WO2013075436A1 - 一种无线资源优化方法、装置及系统 - Google Patents

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WO2013075436A1
WO2013075436A1 PCT/CN2012/072884 CN2012072884W WO2013075436A1 WO 2013075436 A1 WO2013075436 A1 WO 2013075436A1 CN 2012072884 W CN2012072884 W CN 2012072884W WO 2013075436 A1 WO2013075436 A1 WO 2013075436A1
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heartbeat
radio resource
feature
type
data
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PCT/CN2012/072884
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周韡
张洪丁
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华为技术有限公司
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0453—Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA
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    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/29—Control channels or signalling for resource management between an access point and the access point controlling device

Definitions

  • Radio resource optimization method Radio resource optimization method, device and system
  • the present invention relates to the field of wireless communications, and in particular, to a method, apparatus, and system for optimizing radio resources. Background technique
  • GPRS General Packet Radio Service
  • 3G 3th Generation
  • UE user equipment
  • IM Instant Messenger
  • Email Email
  • SNS Social Network Service
  • the radio access network will adjust the state to FACH or IDLE, and once the user equipment detects the data transmission, It will switch to the PCH state and pre-allocate the fixed-time resource slice duration (about 10s) and the fixed-bandwidth channel (64K).
  • the Internet application such as the IM is in the background running phase, the bandwidth and time utilization of the air interface of the wireless base station are low, and a large amount of unnecessary wireless resources are consumed.
  • the embodiments of the present invention provide a method, a device, and a system for optimizing a radio resource, so as to improve the bandwidth and time utilization of an air interface of a radio base station in a case where the application is running in the background for a long time, thereby avoiding waste of radio resources.
  • An embodiment of the present invention provides a radio resource optimization method, where the method includes:
  • a heartbeat is identified from the first type of data stream, and heartbeat information of the heartbeat is obtained, where the heartbeat information includes a heartbeat interval period. And bandwidth requirements;
  • An embodiment of the present invention further provides a radio resource optimization apparatus, where the apparatus includes:
  • a protocol identification module configured to perform deep packet inspection on the received network data, and identify a protocol type of the network data
  • a heartbeat identification module configured to: when the network data is determined to be the first type of data stream according to the protocol type, identify a heartbeat from the first type of data stream, and obtain heartbeat information of the heartbeat, the heartbeat Information includes heartbeat interval periods and bandwidth requirements;
  • a radio resource allocation parameter determining module configured to determine a radio resource bandwidth allocation parameter according to a bandwidth requirement of the heartbeat when the interval period of the heartbeat is greater than a radio resource pre-allocation time slice;
  • a sending module configured to send a radio resource allocation parameter that includes the radio resource bandwidth allocation parameter.
  • the embodiment of the invention further provides a radio network controller, the device comprising: a data receiving device, a service processing device, a data transmitting device and the like. Also included is the radio resource optimization apparatus provided by the foregoing embodiments.
  • An embodiment of the present invention further provides a radio resource optimization system, where the system includes a radio network controller and a radio base station, where:
  • the radio base station is configured to: send network data from the user equipment to the radio network controller; receive radio resource allocation parameters sent by the radio network controller, and perform allocation of radio resources.
  • the radio network controller is the radio network controller provided by the foregoing embodiment.
  • An embodiment of the present invention further provides another radio resource optimization system, where the system includes: a radio base station, a radio network controller, and a radio resource optimization device having a communication connection with the radio network controller, where: The wireless base station is configured to: send network data from the user equipment to the radio network controller; receive radio resource allocation parameters sent by the radio network controller, and perform radio resource allocation.
  • the radio network controller is configured to: receive network data sent by the radio base station, send the network data or a mirror of the network data to the radio resource optimization apparatus, and send the radio resource optimization apparatus from the radio resource optimization apparatus a radio resource allocation parameter is sent to the radio base station;
  • the radio resource optimization apparatus is the radio resource optimization apparatus provided by the foregoing embodiment.
  • the protocol type of the network data is identified by performing deep packet inspection on the received network data;
  • the heartbeat is recognized from the first type of data stream;
  • the heartbeat information of the heartbeat is obtained, and the heartbeat information includes a heartbeat interval period and a bandwidth requirement;
  • the radio resource bandwidth allocation parameter is determined according to the bandwidth requirement of the heartbeat; and the radio resource allocation parameter is dynamically set, and the radio resource allocation parameter is dynamically set, thereby improving the application.
  • the bandwidth and time utilization of the air interface of the wireless base station during background operation avoids the waste of wireless resources.
  • Figure la is a schematic diagram of a logical structure of a wireless network resource optimization system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure lb is a schematic diagram of a network deployment architecture of a wireless network resource optimization system according to an embodiment of the present invention.
  • 2a is a schematic diagram showing the logical structure of another wireless network resource optimization system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2b is a network deployment framework of another wireless network resource optimization system according to an embodiment of the present invention.
  • 3a is a schematic diagram of a logical structure of another wireless network resource optimization system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3b is a schematic diagram of a network deployment architecture of another wireless network resource optimization system according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4a is a schematic flowchart of a radio resource optimization method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4b is a schematic diagram of a traffic waveform of a data stream including a heartbeat according to an embodiment of the present invention
  • a schematic flowchart of a method for optimizing a radio resource
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of another method for optimizing a radio resource according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a logical structure of a radio resource optimization apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5b is a schematic diagram of a logical structure of another radio resource optimization apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a logic structure of a wireless network resource optimization system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the wireless network resource optimization system provided by the embodiment of the present invention may include:
  • the radio base station 11 is configured to send network data from the user equipment to the radio network controller, receive radio resource allocation parameters sent by the radio network controller, and perform radio resource allocation.
  • the radio network controller 12 is configured to perform Deep Packet Inspection (DPI) on the received network data, and identify a protocol type of the network data; and determine, according to the identified protocol type, the network data is the first
  • DPI Deep Packet Inspection
  • the heartbeat is identified from the first type of data stream (the heartbeat may be a single heartbeat packet, or may be multiple heartbeat packets), and heartbeat information such as a heartbeat interval period and a bandwidth requirement is obtained;
  • the heartbeat interval is greater than the radio resource pre-allocation time slice, Determining a radio resource bandwidth allocation parameter according to the bandwidth requirement of the heartbeat; and transmitting the radio resource allocation parameter including the radio resource bandwidth allocation parameter to the radio base station 11.
  • wireless applications may upgrade or generate new applications over time, the application protocol may change, and the heartbeats included in the application may change accordingly. Therefore, protocol identification and heartbeat recognition capabilities need to be corrected in a timely and rapid manner.
  • the radio network controller 12 is further configured to: when the type of protocol of the network data is not recognized, or when the heartbeat is not recognized from the first type of data stream, detect the network data or the Whether there is a heartbeat in the first type of data stream, if there is a heartbeat in the network data or the first type of data stream, capturing the heartbeat; classifying the captured heartbeat; and adopting a clustering algorithm for the same type of heartbeat Performing heartbeat feature extraction, obtaining and feeding back the heartbeat feature; performing heartbeat information statistics on the same type of heartbeat, obtaining and feeding back the heartbeat information.
  • the heartbeat in the embodiment of the present invention refers to a data packet with a short duration and a short packet length, and the data packet often appears in the background running phase of the wireless application, and is used for keeping a live or push service, but It affects the utilization of the air interface of the wireless resource.
  • the foregoing first type of data flow refers to a data flow that may include a heartbeat determined according to a protocol type of the network data.
  • the network data belonging to the QQ login protocol may include a QQ login keep-alive heartbeat, and then the network data is determined to be the first.
  • the class stream is suspected of containing a heartbeat and is heartbeat-recognized.
  • the wireless network resource optimization system provided by the embodiment of the present invention may further include an application server 13 configured to send downlink network data to the wireless network controller.
  • an application server 13 configured to send downlink network data to the wireless network controller.
  • the radio network controller 12 in the radio network resource optimization system provided by the embodiment of the present invention can receive the uplink network data transmitted by the base station and the downlink network data from the application server, thereby performing the interaction type heartbeat. Identify and take appropriate radio resource optimization measures.
  • the wireless network resource optimization system may include: a radio network controller (RNC) 12, which is a type of the radio network controller 12 in FIG.
  • RNC radio network controller
  • the specific implementation includes the functions of the radio network controller 12 in FIG. 1 in addition to the functional modules including the general RNC.
  • the radio base station 11 is configured to transmit network data from the user equipment to the RNC 12 in the radio base station 12 in FIG. 1A; receive radio resource allocation parameters delivered by the RNC 12, and perform radio resource allocation.
  • the application server 13 is configured to send downlink network data to the RNC 12.
  • the RNC 12 may receive uplink network data from the radio base station 11, and may also receive downlink network data from the application server 13.
  • the heartbeat of the SNS application is generally a plurality of data packet interactions.
  • the RNC 12 receives the user request data packet from the wireless base station 11, and then forwards the data packet to the application server.
  • the server response packets from the application server 13 are then received, and the interaction of these request-response packets constitutes a good idea.
  • the radio resource optimization system provided by the embodiment of the present invention may further include a user equipment UE16, where the user equipment UE16 may be a mobile phone, a wireless netbook, a personal digital assistant (PDA), or the like, capable of performing wireless communication.
  • GGSN Gateway GPRS Support Node, GGSN 14 14, used to support general packet radio service (GPRS) data filtering, routing and forwarding; network 15, can include routers, switches, user nodes
  • the data transceiver device is responsible for receiving uplink network data from the user equipment from the GGSN 14 and forwarding it to the application server 13, or receiving downlink network data from the application server 13, and forwarding it to the GGSN 14.
  • the GGSN 14 may be replaced by a Packet Data Serving Node (PDSN) or a GPRS Serving Support Node (SGSN); the application server 13 may also exist in the network 15. , becomes a node in network 15.
  • PDSN Packet Data Serving Node
  • SGSN GPRS Serving Support Node
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of another radio resource optimization system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the radio resource optimization system provided by the embodiment of the present invention may include: a radio base station 21, configured to send network data from the user equipment to the radio network controller 22; The radio resource allocation parameters delivered by the radio network controller 22 are received, and the allocation of radio resources is performed.
  • the radio network controller 22 is configured to receive network data sent by the radio base station 21, transmit the image of the network data to the radio resource optimization apparatus 23, and transmit the radio resource allocation parameter from the radio resource optimization apparatus 23 to the radio base station 21. send;
  • the radio resource optimization device 23 is configured to receive network data (the network data here may be uplink network data sent by the radio network controller from the radio base station, or may be sent by the radio network controller from the application server.
  • the downlink network data is used to perform deep packet inspection to identify the protocol type of the network data; when the network data is determined to be the first type of data stream according to the identified protocol type, the first type of data stream is identified Heartbeat (the heartbeat may be a single heartbeat packet, or multiple heartbeat packets), and obtain heartbeat information such as a heartbeat interval period and a bandwidth requirement; when the heartbeat interval period is greater than a radio resource pre-allocation time slice, according to the The bandwidth requirement of the heartbeat determines a radio resource bandwidth allocation parameter; the radio resource allocation parameter including the radio resource bandwidth allocation parameter is transmitted to the radio network controller 22.
  • the network data here may be uplink network data sent by the radio network controller from the radio base station, or may be sent by the radio network controller from the application server.
  • the downlink network data is used to perform deep
  • the radio resource optimization device 23 is externally connected to the radio network controller 22, and the radio resource optimization device 23 and the radio network controller 22 have A communication connection for processing a mirror of network packets sent by the radio network controller 22 and transmitting radio resource bandwidth allocation parameters to the radio network controller 22.
  • the radio resource optimization apparatus 23 is further configured to: when the type of the protocol of the network data is not recognized, or when the heartbeat is not recognized from the first type of data stream, detecting the network data or the Whether there is a heartbeat in a type of data stream, if there is a heartbeat in the network data or the first type of data stream, capturing the heartbeat; classifying the captured heartbeat; and using a clustering algorithm for the same type of heartbeat.
  • the heartbeat feature is extracted, and the heartbeat feature is obtained and fed back; the heartbeat information is counted for the same type of heartbeat, and the heartbeat information is obtained and fed back.
  • the application server 24 also has the same functions and functions as those of the foregoing embodiment, and details are not described herein again.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a network deployment architecture of another wireless network resource optimization system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the functions of the user equipment UE27, GGSN25, network 26, application server 24, and radio base station 21 are all in the network deployment diagram shown in FIG.
  • the corresponding devices are the same and will not be described here.
  • the wireless network resource optimization system provided by the embodiment of the present invention further includes: an RNC 22, and an external radio resource optimization device 23, which is a separate device and has only a communication connection with the RNC 22, in the embodiment of the present invention.
  • the RNC 22 can be used to receive the network data sent by the radio base station 21 or the application server 24, and send the image of the network data to the radio resource optimization device 23; the radio resource optimization device 23 is configured to receive the network data sent by the RNC 22.
  • Mirroring if the mirroring of the network data is a data stream suspected to contain a heartbeat, identifying a heartbeat, determining a radio resource allocation parameter according to the heartbeat information of the heartbeat, and transmitting a corresponding radio resource allocation parameter to the RNC 22,
  • the RNC 22 is then sent to the base station.
  • the external radio resource optimization apparatus 23 optimizes the radio resources and delivers the optimized radio resource allocation parameters.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of still another radio resource optimization system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the radio resource optimization system provided by the third embodiment of the present invention is different from the radio resource optimization system provided by the second embodiment of the present invention in that the radio resource optimization device 23 is serialized with the radio network controller 22 and other network devices.
  • the connection is illustrated in FIG. 3a by the radio resource optimization device 23 being connected in series between the radio network controller 22 and the application server 24.
  • the radio resource optimization device 23 is configured to receive uplink network data sent by the radio network controller 22, or an application server. 24 downlink network data is sent, and the radio resource allocation parameter including the radio resource bandwidth allocation parameter is sent to the radio network controller 22.
  • the radio resource optimization apparatus 23 functions in the radio network controller 22 and other networks in addition to the functions of the radio resource optimization apparatus 23 in the system of the second embodiment of the present invention.
  • the role of the device as the information transfer between the application servers 24.
  • FIG. 3b is a schematic diagram of a network deployment architecture of another wireless network resource optimization system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the functions of the user equipments UE27, GGSN25, the network 26, the application server 24, and the radio base station 21 are the same as the corresponding devices in the network deployment diagram shown in FIG. 1b, and are not described herein again.
  • the radio resource optimization apparatus 23 is connected in series in a network architecture, specifically, a string.
  • the RNC 22 in the embodiment of the present invention can be understood as a general-purpose RNC but has the capability of communicating with the radio resource optimization apparatus 23 for receiving network data sent by the radio base station 21, and the network data is received. Sending to the radio resource optimization device 23;
  • the radio resource optimization device 23 is configured to receive uplink network data sent by the RNC 22, or receive downlink network data sent by the GGSN 25, and if the network data is a data stream suspected to contain a heartbeat, identify a heartbeat, and according to the heartbeat
  • the heartbeat information determines the radio resource allocation parameter, and sends the corresponding radio resource allocation parameter to the RNC 22, which is then sent by the RNC 22 to the base station 21.
  • the radio resource optimization apparatus 23 also plays the role of transmitting information between the radio network controller 22 and other network devices, such as the application server 24, for example, transmitting the uplink network data sent by the RNC 22 to the GGSN 25, or The downlink network data sent by the GGSN 25 is transmitted to the RNC 22.
  • the radio resource optimization system identifies the protocol type of the network data by performing deep packet inspection on the received network data; determining the network data according to the identified protocol type.
  • the heartbeat identification of the network data is performed, thereby obtaining heartbeat information such as a heartbeat interval period and a bandwidth requirement; when the heartbeat interval period is greater than a radio resource pre-allocation time slice, The bandwidth requirement of the heartbeat determines the radio resource bandwidth allocation parameter; the radio resource allocation parameter including the radio resource bandwidth allocation parameter is sent; the radio base station receives the radio resource allocation parameter, and performs radio resource allocation, thereby implementing the application by using the embodiment of the present invention.
  • the wireless resource allocation parameter is dynamically set in the case of long-term operation in the background, thereby improving the utilization of the bandwidth and time of the air interface of the wireless base station in the background operation of the application, and avoiding waste of wireless resources.
  • heartbeat feature and the heartbeat information can be extracted and fed back to realize the rapid correction of the protocol identification capability and the heartbeat recognition capability, thereby supporting the dynamic deployment of more types of applications in the background runtime wireless resources.
  • the protocol type can be identified by means of feature matching: First, deep packet inspection is performed on the received network data, and the detected protocol characteristics of the network data can be matched with the feature items in the pre-established protocol feature database. When the matching is successful, obtain a protocol type identifier (such as a protocol ID) corresponding to the matching successful feature item.
  • a protocol type identifier such as a protocol ID
  • Step S102 When determining that the received network data is the first type of data stream according to the protocol type, identifying a heartbeat from the first type of data stream, and obtaining heartbeat information of the heartbeat, where the heartbeat information includes Heartbeat interval and bandwidth requirements;
  • the network data corresponding to the protocol type may be included in the pre-established protocol information set according to the protocol type identifier obtained in step S101, and if the heartbeat is included, the network data is the first type of data stream.
  • the feature of the data packet in the first type of data stream is matched with the feature item in the heartbeat feature database, and when the matching is successful, the heartbeat identifier corresponding to the successfully matched feature item is obtained ( It may be a heartbeat ID); and the heartbeat information corresponding to the heartbeat identifier is obtained from the heartbeat information set according to the heartbeat identifier.
  • the data packet in the first type of data stream is filtered according to a packet length condition (the number of bytes of the packet is smaller than a specific value), to obtain that the packet length in the first type of data stream is smaller than a data packet of a specific value; then, the feature of the data packet whose packet length is smaller than a specific value is matched with the feature item in the heartbeat feature database, and when the matching is successful, the heartbeat identifier corresponding to the successfully matched feature item is obtained.
  • the wireless application (such as IM type QQ, SNS or Email, etc.) often sends a data packet with a very long interval period, a very short duration, and a small bandwidth requirement in order to keep alive or push a service when running in the background. It is called a heartbeat in the embodiment.
  • Figure 4b is a schematic diagram of a flow waveform of a data stream containing the heartbeat packet, with the abscissa representing time and the ordinate representing bandwidth.
  • the waveform portion of the protrusion in Figure 4b represents the heartbeat of a single packet, and the smooth portion indicates no packet.
  • the heartbeat interval period T is greater than the radio resource pre-allocation time slice tl (tl is about 10s).
  • the application of the QQ class may hang up in the background for a long time due to the setting of the client, and the QQ is in order to keep alive.
  • a heartbeat is sent for a long time, so the heartbeat interval is much longer than the pre-allocated time slice.
  • the bandwidth requirement b2 of the heartbeat is smaller than the pre-allocated bandwidth bl, and the duration t2 is also less than the pre- The allocated time slice tl (the duration of the single-packet heartbeat is often very short), so it can be seen from Figure 4b that the wireless resources actually occupied by the heartbeat (shown in the waveform portion of the protrusion) are much smaller than the pre-allocated wireless resources (solid line) As shown in the box), it causes a waste of wireless resources.
  • the embodiment of the present invention determines the data flow suspected of including the heartbeat by identifying the protocol type of the data flow, identifies the heartbeat from the data flow, and obtains the heartbeat information such as the bandwidth requirement b2 and the duration t2 of the heartbeat, and then according to the bandwidth of the heartbeat.
  • Demand b2 and duration t2 dynamically determine more appropriate radio resource bandwidth and time allocation
  • the parameters are finally allocated radio resources according to the wireless parameters. As shown in the dotted line in FIG. 4b, the radio resources allocated by the embodiment of the present invention are used to see that the dotted frame portion is much smaller than the solid frame portion, that is, the pre-allocated wireless resources.
  • the embodiment of the invention can effectively reduce the waste of wireless resources.
  • the difference between the heartbeat interval period and the radio resource pre-allocation time slice is greater than the first threshold, determining a radio resource bandwidth allocation parameter according to the bandwidth requirement of the heartbeat;
  • the first threshold here can be flexibly set according to the empirical value or the actual application.
  • a ratio between the interval period of the heartbeat and a radio resource pre-allocation time slice is greater than a second threshold, determining a radio resource bandwidth allocation parameter according to the bandwidth requirement of the heartbeat;
  • the second threshold here can be flexibly set according to the empirical value or the actual application, for example, 1.5 or 2.
  • the bandwidth allocation parameter of the wireless resource is determined to be M times of the heartbeat bandwidth requirement, and the M value may be set to a value greater than or equal to 1. It should be noted that the M here may be based on experience. Values or actual applications are set to effectively address the peak usage of bandwidth resources.
  • step S103 in addition to determining a radio resource bandwidth allocation parameter according to the bandwidth requirement of the heartbeat, it is also required to determine the radio according to the duration of the heartbeat.
  • the resource time allocation parameter may specifically determine that the radio resource time allocation parameter is K times the heartbeat duration according to the duration of the heartbeat, and the K value may be set to a value greater than or equal to 1. It should be noted that the K here may be based on experience. Value or actual application to set.
  • Step S104 Send a radio resource allocation parameter that includes the radio resource bandwidth allocation parameter.
  • step S104 may be: sending a preset radio resource time allocation parameter and a radio resource bandwidth allocation parameter determined in step S103, or may only send The radio resource bandwidth allocation parameter determined in step S103.
  • step S104 may be: transmitting the radio resource bandwidth allocation parameter and the radio resource time allocation parameter determined in step S103.
  • the heartbeat may be a data packet or multiple data packets.
  • the extracted heartbeat characteristics may include a traffic waveform of a data packet, a packet length sequence, a direction sequence, packet length statistics (e.g., standard deviation, etc.), an arrival time series, and the like.
  • the statistically obtained heartbeat information may include an interval period of the heartbeat, a bandwidth requirement, and may further include a duration of the heartbeat.
  • the heartbeat feature extraction can be implemented by using automatic feature extraction.
  • the heartbeat feature extraction can also be performed by artificial feature extraction, and the data packet is submitted to the analysis center through the network. , feature extraction by the developer.
  • the heartbeat feature and the heartbeat information are fed back into the existing heartbeat feature and the heartbeat information, and the heartbeat feature and the heartbeat information are updated in time.
  • the order of the feedback operation is not limited.
  • the heartbeat feature of the heartbeat can be synchronized to the aforementioned heartbeat feature library, and the heartbeat information of the heartbeat is synchronized to the heartbeat information set.
  • the heartbeat feature can be directly added to the heartbeat feature database, and the heartbeat information is directly added to the heartbeat information set.
  • the heartbeat feature may be transmitted to the heartbeat feature database by using network transmission, and the heartbeat information is transmitted to Heartbeat information is concentrated.
  • the radio resource optimization method identifies a protocol type of the network data by performing DPI deep packet detection on the received network data; determining the network data according to the identified protocol type.
  • the first type of data stream which may include a heartbeat
  • the heartbeat interval period is greater than a radio resource pre-allocation time
  • Determining a radio resource bandwidth allocation parameter according to the bandwidth requirement of the heartbeat and configuring a radio resource allocation parameter including the radio resource bandwidth allocation parameter according to a heartbeat (single-packet heartbeat, multi-packet heartbeat, multi-packet interaction type heartbeat)
  • the bandwidth requirement and duration requirement of the system dynamically set the radio resource allocation parameters, thereby improving the utilization of the bandwidth and time of the air interface of the radio base station in the background operation of the application, and avoiding waste of radio resources.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of a method for optimizing a radio resource according to an embodiment of the present invention.
  • the method may be performed inside a radio resource controller RNC, or may be performed in a separate device outside the RNC, or may be partially
  • the RNC is internally executed, and is partially implemented in a separate device, which is not limited by the embodiment of the present invention.
  • the method specifically includes:
  • Step 400 the process begins
  • Step 401 Receive network data.
  • Step 402 The DPI technology is used to identify the application protocol type of the network data received in step 401. If the identification is successful, step 403 is performed; if the identification fails, step 408 is performed.
  • a DPI protocol feature library 41 is established, in which various protocol types can be stored (may be The protocol type is identified by the protocol ID and the corresponding protocol feature item; the protocol feature of the network data is detected by the DPI technology, and the protocol feature is matched with the protocol feature item in the DPI protocol feature library 41.
  • the protocol type of the network data corresponding to the successfully matched protocol feature item is obtained.
  • the protocol identifier query the table to obtain the corresponding heartbeat flag: If the heartbeat flag is TRUE, indicating that this type of protocol may contain a heartbeat, the network data that may contain the heartbeat is performed in step 404; if the heartbeat flag is FALSE Indicates that this type of protocol does not contain heartbeats. For network data that does not contain heartbeats, existing processes can be used.
  • the protocol feature library 41 in step 403 and the protocol information set 42 in step 403 are used to identify more and more network data protocol types, and based on these protocol types, determine whether the network data may contain a heartbeat.
  • Step 404 Determine whether a heartbeat is recognized in the network data. If yes, go to step 405; if no, go to step 408.
  • Step 405 Obtain heartbeat information by querying the heartbeat information set 44, including an interval period, a bandwidth requirement, and the like;
  • Step 406 Dynamically determine a radio resource allocation parameter according to the heartbeat information.
  • the radio resource bandwidth allocation parameter is determined according to the bandwidth requirement of the heartbeat.
  • the radio resource bandwidth allocation parameter may be set to M (M e [1.1 , 1.5] ) times of the heartbeat bandwidth requirement, and the radio resource time allocation parameter is set to Specific value
  • the radio resource bandwidth allocation parameter may be set to M (M e [1.1 , 1.5] ) times of the heartbeat bandwidth requirement, and the radio resource time allocation parameter is set as the heartbeat.
  • the duration of K (KG [1.5 , 2] ) times.
  • the location of the radio resource allocation parameter to which the radio resource allocation parameter is determined in the network deployment according to the embodiment of the present invention may be that the radio resource allocation parameter is sent to the base station (see Figure lb), it is also possible to first send the radio resource allocation parameters to the radio network controller RNC (see Figure 2b and Figure 3b for details).
  • the wireless base station can also adopt a strategy of releasing the resource immediately after forwarding the data packet, compared to assigning a specific time slice to the user. This immediate translation strategy does not require a wait timeout.
  • Step 408 Detect whether there is a heartbeat, and if yes, go to step 409; if no, you can leave it unprocessed.
  • step 408 is performed; in this case, whether there is a heartbeat in the network data of the unknown protocol type is detected.
  • step 408 is executed.
  • the buffer space allocated to the network data can be periodically released, and the data stream record in the flow table corresponding to the network data is deleted, and the network data in which the heartbeat is not detected within a certain period of time is released. This ensures that there is enough cache space to cache other network data.
  • the reading step 409 writes the data packet of the disk, and classifies the data packet according to the transmission protocol, the traffic, the transmission rate, the port, and the like;
  • a clustering algorithm such as LCS (Longest Common Subsequence) algorithm
  • LCS Longest Common Subsequence
  • the interval period can be simulated by using a Fourier function or the like, or can be obtained by a simple probability distribution analysis.
  • step 410 may also use the method of artificial feature extraction to submit the data packet to the analysis center through the network, and the developer performs heartbeat feature extraction and heartbeat information statistics.
  • Step 411 Synchronize the heartbeat feature and the heartbeat information, synchronize the heartbeat feature into the heartbeat feature library 43, and synchronize the heartbeat information into the heartbeat information set 44.
  • the step may update the new feature to the heartbeat feature library 43 by means of network transmission, and synchronize the statistically obtained heartbeat information into the heartbeat information set 44.
  • Heartbeat signature library 43 and The heartbeat information set 44 can implement the non-disruptive upgrade of the uninterrupted service by using the main standby database switching manner, thereby completing the update process of the feature library or the information set.
  • the heartbeat packet (which may be a single packet or a multi-packet, not limited) in the network data is located at the front end of the network data stream
  • the characteristics of the heartbeat packet can also be used to identify the protocol type. Therefore, the heartbeat feature can also be synchronized into the protocol signature library 40, while the network data of the protocol type may contain a heartbeat, so the protocol type is added to the protocol information set 42, and the corresponding heartbeat flag is set to TRUE.
  • Step 412 the process ends.
  • the embodiment of the present invention can identify single-packet heartbeat and multi-packet heartbeat, can identify heartbeats of multiple applications, and dynamically set radio resource time and bandwidth allocation parameters according to heartbeat information, thereby effectively reducing static of radio resources. The waste of resources brought by the setup.
  • the embodiment of the present invention can perform heartbeat detection on a data stream of an unknown protocol or a data stream in which a heartbeat is not recognized, and extracts characteristics of a center hop and heartbeat information of a heartbeat, and updates the heartbeat characteristics and heartbeat information in time.
  • the utility model is used in the identification module, so that the protocol identification capability and the heartbeat recognition capability are quickly corrected by the embodiment of the invention, thereby supporting dynamic allocation of wireless resources in more types of applications in the background runtime.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a radio resource optimization apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5a, the radio resource optimization apparatus provided by the embodiment of the present invention includes:
  • the protocol identification module 510 is configured to perform deep packet inspection (DPI) on the received network data, and identify a protocol type of the network data.
  • DPI protocol identification engine may match the feature of the network data detected by the DPI technology with the feature item in the pre-established protocol feature database, and if the matching is successful, obtain a protocol type corresponding to the successfully matched feature item. Identification; according to the protocol type identifier, it can be queried in the pre-established protocol information set whether the protocol of the type contains a heartbeat.
  • DPI deep packet inspection
  • the first type of data stream is a data stream that may include a heartbeat determined according to a protocol type of the network data.
  • the network data belonging to the QQ login protocol may include a QQ login keep-alive heartbeat, and then the network data is determined to be the first type.
  • the data stream is heartbeat-recognized to identify the heartbeat.
  • the heartbeat identification module 520 is configured to filter data packets in the first type of data stream according to a packet length condition, to obtain a data packet in the first type of data stream that has a packet length less than a specific value. ;
  • the central hop feature database and the heartbeat information set may be integrated in the heartbeat identification module 520 or may be deployed in a separate data storage device, such as a database, the data storage device and the heartbeat identification module 520.
  • a separate data storage device such as a database, the data storage device and the heartbeat identification module 520.
  • the sending module 540 is specifically configured to send the radio resource bandwidth allocation parameter and a preset radio resource time allocation parameter.
  • the radio resource optimization apparatus of the embodiment of the present invention when the radio resource optimization apparatus of the embodiment of the present invention is in different deployment positions on the network, the object to be transmitted is different.
  • the radio resource optimization apparatus is used as the external equipment of the RNC, the radio resource is sent to the RNC. a bandwidth allocation parameter and the radio resource time allocation parameter;
  • FIG. 5b is another radio resource optimization apparatus according to an embodiment of the present invention, where the module 510 to the module 540 are the same as the foregoing embodiment, and the radio resource optimization apparatus provided by the embodiment of the present invention is further described.
  • the radio resource optimization apparatus provided by the embodiment of the present invention is further described.
  • the heartbeat detection module 550 is further configured to: when the feature of the data packet in the first type of data stream is not successfully matched with the feature item in the heartbeat feature database, detect whether there is a heartbeat in the first type of data stream, if A heartbeat exists in the first type of data stream to capture the heartbeat;
  • the feature extraction module 560 is configured to perform classification processing on the captured heartbeat; use a clustering algorithm to extract heartbeat features for the same type of heartbeat, obtain and feed back the heartbeat feature; perform heartbeat information statistics on the same type of heartbeat, obtain and feed back the Heartbeat information.
  • the feature extraction module 560 can integrate the feature feedback function, and update the extracted feature and the information obtained by the analysis to the corresponding feature database or information set;
  • the feature extraction module 560 is only responsible for extracting features and analyzing heartbeat information
  • the feature synchronization module 570 is configured to synchronize the heartbeat features extracted by the feature extraction module 560 to the heartbeat of the heartbeat recognition module 520.
  • the statistically obtained heartbeat information is synchronized to the heartbeat information set of the heartbeat recognition module 520, thereby implementing the function of feature feedback.
  • the feature synchronization module 570 is further configured to synchronize the heartbeat feature to the protocol feature library of the protocol identification module 510. And the statistically obtained heartbeat information is synchronized to the protocol information set of the protocol identification module 510. Specifically, different synchronization modes may be selected according to the feature library and the information set implementation manner or the location of the location.
  • the extracted heartbeat feature and the statistically obtained heartbeat information are synchronized into the heartbeat recognition module 520 and the protocol identification module 510 (see FIG. 5b, respectively, from module 570 to module 520 and module 510).
  • the dashed arrow is merely an example of an implementation in which the heartbeat feature library and the heartbeat information set can be integrated in the heartbeat recognition module 520, and the protocol feature library and protocol information set can be integrated in the protocol identification module 510.
  • the foregoing feature database and information set may also be deployed in a separate data storage device.
  • the data storage device has a communication relationship with the protocol identification module 510 and the heartbeat identification module 520.
  • the heartbeat feature and the heartbeat information may also be synchronized to the In a data storage device.
  • the storage device of the protocol signature database, the protocol information set, the heartbeat signature database, and the heartbeat information set may be multiple or one. This is not limited by the embodiment of the present invention.
  • the protocol identification module identifies the protocol type of the network data by performing deep packet inspection on the received network data; and determining according to the identified protocol type.
  • the heartbeat identification module identifies a heartbeat from the first type of data stream, thereby obtaining a heartbeat interval period and bandwidth requirements.
  • the radio resource allocation parameter determining module determines whether the interval period of the heartbeat is greater than a radio resource pre-allocation time slice, and if yes, determining a radio resource bandwidth allocation parameter according to the bandwidth requirement of the heartbeat, and includes the wireless
  • the radio resource allocation parameter of the resource bandwidth allocation parameter allocates parameters to the radio base radio resource, thereby improving the utilization of the bandwidth and time of the radio base station air interface when the application is running in the background, thereby avoiding waste of radio resources.
  • the heartbeat detection module performs heartbeat detection on the data stream of the unknown protocol or the data stream that does not recognize the heartbeat; the feature extraction module extracts the heartbeat feature of the heartbeat detected by the heartbeat detection module, and calculates the heartbeat information of the heartbeat; the feature synchronization module
  • heartbeat features and heartbeat information are updated in time to the identification module for use, thereby realizing rapid correction of protocol identification capability and heartbeat recognition capability, thereby supporting dynamic deployment of more types of applications in the background runtime wireless resources.
  • the storage medium may be a magnetic disk, an optical disk, or a read-only storage memory.

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Abstract

本发明实施例提供一种无线资源优化方法、装置及系统，其中该方法包括：对接收到的网络数据进行深度报文检测，识别出所述网络数据的协议类型；当根据所述协议类型确定所述网络数据为第一类数据流时，从所述第一类数据流中识别出心跳，并获得所述心跳的心跳信息，所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求；当所述心跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时，根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数；发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数，从而通过本发明实施例实现了应用在后台运行的情况下动态设置无线资源分配参数，进而提高了应用后台运行时无线基站空中接口带宽和时间的利用率，避免了无线资源的浪费。

Description

一种无线资源优化方法、 装置及系统 技术领域
本发明涉及无线通信领域， 尤其涉及一种无线资源优化的方法、 装置及系 统。 背景技术
随着通用分组无线业务（ General Packet Radio Service, GPRS ) 和第三代 ( 3th Generation, 3G ) 业务的不断发展， 智能手机、 基于数据卡的上网本等 能够进行互联网业务的用户设备（User Equipment, UE )得到了广泛应用， 其 相应的互联网业务呈现爆炸性增长， 例如即时聊天 ( Instant Messenger, IM )、 邮件（ Email )和社交网络（ Social Network Service, SNS )等。 当这些互联网 应用长时间在后台运行业务时， 为了保活、推送业务等会定时或者不定时的发 送信令包， 这些信令包一般发送持续时间很短（约 0.01 S到 0.1 S )且包长较短 ( 100-200字节左右）。
在目前的应用实践中， 由于 UE节电的需求会定时自动进入待机状态， 此 时无线接入网（ Radio Access Network, RAN )会把状态调整至 FACH或者 IDLE, 一旦检测到用户设备发送数据就会切换为 PCH状态， 并预分配固定时间的资 源片时长（约 10s )和固定带宽的信道（64K )。 这样在上述 IM等互联网应用 处于后台运行阶段时就造成无线基站空中接口带宽和时间上的低利用率，耗费 了大量不必要的无线资源。 发明内容
本发明实施例提供一种无线资源优化的方法、装置及系统， 以提高应用在 后台长时间运行的情况下， 无线基站空中接口带宽和时间的利用率，避免了无 线资源的浪费。
本发明实施例提供一种无线资源优化方法， 该方法包括：
对接收到的网络数据进行深度报文检测， 识别出所述网络数据的协议类 型； 当根据所述协议类型确定所述网络数据为第一类数据流时 ,从所述第一类 数据流中识别出心跳， 并获得所述心跳的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的 间隔周期和带宽需求；
当所述心跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时，根据所述心跳的带 宽需求确定无线资源带宽分配参数；
发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数。
本发明实施例还提供一种无线资源优化装置， 该装置包括：
协议识别模块， 用于对接收到的网络数据进行深度报文检测，识别出所述 网络数据的协议类型；
心跳识别模块，用于当根据所述协议类型确定所述网络数据为第一类数据 流时， 从所述第一类数据流中识别出心跳， 并获得所述心跳的心跳信息， 所述 心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求；
无线资源分配参数确定模块，用于当所述心跳的间隔周期大于无线资源预 分配时间片时， 根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数；
发送模块， 用于发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参 数。
本发明实施例还提供一种无线网络控制器， 该装置包括： 数据接收装置、 业务处理装置以及数据发送装置等。另外还包括前述实施例提供的无线资源优 化装置。
本发明实施例还提供一种无线资源优化系统，该系统包括无线网络控制器 和无线基站， 其中：
所述无线基站用于： 向所述无线网络控制器发送来自用户设备的网络数 据；接收所述无线网络控制器下发的无线资源分配参数， 并执行无线资源的分 配。
所述无线网络控制器为前述实施例提供的的无线网络控制器。
本发明实施例还提供另一种无线资源优化系统， 该系统包括： 无线基站、 无线网络控制器， 以及与无线网络控制器具有通信连接的无线资源优化装置， 其巾： 所述无线基站用于： 向所述无线网络控制器发送来自用户设备的网络数 据；接收所述无线网络控制器下发的无线资源分配参数， 并执行无线资源的分 配。
所述无线网络控制器用于： 接收所述无线基站发来的网络数据，将所述网 络数据或所述网络数据的镜像向所述无线资源优化装置发送，并将来自所述无 线资源优化装置的无线资源分配参数向所述无线基站发送；
所述无线资源优化装置为前述实施例提供的无线资源优化装置。
可见， 本发明实施例提供的无线资源优化的方法、 装置及系统中， 通过对 接收到的网络数据进行深度报文检测，识别出所述网络数据的协议类型； 当根 据所述协议类型确定所述网络数据为第一类数据流时 ,从所述第一类数据流中 识别出心跳； 获得所述心跳的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的间隔周期和 带宽需求； 当所述心跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时，根据所述心 跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数；并发送包括所述无线资源带宽分配 行的情况下， 动态设置无线资源分配参数， 进而提高了应用后台运行时无线基 站空中接口带宽和时间的利用率， 避免了无线资源的浪费。
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他的附图。
图 la为本发明实施例提供的一种无线网络资源优化系统的逻辑结构示意 图；
图 lb为本发明实施例提供的一种无线网络资源优化系统的网络部署架构 示意图；
图 2a为本发明实施例提供的另一种无线网络资源优化系统的逻辑结构示 意图；
图 2b为本发明实施例提供的另一种无线网络资源优化系统的网络部署架 构示意图；
图 3a为本发明实施例提供的再另一种无线网络资源优化系统的逻辑结构 示意图；
图 3b为本发明实施例提供的再另一种无线网络资源优化系统的网络部署 架构示意图；
图 4a为本发明实施例提供的一种无线资源优化方法的流程示意图； 图 4b为本发明实施例提供的一段包含心跳的数据流的流量波形示意图； 图 4c为本发明实施例提供的另一种无线资源优化方法的流程示意图； 图 4d 为本发明实施例提供的另一种无线资源优化方法的具体流程示意 图；
图 5a为本发明实施例提供的一种无线资源优化装置的逻辑结构示意图； 图 5b 为本发明实施例提供的另一种无线资源优化装置的逻辑结构示意 图。
具体实施方式
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作出创造 性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
请参阅图 la, 为本发明实施例一提供的一种无线网络资源优化系统的逻 辑结构示意图， 如图 la所示， 本发明实施例提供的无线网络资源优化系统可 以包括：
无线基站 11 , 用于向所述无线网络控制器发送来自用户设备的网络数据； 接收所述无线网络控制器下发的无线资源分配参数， 并执行无线资源的分配。
无线网络控制器 12, 用于对接收到的网络数据进行深度报文检测 （Deep Packet Inspection, DPI ) , 识别出该网络数据的协议类型； 当根据识别出的协 议类型确定该网络数据为第一类数据流时，从所述第一类数据流中识别出心跳 (该心跳可以是单个心跳包， 也可以是多个心跳包）， 并获得心跳的间隔周期 和带宽需求等心跳信息； 当该心跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时， 根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数；并将包括所述无线资源 带宽分配参数的无线资源分配参数向无线基站 11下发。
另外， 无线应用随着时间可能会升级或产生新的应用，应用的协议会有所 变化， 应用中包含的心跳也可能会随之改变， 因此， 需要及时快速地修正协议 识别和心跳识别能力。
进一步的， 该无线网络控制器 12还用于当识别不出所述网络数据的协议 类型， 或者， 当从所述第一类数据流中识别不出心跳时， 探测所述网络数据或 所述第一类数据流中是否存在心跳，若所述网络数据或所述第一类数据流中存 在心跳， 捕获所述心跳； 对所述捕获的心跳进行分类处理； 对同一类心跳采用 聚类算法进行心跳特征提取，得到并反馈所述心跳特征； 对同一类心跳进行心 跳信息统计， 得到并反馈所述心跳信息。
应当理解的是， 已有的无线应用随着时间可能会升级（例如 QQ升级） ， 用户也会有其它新的应用，无论应用升级还是新应用的产生都可能导致应用协 议的变化， 应用中包含的心跳也可能会随之改变， 因此， 需要及时快速地修正 协议识别和心兆识别能力。
需要说明的是，本发明实施例中的心跳指的是持续时间很短且包长较短的 数据包，该类数据包往往出现在无线应用后台运行阶段，用于保活或推送业务， 但是却影响无线资源空中接口的利用率。前述第一类数据流指的是根据网络数 据的协议类型确定的可能包含心跳的数据流，例如属于 QQ登陆协议的网络数 据中可能包含 QQ登陆保活心跳，那么就确定该网络数据为第一类数据流即怀 疑包含心跳的数据流， 对其进行心跳识别。
进一步的，本发明实施例提供的无线网络资源优化系统还可以包括应用服 务器 13 , 用于向所述无线网络控制器发送下行网络数据。 对于某一些类型的 无线应用， 例如 SNS、 Email等， 它们在后台运行产生的心跳往往属于交互类 心跳， 即心跳中的数据包既有来自用户的上行数据包， 又有来自应用服务器的 下行数据包。 因此，在本发明实施例提供的无线网络资源优化系统中的无线网 络控制器 12既可以接收基站传送的上行的网络数据， 又可以接收来自应用服 务器的下行网络数据，从而对前述交互类心跳进行识别， 并采取相应的无线资 源优化措施。 请参阅图 lb, 为本发明实施例一提供的一种无线网络资源优化系统的网 络部署架构示意图。 如图 lb所示， 本发明实施例提供的无线网络资源优化系 统可以包括： 无线网络控制器（ Radio Network Controller, RNC ) 12, 该 RNC 是前述实施例图 la中无线网络控制器 12的一种具体实现，除了包含通用 RNC 的功能模块之外， 还包含图 la中无线网络控制器 12的功能。 无线基站 11 , 对应于前述实施例图 la中无线基站 12中， 用于向 RNC12发送来自用户设备 的网络数据；接收 RNC12下发的无线资源分配参数， 并执行无线资源的分配。 应用服务器 13 ,用于向 RNC12发送下行网络数据。 RNC12在进行心跳识别的 过程中， 即可能接收到来自无线基站 11的上行网络数据， 也可能接收到来自 应用服务器 13的下行网络数据。例如 SNS应用的心跳一般为多个数据包的交 互， 在对 SNS应用的数据流进行心跳识别时， RNC12会接收到来自无线基站 11的用户请求数据包， 然后将该数据包转发给应用服务器， 然后接收到来自 应用服务器 13的服务器响应数据包，这些请求-响应数据包的交互过程构成了 一个心兆。
在一种实现方式下，本发明实施例提供的无线资源优化系统还可以包括用 户设备 UE16, 该用户设备 UE16可以是手机、 无线上网本、 个人数字助理 ( Personal Digital Assistant, PDA )等可以进行无线通讯的通讯工具； GGSN ( Gateway GPRS Support Node, GGSN ) 14, 用来支持通用分组无线服务 ( General Packet Radio Service, GPRS )的数据过滤、路由和转发等； 网络 15, 可以包含路由器、 交换机、 用户节点等数据收发设备， 负责从 GGSN14接收 来自用户设备的上行网络数据， 并将其转发给应用服务器 13 , 或者接收来自 应用服务器 13的下行网络数据， 并将其转发给 GGSN14。
在另一种实现方式下， 上述 GGSN14也可以由分组业务数据节点（Packet Data Serving Node, PDSN )或 GPRS服务支持节点 （ Serving GPRS Support Node, SGSN )代替； 应用服务器 13也可以存在于网络 15里， 成为网络 15 中的一个节点。
请参阅图 2a, 为本发明实施例二提供的另一种无线资源优化系统的结构 示意图。 如图 2a所示， 本发明实施例提供的这种无线资源优化系统可以包括： 无线基站 21 , 用于向无线网络控制器 22发送来自用户设备的网络数据； 接收无线网络控制器 22下发的无线资源分配参数， 并执行无线资源的分配。 无线网络控制器 22, 用于接收无线基站 21发来的网络数据， 将该该网络 数据的镜像向无线资源优化装置 23发送，并将来自无线资源优化装置 23的无 线资源分配参数向无线基站 21发送；
无线资源优化装置 23 , 用于对接收到的网络数据（这里的网络数据可以 是无线网络控制器发来的来自无线基站的上行网络数据，也可以是无线网络控 制器发来的来自于应用服务器的下行网络数据 )进行深度报文检测，识别出该 网络数据的协议类型；当根据识别出的协议类型确定该网络数据为第一类数据 流时， 从所述第一类数据流中识别出心跳（该心跳可以是单个心跳包， 也可以 是多个心跳包）， 并获得心跳的间隔周期和带宽需求等心跳信息； 当该心跳的 间隔周期大于无线资源预分配时间片时，根据所述心跳的带宽需求确定无线资 源带宽分配参数； 向无线网络控制器 22发送包括所述无线资源带宽分配参数 的无线资源分配参数。
需要说明的是，在本发明实施例二提供的无线资源优化系统中， 无线资源 优化装置 23作为一个独立的设备， 外挂于无线网络控制器 22, 无线资源优化 装置 23与无线网络控制器 22具有通信连接， 其用于处理无线网络控制器 22 发来的网络数据包的镜像， 并向无线网络控制器 22发送无线资源带宽分配参 数。
进一步的， 无线资源优化装置 23还用于当识别不出所述网络数据的协议 类型， 或者， 当从所述第一类数据流中识别不出心跳时， 探测所述网络数据或 所述第一类数据流中是否存在心跳，若所述网络数据或所述第一类数据流中存 在心跳， 捕获所述心跳； 对所述捕获的心跳进行分类处理； 对同一类心跳采用 聚类算法进行心跳特征提取，得到并反馈所述心跳特征； 对同一类心跳进行心 跳信息统计， 得到并反馈所述心跳信息。 统还包括应用服务器 24, 其作用和功能与前述实施例相同， 在此不再贅述。
请参阅图 2b, 为本发明实施例二提供的另一种无线网络资源优化系统的 网络部署架构示意图。 如图 2b所示， 用户设备 UE27、 GGSN25、 网络 26、 应 用服务器 24和无线基站 21的功能都与前述图 lb所示的网络部署示意图中的 相应装置相同， 在此不再贅述。 除以上装置之外， 本发明实施例提供的无线网 络资源优化系统还包括： RNC22, 以及外挂的无线资源优化装置 23 , 其作为 一个独立的设备， 仅与 RNC22具有通信连接， 在本发明实施例中， 其可以理 RNC22用于接收无线基站 21或应用服务器 24发来的网络数据， 将该网络数 据的镜像向无线资源优化装置 23发送；无线资源优化装置 23，用于接收 RNC22 发送的网络数据的镜像， 如果该网络数据的镜像为怀疑包含有心跳的数据流 时， 则从中识别出心跳， 并根据该心跳的心跳信息确定无线资源分配参数， 并 发送相应的无线资源分配参数给 RNC22, 由 RNC22再发送给基站。 在本实施 例中， 由外挂的无线资源优化装置 23实现无线资源的优化并下发优化后的无 线资源分配参数。
请参阅图 3a, 为本发明实施例三提供的再一种无线资源优化系统的结构 示意图。 如图 3a所示， 本发明实施例三提供的无线资源优化系统与本发明实 施例二提供的无线资源优化系统的区别在于， 无线资源优化装置 23与无线网 络控制器 22以及其它网络设备串行连接， 如图 3a中以无线资源优化装置 23 串联在无线网络控制器 22和应用服务器 24之间示意， 无线资源优化装置 23 用于接收无线网络控制器 22发来的上行网络数据，或者应用服务器 24发来的 下行网络数据， 并向无线网络控制器 22发送包括所述无线资源带宽分配参数 的无线资源分配参数。 应当理解的是， 在本发明实施例三中， 无线资源优化装 置 23除了同本发明实施例二的系统中的无线资源优化装置 23的功能以外，还 起到在无线网络控制器 22和其他网络设备如应用服务器 24之间进行信息传递 的角色。
本发明实施例三提供的无线资源优化系统的其他组成设备的功能参见本 发明实施例二的描述， 这里不再贅述。
请参阅图 3b, 为本发明实施例三提供的再一种无线网络资源优化系统的 网络部署架构示意图。 如图 3b所示， 用户设备 UE27、 GGSN25、 网络 26、 应 用服务器 24和无线基站 21的功能都与前述图 lb所示的网络部署示意图中的 相应装置相同， 在此不再贅述。 与本发明实施例二的网络部署架构不同的是， 本发明实施例三中， 无线资源优化装置 23是串联在网络架构中， 具体的是串 联在 RNC22和 GGSN25之间， 在本发明实施例中的 RNC22可以理解为通用 的 RNC但具有与无线资源优化装置 23通信的能力， 用于接收无线基站 21发 来的网络数据， 将该网络数据向无线资源优化装置 23发送；
无线资源优化装置 23 , 用于接收 RNC22发送的上行网络数据， 或者， 接 收 GGSN25发送的下行网络数据， 如果该网络数据为怀疑包含有心跳的数据 流时， 则从中识别出心跳， 并根据该心跳的心跳信息确定无线资源分配参数， 并发送相应的无线资源分配参数给 RNC22, 由 RNC22再发送给基站 21。本发 明实施例中，无线资源优化装置 23还起到在无线网络控制器 22和其他网络设 备如应用服务器 24之间进行信息传递的角色，例如，将 RNC22发送的上行网 络数据传递给 GGSN25 ,或者，将 GGSN25发送的下行网络数据传递给 RNC22。
综上所述， 本发明实施例提供的无线资源优化系统中，通过对接收到的网 络数据进行深度报文检测，识别出该网络数据的协议类型； 当根据识别出的协 议类型确定该网络数据为可能包含心跳的第一类数据流时 ,对该网络数据进行 心跳识别， 进而获得心跳的间隔周期和带宽需求等心跳信息； 当该心跳的间隔 周期大于无线资源预分配时间片时，根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带 宽分配参数； 发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数； 无线 基站接收无线资源分配参数，执行无线资源的分配，从而通过本发明实施例实 现了应用在后台长时间运行的情况下动态设置无线资源分配参数，进而提高了 应用后台运行时无线基站空中接口带宽和时间的利用率，避免了无线资源的浪 费。
进一步的，还可以通过心跳特征跟心跳信息的提取和反馈实现协议识别能 力和心跳识别能力的快速修正，进而支持更多类型的应用后台运行时无线资源 的动态调配。
再进一步的，通过接收来自无线基站的上行数据和来自应用服务器的下行 数据， 不仅可以提供无线应用的单包心跳识别和多包心跳识别， 还可以提供 SNS和邮件类等应用的多包交互类心跳识别，根据心跳的特征动态分配无线资 源， 从而避免了无线应用后台运行时无线基站空中接口带宽和时间的浪费。
请参阅图 4a, 为本发明实施例提供的一种无线资源优化方法的流程示意 图， 需要说明的是， 本发明实施例提供的一种无线资源优化的方法的执行主体 可以是 RNC, 包括但不限于此， 如图 4a所示， 本发明实施例方法可以包括： 步骤 S101、 对接收到的网络数据进行深度报文检测， 识别出所述网络数 据的协议类型； 需要说明的是， 这里的网络数据可以是下行数据， 也可以是上 行数据。
具体的， 可以通过特征匹配的方式进行协议类型的识别： 首先对接收到的 网络数据执行深度报文检测，检测出来的网络数据的协议特征可以与预先建立 的协议特征库中的特征项做匹配，在匹配成功时获得一个与匹配成功的特征项 对应的协议类型标识（例如协议 ID ) 。
步骤 S102、 当根据所述协议类型确定接收到的网络数据为第一类数据流 时， 从所述第一类数据流中识别出心跳， 并获得所述心跳的心跳信息， 所述心 跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求；
具体的， 可以根据步骤 S101得到的协议类型标识从预先建立的协议信息 集中查看对应该协议类型的网络数据是否可能包含心跳，如果包含心跳， 则该 网络数据为第一类数据流。
在一种实现方式下，将该第一类数据流中数据包的特征与心跳特征库中的 特征项进行匹配， 当匹配成功时， 获得与所述匹配成功的特征项对应的心兆标 识 (可以为一个心跳 ID);根据所述心跳标识从心跳信息集中获得与所述心跳标 识对应的心跳信息。
在另一种实现方式下， 首先依据包长条件 (包长字节数小于特定值）对所 述第一类数据流中的数据包进行过滤，得到所述第一类数据流中包长小于特定 值的数据包；然后将所述包长小于特定值的数据包的特征与心跳特征库中的特 征项进行特征匹配， 当匹配成功时， 获得与所述匹配成功的特征项对应的心跳 标识； 根据所述心跳标识从心跳信息集中获得与所述心跳标识对应的心跳信 息，
值得一提的是， 步骤 S102进行的特征匹配可以采用子串特征匹配、 行为 特征匹配或算法特征匹配等数据包特征匹配技术。本领域普通技术人员容易得 知这些技术的具体实现方式， 在此不再贅述。
需要说明的是，这里第一类数据流为根据网络数据的协议类型确定的可能 包含心跳的数据流，例如属于 QQ登陆协议的网络数据中可能包含 QQ登陆保 活心跳， 那么就确定该网络数据为第一类数据流， 对其进行心跳识别， 识别出 其中的心跳。
在一种实现方式下，步骤 S 102可以获得所述心跳的间隔周期和带宽需求。 例如 ΙΜ类的应用多以私有协议方式承载， 一般采用 UDP心跳的居多， 且一 般只有用户设备到应用服务器的一个单向数据包作为单包承载的心跳，这种单 包心跳持续时间非常短， 几乎为零， 所以其持续时间可以不存储在心跳信息集 中。
在另一种实现方式下， 步骤 S102可以获得所述心跳的间隔周期、 带宽需 求和持续时间。 例如邮件类或 SNS类的应用多以超文本传输协议（ HyperText Transfer Protocol , HTTP )承载， 且心跳一般为一组来自用户设备和应用服务 器的数据包（例如 PING-PONG式的交互方式） ， 因此其持续时间相对较长， 需要存储在心跳信息集中， 获得之后作为设置无线资源时间参数的参考。
步骤 S103、 当所述心跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时， 根据 所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数；
无线应用 （例如 IM类的 QQ、 SNS或 Email等 )在后台运行时为了保活 或推送业务的需要往往会发送间隔周期非常长、持续时间非常短、 带宽需求也 很小的数据包， 本发明实施例中称之为心跳。 图 4b即为一段包含该种心跳数 据包的数据流的流量波形示意图， 横坐标表示时间， 纵坐标表示带宽。 图 4b 中突起的波形部分表示单个数据包的心跳， 平滑的部分表示没有数据包。如图 4b所示， 心跳的间隔周期 T大于无线资源预分配时间片 tl ( tl约为 10s ) , 比 如 QQ类的应用可能由于客户的设置而长时间在后台挂机，此时 QQ为了保活 会间隔较长时间才发送一个心跳，因此心跳的间隔时间会比预分配时间片长很 多； 另外如图 4b所示， 这种心跳的带宽需求 b2小于预分配的带宽 bl , 持续 时间 t2也小于预分配的时间片 tl (单包心跳的持续时间往往非常短） ， 因此 从图 4b中可以看出该心跳实际占用的无线资源 （突起的波形部分所示）远小 于预分配的无线资源（实线框所示）， 造成了无线资源的浪费。 本发明实施例 通过识别数据流的协议类型确定出怀疑包含心跳的数据流，从这一类数据流中 识别出心跳并获取心跳的带宽需求 b2和持续时间 t2等心跳信息， 然后根据心 跳的带宽需求 b2和持续时间 t2动态确定更加合适的无线资源带宽和时间分配 参数， 最后根据这些无线参数分配无线资源， 如图 4b中虚线框部分示例通过 本发明实施例分配的无线资源，可以看出虚线框部分远小于实线框部分即预分 配的无线资源， 因此通过本发明实施例能有效减少无线资源的浪费。
在一种实现方式下，如果所述心跳的间隔周期与无线资源预分配时间片之 间的差值大于第一阈值，则根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参 数； 需要说明的是， 这里的第一阈值可以根据经验值或实际应用来灵活设置。
在另一种实现方式下，如果所述心跳的间隔周期与无线资源预分配时间片 之间的比值大于第二阈值，则根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配 参数；需要说明的是，这里的第二阈值可以根据经验值或实际应用来灵活设置， 例如是 1.5 , 或者 2。
应当理解的是， 本发明实施例中， 心跳的间隔周期越大于预分配时间片， 本发明实施例提供的无线资源优化效果越明显。
本发明实施例可以根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数 为该心跳带宽需求的 M倍， M值可以设置为大于或者等于 1的数值， 需要说 明的是， 这里的 M可以根据经验值或实际应用来设置， 以此有效应对带宽资 源使用的高峰。
相应的， 在一种实现方式下， 当步骤 S102获得心跳的间隔周期和带宽需 求时， 说明识别出的可能是单包心跳， 无线资源时间分配参数可以不设置， 也 可以预先设置一个特定的值， 该值可以依据经验值和或实际应用来灵活设置， 例如预先设定 6s。
在另一种实现方式下， 当步骤 S102获得心跳的间隔周期、 带宽需求和持 续时间时， 步骤 S103除根据心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数外， 还需要根据该心跳的持续时间确定无线资源时间分配参数，具体可以根据心跳 的持续时间确定无线资源时间分配参数为该心跳持续时间的 K倍， K值可以 设置为大于或者等于 1的数值， 需要说明的是， 这里的 K可以根据经验值或 实际应用来设置。
步骤 S104、 发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数。 相应的， 在一种实现方式下， 步骤 S104可以为： 发送预先设定的无线资 源时间分配参数和步骤 S103确定的无线资源带宽分配参数， 或者可以只发送 步骤 S 103确定的无线资源带宽分配参数。
在另一种实现方式下，步骤 S 104可以为：发送步骤 S103确定的无线资源 带宽分配参数和无线资源时间分配参数。
需要说明的是，接收无线资源时间分配参数的可以是基站。在不发送无线 资源时间分配参数时， 无线基站可以采取转发数据包之后马上译放资源的策 略， 而不等待时间超时。
进一步的， 请参阅图 4c, 为本发明实施例提供的另一种资源优化方法。 如图 4c所示， 步骤 S101至步骤 S 104与前述实施例相同， 不再贅述， 除此之 步骤 S105、 当步骤 S101识别不出所述网络数据的协议类型， 或者， 步骤
S102从所述第一类数据流中识别不出心跳时， 探测所述网络数据或所述第一 类数据流中是否存在心跳， 若所述网络数据或所述第一类数据流中存在心跳， 捕获所述心跳；
步骤 S106、 对所述捕获的心跳进行分类处理； 对同一类心跳采用聚类算 法进行心跳特征提取，得到并反馈所述心跳特征； 对同一类心跳进行心跳信息 统计， 得到并反馈所述心跳信息。
应当理解的是， 心跳可能是一个数据包， 也可能是多个数据包。 提取的心 跳特征可以包括数据包的流量波形、 包长序列、 方向序列、 包长统计信息（例 如标准差等）、 到达时间序列等。 统计得到的心跳信息可以包括心跳的间隔周 期、 带宽需求， 进一步还可以包括心跳的持续时间。
在一种优选的实现方式下，心跳特征提取可以采用自动特征提取的方式实 现； 在另一种实现方式下， 心跳特征提取也可以采用人工特征提取的方式， 将 数据包通过网络提交到分析中心， 由开发人员进行特征提取。
在得到心跳的心跳特征和心跳信息之后，需要将该心跳特征和心跳信息反 馈到已有的心跳特征和心跳信息中， 实现心跳特征和心跳信息的及时更新，反 馈操作的顺序不做限定，具体可以通过将该心跳的心跳特征同步到前述心跳特 征库中， 并将前述心跳的心跳信息同步到所述心跳信息集中实现。在一种实现 方式下， 如果特征提取操作、 心跳特征库以及心跳信息集在同一个网元中， 可 以将心跳特征直接加入到心跳特征库中， 将心跳信息直接加入到心跳信息集 中； 在另一种实现方式下， 如果特征提取操作、 心跳特征库以及心跳信息集在 不同的网元中， 可以采用网络传输的方式将心跳特征传输到心跳特征库中， 将 心跳信息传输到心跳信息集中。
综上所述， 本发明实施例提供的无线资源优化方法，通过对接收到的网络 数据进行 DPI深度报文检测，识别出该网络数据的协议类型； 当根据识别出的 协议类型确定该网络数据为可能包含心跳的第一类数据流时 ,从所述第一类数 据流中识别出心跳， 进而获得心跳的间隔周期和带宽需求等心跳信息； 当该心 跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时，根据所述心跳的带宽需求确定无 线资源带宽分配参数；并将包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参 况下根据心跳（单包心跳、 多包心跳、 多包交互类心跳等）的带宽需求和持续 时间需求动态设置无线资源分配参数，进而提高了应用后台运行时无线基站空 中接口带宽和时间的利用率， 避免了无线资源的浪费。
进一步的， 本发明实施例提供的无线资源优化方法， 能够通过对未知协议 的数据流或识别不出心跳的数据流进行心跳探测， 并提取其中心跳的特征、统 计心跳的心跳信息， 将这些心跳特征和心跳信息及时更新到识别模块中供使 用， 从而通过本发明实施例实现了协议识别能力和心跳识别能力的快速修正， 进而支持更多类型的应用后台运行时无线资源的动态调配。
请参阅图 4d, 为本发明实施例提供的一种无线资源优化方法的具体流程 示意图，该方法可以在无线资源控制器 RNC内部执行，也可以在 RNC外部单 独的设备里执行， 也可以部分在 RNC内部执行， 部分在单独的设备里执行， 本发明实施例不做限定。 如图 4d所示， 该方法具体包括：
步骤 400、 流程开始；
步骤 401、 接收网络数据；
需要说明的是， 该网络数据可能是来自无线基站的上行网络数据，也可能 是来自 GGSN等设备的下行网络数据。
步骤 402、利用 DPI技术识别步骤 401接收到的网络数据的应用协议类型， 若识别成功， 执行步骤 403; 若识别失败， 转步骤 408。
具体的， 首先， 建立 DPI协议特征库 41 , 其中可以存储各种协议类型（可 以以协议 ID标识协议类型）和相应的协议特征项； 通过 DPI技术检测出网络 数据的协议特征， 并将该协议特征与 DPI协议特征库 41中的协议特征项进行 匹配， 当匹配成功时， 就会获得与匹配成功的协议特征项对应的该网络数据的 协议类型。
步骤 403、 判断该协议类型的网络数据是否可能包含心跳， 若是， 转步骤
404; 若不是， 可以不对该网络数据做任何处理， 本发明实施例不做限定。
本发明实施例可以依据历史经验得知哪一些协议类型可能包含心跳，例如 QQ登陆协议里一般会包含 QQ登陆保活心跳， QQ文本聊天协议例可能包含 QQ聊天保活心跳等。 这些经验知识可以存储在协议信息集 42中， 协议信息 集 42可以实现为包含协议标识（例如协议 ID )、 心跳标志（例如 TRUE为包 含心跳、 FALSE为不包含心跳）等信息的表， 依据步骤 302获得的协议标识 查询该表可以获得相应的心跳标志： 如果心跳标志为 TRUE, 表示这种类型的 协议可能包含心跳，将该可能包含心跳的网络数据执行步骤 404的处理； 如果 心跳标志为 FALSE, 表示这种类型的协议不包含心跳， 对于不包含心跳的网 络数据可以采取现有流程处理,。 中的协议特征库 41和步骤 403中的协议信息集 42, 以便识别出越来越多的网 络数据协议类型， 并根据这些协议类型判断出该网络数据是否可能含有心跳。
步骤 404、 判断该网络数据中是否识别出心跳， 若是， 执行步骤 405; 若 否， 转步骤 408。
在一种实现方式下， 首先依据包长条件 (例如长度小于 100字节）对该网 络数据中的数据包进行过滤，得到符合包长条件的数据包； 然后将符合包长条 件的数据包的特征与预先建立的心跳特征库 43中的特征项进行特征匹配， 当 匹配成功时，该数据包（可能是单个数据包，也可能是多个数据包， 不做限定） 可以识别为心跳。 这个心跳特征库 43可以包含心跳标识和心跳特征 (行为特 征、 子串特征和算法特征等）等信息， 数据包的特征与心跳特征库 43里的心 跳特征匹配成功后即可获得一个与匹配成功的心跳特征对应的心跳标识。
在另一种实现方式下，对网络数据流中的每一个数据包都进行心跳特征匹 配， 最后看是否能获得对应的心跳标识。 步骤 405、 通过查询心跳信息集 44得到心跳信息， 包括间隔周期、 带宽 需求等；
在一种实现方式下， 当心跳为单个数据包时， 其持续时间非常短， 几乎可 以忽略不计， 所以其持续时间可以不存储在心跳信息集 44中， 获取的心跳信 息包括间隔周期、 带宽需求等；
在另一种实现方式下， 当心跳为多个数据包时， 该心跳可能是来自用户和 服务器的交互心跳（例如 SNS应用的 PING-PONG交互 ) , 其持续时间相对 较长， 可以存储在心跳信息集 44中， 因此可以从心跳信息集 44中获取见个周 期、 带宽需求和持续时间等信息， 以便于后续根据该带宽需求和持续时间进行 无线资源带宽和时间参数的设置。 征库 43和步骤 405中的心跳信息集 44, 以应对应用的升级等变化， 识别出更 多类型的心跳， 进而获得该心跳的心跳信息。
步骤 406、 根据心跳信息动态确定无线资源分配参数。
当心跳的间隔周期大于无线资源时间预分配的时间片 （一般为 10s ) 时， 根据心跳信息动态确定无线资源分配参数。
在一种实现方式下，如果所述心跳的间隔周期与无线资源预分配时间片之 间的差值大于 90s时， 则根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参 数；
在另一种实现方式下，如果所述心跳的间隔周期与无线资源预分配时间片 之间的比值大于 3.5时， 则根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参 数。
相应的， 在一种实现方式下， 当心跳为单个数据包时， 可以设置无线资源 带宽分配参数为心跳带宽需求的 M ( M e [1.1 , 1.5] )倍， 并设置无线资源时 间分配参数为特定值；
在另一种实现方式下， 当心跳为多个数据包时， 可以设置无线资源带宽分 配参数为心跳带宽需求的 M ( M e [1.1 , 1.5] )倍， 并设置无线资源时间分配 参数为心跳持续时间的 K ( K G [1.5 , 2] )倍。
步骤 407、 发送无线资源分配参数； 相应的， 在一种实现方式下， 当心跳为单个数据包时， 发送根据心跳的带 宽需求设置的无线资源带宽分配参数和预先设定的无线资源时间分配参数；或 者， 只发送根据心跳的带宽需求设置的无线资源带宽分配参数。
在另一种实现方式下， 当心跳为多个数据包时，发送根据心跳的带宽需求 设置的无线资源带宽分配参数和根据心跳的持续时间设置的无线资源时间分 配参数。
应当理解的是，这里无线资源分配参数的发送给哪个网络设备具体根据本 发明实施例提供的无线资源优化装置的在网络部署中的位置决定，可能是将无 线资源分配参数发送给基站 （详见图 lb ) , 也可能是先将无线资源分配参数 发送给无线网络控制器 RNC (详见图 2b和图 3b )等。
值得一提的是， 当心跳为单个数据包时， 除了分配特定的时间片给用户， 无线基站还可以采取转发数据包之后马上译放资源的策略，相比与分配特定的 时间片给用户， 这种立即译放的策略无需等待时间超时。
步骤 408、 探测是否存在心跳， 若是， 执行步骤 409; 若否， 可以不做处 理。
条件一： 当步骤 402识别不出网络数据的协议类型时， 会执行步骤 408; 这种情况下， 探测该未知协议类型的网络数据中是否存在心跳。
条件二： 当步骤 404识别不出网络数据中的心跳时， 会执行步骤 408; 这 种情况的发生可能是应用协议的升级， 导致网络数据中包含的心跳发生了变 化， 其特征在心跳特征库 43中没有匹配成功的特征项， 或者可能该网络数据 中的心跳已经不存在。
需要说明的是，条件一和条件二只要满足其中任意一个条件， 就会执行步 骤 408。
具体的， 首先， 在緩存空间中緩存该网络数据中的数据包； 通过在数据流 表中查找五元组信息 (源 IP、 源端口、 目的 IP、 目的端口、 传输协议 )判断 该网络数据是否是新流，如果是新流，在数据流表中插入一条新的数据流记录， 并分配新的緩存空间緩存该网络数据流； 如果不是新流，根据该网络数据的五 元组信息在前述数据流表中查找该网络数据的緩存空间入口 (可能是内存地 址， 也可能是指针地址， 不做限定）， 在入口指向的緩存空间中緩存该网络数 据流中的数据包。
然后，将緩存空间緩存的数据包的行为特征与心跳行为特征（例如包长小 于 100字节， 时序时间小于 Is,静默时间超过 60s等）进行匹配，若匹配成功， 判定该网络数据中存在心跳； 若匹配不成功，在前述緩存空间中继续緩存该网 络数据的下一个数据包， 等待更多的数据包进行心跳行为特征匹配。
在这个过程中可以定期译放分配给网络数据的緩存空间 ,并删除与该网络 数据对应的所述流表中的数据流记录，以及时译放一定时间段内探测不到心跳 的网络数据， 从而保证有足够的緩存空间来緩存其它的网络数据。
步骤 409、 捕获该心跳。 将步骤 408緩存中的数据写入磁盘陈列， 提交下 一个步骤进行特征提取。
步骤 410、 提取心跳的特征， 并统计心跳的信息。
在一种优选的实现方式下， 首先， 读取步骤 409写入磁盘的数据包， 将数 据包根据传输协议、 流量、 传输速率、 端口等信息进行分类；
然后， 针对每一类数据包从包长、 特征串、 到达时间、 传输速率等维度采 用聚类算法（例如 LCS ( Longest Common Subsequence )算法 )进行特征提取； 再次， 将提取出的特征与前述分类所得的该类的数据包进行特征匹配校 验；
最后， 特征提取成功之后， 统计同一类数据包的带宽需求、 持续时间及间 隔周期， 间隔周期可以采用傅里叶函数等方式模拟预测，也可以采用简单的概 率分布分析获得。
在另一种实现方式下， 步骤 410也可以采用人工特征提取的方式，将数据 包通过网络提交到分析中心， 由开发人员进行心跳特征提取和心跳信息统计。
值得一提的是， 在本发明实施例中预先建立的特征库（协议特征库 41和 心跳特征库 43 )和信息集（协议信息集 42和心跳信息集 44 )也可以采用这里 的人工或自动的方式分析提取每一类网络数据或心跳的特征和信息来建立。
步骤 411、 同步心跳特征和心跳信息， 将心跳特征同步到心跳特征库 43 中， 并将心跳信息同步到心跳信息集 44中。
具体的，该步骤可以采用网络传输的方式将新的特征更新到到心跳特征库 43中， 并将统计获得的心跳信息同步到心跳信息集 44中。 心跳特征库 43和 心跳信息集 44可以采用主备库切换的方式实现不中断业务的无损升级， 从而 完成特征库或信息集的更新过程。
值得一提的是， 当网络数据中的心跳包（可能是单包， 也可能是多包， 不 做限定）位于网络数据流的前端时，该心跳包的特征也可以用来识别协议类型， 因此也可以将心跳特征同步到协议特征库 40中， 同时该协议类型的网络数据 中可能包含心跳， 因此将该协议类型添加到协议信息集 42中， 并将对应的心 兆标志设置为 TRUE。
步骤 412、 流程结束。
综上所述， 本发明实施例提供的无线资源优化方法，通过对接收到的网络 数据进行 DPI深度报文检测，识别出该网络数据的协议类型； 当根据识别出的 协议类型确定该网络数据为可能包含心跳的第一类数据流时 ,从所述第一类数 据流中识别出心跳（单包心跳或多包心跳 ) , 进而获得心跳的间隔周期和带宽 需求等心跳信息； 当该心跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时，根据所 述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数；并将包括所述无线资源带宽分 配参数的无线资源分配参数向无线基站下发，从而通过本发明实施例实现了应 用在后台长时间运行的情况下动态设置无线资源分配参数；进而提高了应用后 台运行时无线基站空中接口带宽和时间的利用率， 避免了无线资源的浪费。
进一步的， 本发明实施例可以识别单包心跳和多包心跳， 能够对多种应用 的心跳进行识别， 并根据心跳的信息动态设置无线资源时间和带宽分配参数， 从而有效减小了无线资源静态设置带来的资源浪费。
再进一步的，本发明实施例能够通过对未知协议的数据流或识别不出心跳 的数据流进行心跳探测， 并提取其中心跳的特征、 统计心跳的心跳信息， 将这 些心跳特征和心跳信息及时更新到识别模块中供使用，从而通过本发明实施例 实现了协议识别能力和心跳识别能力的快速修正，进而支持更多类型的应用后 台运行时无线资源的动态调配。
请参阅图 5a, 为本发明实施例提供的一种无线资源优化装置的结构示意 图。 如图 5a所示， 本发明实施例提供的无线资源优化装置包括：
协议识别模块 510, 用于对接收到的网络数据进行深度报文检测（DPI ) , 识别出所述网络数据的协议类型； 具体的， 可以通过 DPI协议识别引擎将 DPI技术检测到的网络数据的特 征与预先建立的协议特征库里的特征项做匹配，如果匹配成功， 则获得一个与 匹配成功的特征项对应的协议类型标识；依据该协议类型标识可以在预先建立 的协议信息集中查询该种类型的协议是否包含可能包含心跳。
需要说明的是，本发明实施例中协议特征库与协议信息集可以集成在协议 识别模块 510内部， 也可以部署在独立的数据存储设备， 例如数据库中， 所述 数据存储设备与协议识别模块 510具有通信连接， 本发明实施例对此不做限 定。
心跳识别模块 520, 用于当根据所述协议类型确定所述网络数据为第一类 数据流时， 从所述第一类数据流中识别出心跳； 获得所述心跳的心跳信息， 所 述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求；
所述第一类数据流为根据网络数据的协议类型确定的可能包含心跳的数 据流， 例如属于 QQ登陆协议的网络数据中可能包含 QQ登陆保活心跳， 那么 就确定该网络数据为第一类数据流， 对其进行心跳识别， 识别出其中的心跳。
在一种实现方式下，心跳识别模块 520具体用于将所述第一类数据流中数 据包的特征与心跳特征库中的特征项进行匹配， 当匹配成功时 , 获得与所述匹 配成功的特征项对应的心跳标识；
根据所述心跳标识从心跳信息集中获得与所述心跳标识对应的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求。
在另一实现方式下，心跳识别模块 520具体用于依据包长条件对所述第一 类数据流中的数据包进行过滤，得到所述第一类数据流中包长小于特定值的数 据包；
将所述包长小于特定值的数据包的特征与心跳特征库中的特征项进行特 征匹配， 当匹配成功时， 获得与所述匹配成功的特征项对应的心跳标识； 根据所述心跳标识从心跳信息集中获得与所述心跳标识对应的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求。
需要说明的是，本发明实施例中心跳特征库与心跳信息集可以集成在心跳 识别模块 520内部， 也可以部署在独立的数据存储设备， 例如数据库中， 所述 数据存储设备与心跳识别模块 520具有通信连接， 本发明实施例对此不做限 定。
无线资源分配参数确定模块 530, 用于当所述心跳的间隔周期大于无线资 源预分配时间片时， 根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数； 进一步的，无线资源分配参数确定模块 530还用于根据所述心跳的持续时 间确定无线资源时间分配参数；
发送模块 540, 发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参 数；
在一种实现方式下，发送模块 540具体用于发送所述无线资源带宽分配参 数和预设的无线资源时间分配参数。
在另一种实现方式下，发送模块 540具体用于发送所述无线资源带宽分配 参数和所述无线资源时间分配参数。
应当理解的是，本发明实施例的无线资源优化装置在网络上处于不同的部 署位置时， 发送的对象不同， 当无线资源优化装置作为 RNC的外挂设备时， 这里是向 RNC发送所述无线资源带宽分配参数和所述无线资源时间分配参 数；
当无线资源优化装置集成在 RNC中， 这里是向无线基站发送所述无线资 源带宽分配参数和所述无线资源时间分配参数。
进一步的， 请参阅图 5b, 为本发明实施例提供的另一种无线资源优化装 置， 其中模块 510至模块 540与前述实施例相同， 不再贅述， 本发明实施例提 供的无线资源优化装置还包括：
心跳探测模块 550,用于当所述 DPI协议识别模块识别不出所述网络数据 的协议类型时，探测所述网络数据中是否存在心跳， 若所述网络数据中存在心 跳， 捕获所述心跳；
心跳探测模块 550进一步还用于当所述第一类数据流中数据包的特征与 心跳特征库中的特征项匹配不成功时， 探测所述第一类数据流中是否存在心 跳， 若所述第一类数据流中存在心跳， 捕获所述心跳；
特征提取模块 560, 对所述捕获的心跳进行分类处理； 对同一类心跳采用 聚类算法进行心跳特征提取，得到并反馈所述心跳特征； 对同一类心跳进行心 跳信息统计， 得到并反馈所述心跳信息。 在一种实现方式下，特征提取模块 560里可以集成特征反馈的功能，将提 取出的特征和分析获得的信息反馈更新到相应的特征库或信息集；
在另一种实现方式下， 如图 5b所示， 特征提取模块 560仅负责提取特征 和分析心跳信息，特征同步模块 570用于将特征提取模块 560提取的心跳特征 同步到心跳识别模块 520的心跳特征库中，并将统计得到的心跳信息同步到心 跳识别模块 520的心跳信息集中， 从而实现特征反馈的功能。
值得一提的是，由于特征提取模块 560提取的心跳特征还可能可以用于网 络数据协议的识别，所以特征同步模块 570进一步还用于将该心跳特征同步到 协议识别模块 510的协议特征库中，并将统计得到的心跳信息同步到协议识别 模块 510的协议信息集中。具体可以依照特征库和信息集实现方式或存在位置 的不同选择不同的同步方式。
需要说明的是， 图 5b所示将提取到的心跳特征和统计得到的心跳信息同 步到心跳识别模块 520和协议识别模块 510中 （详见图 5b中从模块 570分别 到模块 520和模块 510的虚线箭头 )只是一种实现方式的示例， 即心跳特征库 和心跳信息集可以集成在心跳识别模块 520中 ,协议特征库和协议信息集可以 集成在协议识别模块 510中。 当然， 前述特征库和信息集也可以部署在独立的 数据存储设备中， 该数据存储设备与协议识别模块 510和心跳识别模块 520 具有通信关系，相应的，心跳特征和心跳信息也可以同步到该数据存储设备中。 部署协议特征库、 协议信息集、 心跳特征库、 心跳信息集的存储设备可以是多 个， 也可以是一个， 本发明实施例对此不做限定。
另外， 需要说明的是， 本发明实施例的无线资源优化装置具体可以是无线 网络控制器（RNC ) ， 或者是与无线网络控制器（RNC )具有通信连接的独立 设备， 也可以部分集成在 RNC内部， 部分形成独立的设备； 可以采用纯软件 形式实现，也可以采用软硬件结合形式实现。本发明实施例中模块的划分并无 限定的意思， 本领域普通技术人员可以根据需要以其他方式进行划分。
综上所述， 本发明实施例提供的无线网络控制器中，协议识别模块通过对 接收到的网络数据进行深度报文检测， 识别出该网络数据的协议类型； 当根据 识别出的协议类型确定该网络数据为可能包含心跳的第一类数据流时，心跳识 别模块从所述第一类数据流中识别出心跳，进而获得心跳的间隔周期和带宽需 求等心跳信息；无线资源分配参数确定模块判断该心跳的间隔周期是否大于无 线资源预分配时间片时，如果是，根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽 分配参数，并将包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数向无线基 置无线资源分配参数，进而提高了应用在后台运行的情况下无线基站空中接口 带宽和时间的利用率， 避免了无线资源的浪费。
进一步的，通过心跳探测模块对未知协议的数据流或识别不出心跳的数据 流进行心跳探测； 特征提取模块提取心跳探测模块探测到的心跳的心跳特征、 并统计心跳的心跳信息；特征同步模块将这些心跳特征和心跳信息及时更新到 识别模块中供使用，从而实现协议识别能力和心跳识别能力的快速修正， 进而 支持更多类型的应用后台运行时无线资源的动态调配。
本领域普通技术人员可以理解实现前述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件 (如处理器)来完成， 所述的程序可存 储于一计算机可读取存储介质中， 该程序在执行时， 可包括如前述各方法的实 施例的流程。 其中， 所述的存储介质可为磁碟、 光盘、 只读存储记忆体
( Read-Only Memory, ROM )或随机存储记忆体 ( Random Access Memory, 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其思想； 同时，对于本领 域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有 改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种无线资源优化方法， 其特征在于， 所述方法包括：
对接收到的网络数据进行深度报文检测， 识别出所述网络数据的协议类 型；
当根据所述协议类型确定所述网络数据为第一类数据流时，从所述第一类 数据流中识别出心跳， 并获得所述心跳的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的 间隔周期和带宽需求；
当所述心跳的间隔周期大于无线资源预分配时间片时，根据所述心跳的带 宽需求确定无线资源带宽分配参数；
发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述当根据所述协议类型 确定所述网络数据为第一类数据流时，从所述第一类数据流中识别出心跳， 并 获得所述心跳的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求， 包 括：
将所述第一类数据流中数据包的特征与心跳特征库中的特征项进行匹配， 当匹配成功时， 获得与所述匹配成功的特征项对应的心兆标识；
根据所述心跳标识从心跳信息集中获得与所述心跳标识对应的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述当根据所述协议类型 确定所述网络数据为第一类数据流时，从所述第一类数据流中识别出心跳， 并 得所述心跳的心跳信息，所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求，包括： 依据包长条件对所述第一类数据流中的数据包进行过滤，得到所述第一类 数据流中包长小于特定值的数据包；
将所述包长小于特定值的数据包的特征与心跳特征库中的特征项进行特 征匹配， 当匹配成功时， 获得与所述匹配成功的特征项对应的心跳标识；
根据所述心跳标识从心跳信息集中获得与所述心跳标识对应的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求。
4、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 当识别不出所述网络数据的协议类型， 或者， 当从所述第一类数据流中识 别不出心跳时，探测所述网络数据或所述第一类数据流中是否存在心跳， 若所 述网络数据或所述第一类数据流中存在心跳， 捕获所述心跳；
对所述捕获的心跳进行分类处理；对同一类心跳采用聚类算法进行心跳特 征提取， 得到并反馈所述心跳特征； 对同一类心跳进行心跳信息统计， 得到并 反馈所述心跳信息。
5、 根据权利要求 2或 3所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 当识别不出所述网络数据的协议类型时，探测所述网络数据中是否存在心 跳， 若所述网络数据中存在心跳， 捕获所述心跳；
对所述捕获的心跳进行分类处理；对同一类心跳采用聚类算法进行心跳特 征提取， 得到所述心跳特征； 对同一类心跳进行心跳信息统计， 得到所述心跳 信息；
将所述心跳的心跳特征更新到所述心跳特征库中，并将所述心跳的心跳信 息更新到所述心跳信息集中。
6、 根据权利要求 2或 3所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 当从所述第一类数据流中识别不出心跳时，探测所述第一类数据流中是否 存在心跳， 若所述第一类数据流中存在心跳， 捕获所述心跳；
对所述捕获的心跳进行分类处理；对同一类心跳采用聚类算法进行心跳特 征提取， 得到所述心跳特征； 对同一类心跳进行心跳信息统计， 得到所述心跳 信息；
将所述心跳的心跳特征更新到所述心跳特征库中，并将所述心跳的心跳信 息更新到所述心跳信息集中。
7、 根据权利要求 1至 4任一项所述的方法， 其特征在于， 所述心跳信息 还包括心跳的持续时间；
所述方法还包括： 根据所述心跳的持续时间确定无线资源时间分配参数； 所述发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数为：发送所 述无线资源带宽分配参数和所述无线资源时间分配参数。
8、 根据权利要求 1至 4任一项所述的方法， 其特征在于， 所述发送包括 所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参数：发送所述无线资源带宽分配 参数和预设的无线资源时间分配参数。
9、 一种无线资源优化装置， 其特征在于， 所述装置包括：
协议识别模块， 用于对接收到的网络数据进行深度报文检测，识别出所述 网络数据的协议类型；
心跳识别模块，用于当根据所述协议类型确定所述网络数据为第一类数据 流时， 从所述第一类数据流中识别出心跳， 并获得所述心跳的心跳信息， 所述 心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求；
无线资源分配参数确定模块，用于当所述心跳的间隔周期大于无线资源预 分配时间片时， 根据所述心跳的带宽需求确定无线资源带宽分配参数；
发送模块， 用于发送包括所述无线资源带宽分配参数的无线资源分配参 数。
10、 根据权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述心跳识别模块具体用 于： 将所述第一类数据流中数据包的特征与心跳特征库中的特征项进行匹配， 当匹配成功时， 获得与所述匹配成功的特征项对应的心跳标识； 根据所述心跳 标识从心跳信息集中获得与所述心跳标识对应的心跳信息，所述心跳信息包括 心跳的间隔周期和带宽需求。
11、 根据权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述心跳识别模块具体用 于： 依据包长条件对所述第一类数据流中的数据包进行过滤 ,得到所述第一类 数据流中包长小于特定值的数据包；将所述包长小于特定值的数据包的特征与 心跳特征库中的特征项进行匹配， 当匹配成功时 , 获得与所述匹配成功的特征 项对应的心跳标识；根据所述心跳标识从心跳信息集中获得与所述心跳标识对 应的心跳信息， 所述心跳信息包括心跳的间隔周期和带宽需求。
12、 根据权利要求 9所述的装置， 其特征在于， 所述装置还包括： 心跳探测模块， 用于当识别不出所述网络数据的协议类型， 或者， 当从所 述第一类数据流中识别不出心跳时，探测所述网络数据或所述第一类数据流中 是否存在心跳， 若所述网络数据或所述第一类数据流中存在心跳，捕获所述心 跳；
特征提取模块，对所述捕获的心跳进行分类处理； 对同一类心跳采用聚类 算法进行心跳特征提取，得到并反馈所述心跳特征； 对同一类心跳进行心跳信 息统计， 得到并反馈所述心跳信息。
13、 根据权利要求 10或 11所述的装置， 其特征在于， 所述装置还包括： 心跳探测模块，用于当所述协议识别模块识别不出所述网络数据的协议类 型时， 探测所述网络数据中是否存在心跳， 若所述网络数据中存在心跳， 捕获 所述心跳；
特征提取模块，对所述捕获的心跳进行分类处理； 对同一类心跳采用聚类 算法进行心跳特征提取，得到所述心跳特征；对同一类心跳进行心跳信息统计， 得到所述心跳信息；
特征同步模块，用于将所述特征提取模块获得的心跳的心跳特征更新到所 述心跳特征库中，并将所述特征提取模块获得的心跳的心跳信息更新到所述心 跳信息集中。
14、 根据权利要求 13所述的装置， 其特征在于， 所述心跳探测模块还用 于： 当所述心跳识别模块从所述第一类数据流中识别不出心跳时，探测所述第 一类数据流中是否存在心跳，若所述第一类数据流中存在心跳，捕获所述心跳。
15、 根据权利要求 9至 12任一项所述的装置， 其特征在于， 所述心跳信 息还包括心跳的持续时间；
所述无线资源分配参数确定模块还用于：根据所述心跳的持续时间确定无 线资源时间分配参数；
所述发送模块具体用于：发送所述无线资源带宽分配参数和所述无线资源 时间分配参数。
16、 根据权利要求 9至 12任一项所述的装置， 其特征在于，
所述发送模块具体用于：发送所述无线资源带宽分配参数和预设的无线资 源时间分配参数。
17、 一种无线网络控制器， 包括数据接收装置、 业务处理装置以及数据发 送装置， 其特征在于， 所述无线网络控制器还包括： 权利要求 9至 16任一项 所述的无线资源优化装置。
18、 一种无线资源优化系统， 其特征在于， 所述系统包括： 无线网络控制 器和无线基站， 其中：
所述无线基站用于： 向所述无线网络控制器发送来自用户设备的网络数 据；接收所述无线网络控制器下发的无线资源分配参数， 并执行无线资源的分 配。
所述无线网络控制器为权利要求 17所述的无线网络控制器。
19、 一种无线资源优化系统， 其特征在于， 所述系统包括： 无线基站、 无 线网络控制器， 以及与无线网络控制器具有通信连接的无线资源优化装置， 其 中：
所述无线基站用于： 向所述无线网络控制器发送来自用户设备的网络数 据；接收所述无线网络控制器下发的无线资源分配参数， 并执行无线资源的分 配。
所述无线网络控制器用于： 接收所述无线基站发来的网络数据，将所述网 络数据或所述网络数据的镜像向所述无线资源优化装置发送，并将来自所述无 线资源优化装置的无线资源分配参数向所述无线基站发送；
所述无线资源优化装置为权利要求 9至 16任一项所述的无线资源优化装 置。
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