有三個機房(b1、b2、及b3)。該公司只提供一種服務，為此而建立一個具有接取-骨幹-服務的簡單階層網路架構，在圖中可見各機房內皆建有接取設備13，承接用戶的訊務，這些訊務會彙集到機房a2及b1的三部骨幹設備12上，最後再以雙路由的方式分別與頭端的兩部服務主機11銜接，兩部主機則分別建在機房a2及b1內，以分散風險。

依此架構，可將設備間的電路(中繼電路)分為兩類，即接取設備13與骨幹設備12間電路，以及骨幹設備12與服務主機11間電路。表1及表2分別為這兩類電路內一日內各時段的訊務(下列資料係做為方法說明之用，而非用於限定本發明之專利範圍)。在兩個表中除訊務外，也把該電路銜接的兩端機房代碼放入，做為後續統計之參考。

接著按電路類別，分別將表1及表2的原始資料，以機房對機房為群，把同一時段內所有電路數值做時間一致加總，可得表3及表4的機房對機房統計表。最後再加一欄，將各機房對內具有最大數值的時段資料記錄在這裡，可做為該機房對的日代表值。

進行各機房各類別電路訊務統計：針對不同類別的電路，依機房別將該機房有銜接的電路之日訊務代表值加總起來，即為該機房該類電路的日代表頻寬需求量。記錄下機房電路數及頻寬，即可計算出該機房這類電路頻寬使用率，做為頻寬利用程度的指標。在統計機房的頻寬需求量，也同時計算各機房對訊務的平均值及標準差，計算標準差/平均值，即可得該機房對其他機房訊務的變異係數。計算結如表5及表6所示。

以表6的骨幹對服務主機11電路的兩筆記錄為例，機房a2的頻寬使用率為10%，頻寬利用小於機房b1的33%。而變異係數機房a2為0.03比b1的0.78小，則代表機房a2的兩個機房對訊務分佈，比機房b1的2個機房對平均。

本實施例僅取一日的資料做說明，亦可以使用週、月、年為週期進行統計。例如為月為統計，則可將全月內每日的代表值，依目的可取其最大值或第95分位數做統計，做為該月的代表值，也可做出相同的分析。

往營運處層級彙總時，也是從各機房對的資料做統計，方法同步驟(4)，在這個案例內可得結果如表7及表8所示。同理，也是用同樣的方法，做出全區各類電路的訊務指標來，如表9所示。

表8：各營運處骨幹與服務主機11間頻寬負載及分佈

不分電路類別，並以全網路的觀點進行運算後，可得整體網路頻寬負載及分佈狀況指標。計算方法也同步驟(4)，從機房對機房的基礎訊務統計後可得如表10之全區全網路分析結果。

表10：全區各類電路頻寬負載及分佈

透過此一自動化分析結果，可運用於新一代的智能化網路內，系統依據事先訂定的門檻，只針對同類電路中CV值最高的電路採取訊務調配的機制，讓網路內的訊務自動得到最佳化的配置，達成頻寬資源最大化利用的目的。

相較於一般複雜的電信網路系統，藉由本發明之量測方法所運行之系統可只對那些訊務配置最不平均的電路或區域進行自動化調配措施，進而大大減化系統的負擔，對於推動智能化網路(如SDN網路)來說，誠可說是一個極為可行的解決方案。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (9)

1. 一種電信網路頻寬負載及分佈度之量測方法，應用於一電信營運系統，包含：步驟(1) 收集網路訊務資料步驟，收集目標網路上交換設備之電路之介面流量資料；步驟(2) 網路局情分類，對各該電路進行分類並給予代號，並依照代號之類型進行層級整併，以作為同質異類電路分析之基礎；步驟(3) 對各該電路之機房對機房訊務進行時間一致運算；步驟(4) 計算各該電路之機房對機房每日最大訊務；步驟(5) 計算各該電路之機房對機房每月最大訊務；步驟(6) 對各機房所在管理區域進行標記，並合併該等管理區域以提供一個或多個管理層級；步驟(7) 計算各該管理層級內各類電路月頻寬負載及分佈，並將各該管理層級內同類電路的訊務流量分佈狀況作為各該管理層級內訊務變異係數；步驟(8) 計算各該管理層級內全網路月頻寬負載及分佈，以提供分析資訊；以及步驟(9) 依照該步驟(8)之分析資訊，選擇頻寬負載低及該管理層級內訊務變異係數大於門檻值之管理區域進行網路流量配置調整，以最大化利用頻寬資源。
2. 如請求項1所述之量測方法，其中該介面流量資料包含流量資訊、設備所在區域位置資訊、介面頻寬、設備層級其中至少一。
3. 如請求項1所述之量測方法，其中該網路局情分類步驟係依照各該電路提供之電信服務類型給予該代號，並將具同質性之該代號進行層級整併以及訊務匯集。
4. 如請求項1所述之量測方法，其中時間一致運算步驟係將時間一致方法進行訊務加總。
5. 如請求項1所述之量測方法，其中該步驟(6)係依各該機房之地理區域進行標記。
6. 如請求項1所述之量測方法，其中該步驟(7)係將該步驟(5)所得之每月最大訊務，依電路類別進行月頻寬訊務量加總，以取得各該管理層級之總頻寬使用量。
7. 如請求項6所述之量測方法，其中該步驟(7)係將該每月最大訊務除以電路總設建頻寬以提供該管理層級之頻寬使用率。
8. 如請求項1所述之量測方法，其中該步驟(8)係將同一之該管理層級內不分類別的頻寬使用量進行加總，以分析該管理層級之網路頻寬使用量。
9. 如請求項8所述之量測方法，其中該步驟(8)係將該頻寬使用量除以全電路總頻寬量，以分析該管理層級之全網路總頻寬使用率。