CN102025733B - 基于认知网络的健康度评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于认知网络的健康度评价方法，属于网络健康评价技术领域。本发明通过建立综合模糊评价体系，所述模糊评价体系包括业务评价模块、路由器评价模块、链路评价模块；通过业务评价模块、路由器评价模块、链路评价模块综合得出网络的健康度值，并将结果输入策略库，对网络进行调整和优化。本发明从业务角度出发，综合网元和链路全面评价认知网络的QoS性能，使得网络服务质量通过反馈做出调整，从而提高认知网络的自适应性，自管理性及其端到端的QoS性能。

Description

基于认知网络的健康度评价方法

技术领域：

本发明涉及一种基于认知网络的健康度评价方法，属于网络健康评价技术领域。

背景技术：

目前的因特网是一个在很大程度上依赖于人工干预的被动网络：数据在具有网络智能的边缘节点之间进行交换。骨干网络并不关心要传输的数据的具体内容。一旦数据传输出现故障，边缘节点能够辨别出现问题，但是骨干网络并不能判断问题是什么，更不用提解决问题了。在这种情况下，网络管理员需要对网络进行干预，确定故障原因。在大多数情况下，用高级语言(如自然语言)来描述网络故障的自配置解决方案对管理员来说是不可能的，必须通过对骨干网络进行设备具体配置来恢复网络功能。2005年美国弗吉尼亚工学院的学者首次明确提出认知网络定义：认知网络是具有认知过程，能感知当前网络条件，然后依据这些条件作出规划、决策和采取动作的网络。认知网络必须是自感知的：应该能知道内部发生了什么，必须做什么；必须能确定适当行动去达到目标和学习做所有这些。它应该是以认知方式自我配置，自我最优化，自我修复和作为保护。因此需要对认知网络需要一个完整的评价体系，帮助其自身完善和优化。

目前对网络性能的综合评价方法主要有3种：1)对现实网络系统运行状况进行观测，通过收集的各种参数和对应相对的指标进行综合分析和评价；2)对现实网络系统用计算机程序描述，通过程序运行得到的结果来分析网络性能的模拟法；3)对现实网络系统建立数学模型，通过一系列的数学公式来模拟和评价网络性能。但是这些对网络性能的评价方法比较片面，主要针对某一点，或某一面，不能够深刻透彻的反应出网络真实状况，也不适于用认知网络。

在网络性能评价中，主要使用延迟、丢包率、带宽和吞吐量等多项指标对所测量的网络进行性能评价。但是这种指标体系法虽能全面反映某一个事物的发展状况，但在不同事物间比较时又遇到了困难。因为各个指标的同时使用，经常会发生不同指标之间无法统一比较的情况，因而不能对被评价对象作时间和空间上的整体对比。从而对认知网络进行更准确的评价。

发明内容

发明目的：

本发明的所要解决的技术问题是针对上述背景技术的缺陷，提供一种基于认知网络的健康度评价方法。从业务角度出发，综合网元和链路全面评价认知网络的QoS性能，使得网络服务质量通过反馈做出调整，从而提高认知网络的自适应性，自管理性及其端到端的QoS性能。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

本发明提出一种基于认知网络的健康度评价方法，该方法的步骤为：

步骤1)建立综合模糊评价体系，所述模糊评价体系包括业务评价模块、路由器评价模块、链路评价模块；

步骤2)采集当前用户的QoS参数，所述QoS参数包括丢包率、抖动、时延，将采集到的QoS参数存储到数据库中；

步骤3)从数据库中获取相应业务的SLA，将需要评定的业务的SLA值和步骤2)采集到的QoS参数值一起输入业务评价模块，业务评价模块对输入数值进行归一化的参数处理，计算出当前业务的健康度值或者某一个时段的业务的健康度值；

步骤4)根据步骤3)得出的业务的健康度值计算其与标准值的偏离度，通过偏离度来判断是否有需要评定或改变网络状态来改善业务的QoS；

步骤5)当发现业务的健康度不达标，则采用路由器评价模块对路由器进行评价，评价过程为：

A、选取路由器的5个关键参数，分别为时延、抖动、丢包、吞吐量和缓存；

B、用归一化方法对上述参数进行单位统一；

C、根据相应的业务对上述指标参数增加权重值，比较出路由器的健康度值；

D、根据C步得出的路由器的健康度值，判断该路由器健康与否，做出调整和优化；

步骤6)在路由器评价模块进行评价的同时，采用链路评价模块采集的参数对现有的链路状况做出评价，通过承载度和稳定度来评价链路的健康状况，并得出偏离度；

步骤7)通过业务评价模块、路由器评价模块、链路评价模块综合得出网络的健康度值，并将结果输入策略库，对网络进行调整和优化。

进一步地，上述基于认知网络的健康度评价方法的步骤6)中所述承载度通过计算链路利用率的比例得出，所述稳定度通过丢包率和时延的变化值得出。

QoS(Quality of Service)即服务质量，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

SLA：Service-Level Agreement的缩写，意思是服务等级协议，是在一定开销下为保障服务的性能和可靠性，服务提供商与用户间定义的一种双方认可的协定。

有益效果：

1、根据业务自身的特点(各个QoS参数的权重)得出了健康度值。

2、以业务为基础评价了路由器和链路的健康度值，以便及时调整网络策略。

3、通过这个完整的评价体系，提高认知网络的自管理性和自控制性，更保证了不同用户不用业务的QoS。

附图说明：

图1是健康度评价体系的流程图。

图2是业务健康度流程图。

图3是网元健康度流程图。

图4是链路健康度流程图。

具体实施方案：

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

认知网络是近年来兴起的一种网络模式，他不同于传统网络，它的重要特征是自我感知，自我决策，自我控制。本发明着眼于认知网络的QoS应用，面向业务。由于业务QoS的实施涉及到业务所流经的每一个管理域和网络节点设备，因此可以通过认知模块，行为模型将获得各网元设备的QoS数据，实现对不同异构网络QoS的灵活主动管理，并对获取的数据进行评价。本发明以业务为中心，综合了网元，链路和端到端的性能，选取代表性的参数，建立认知网络健康度的综合评价体系，反应网络为业务流提供服务的能力，以及网络整体性能。

如图1所示，业务模块通过对业务的监听，采集到时延，抖动，丢包率等参数，计算健康度值和平衡度值，并将计算结果存储在数据库中，数据库根据历史结果进行一些预判，推断出此刻网络的问题可能是由于什么导致，如果是路由器的原因，就启动路由器模块，计算路由的健康度值，反之如果是链路模块就计算连裤的健康度值，讲其计算结果存储在数据库，并同时送入策略库，网络可以根据计算结果找到相应的策略来调整网络。

1、建立综合评价体系

A：网元集合

B：业务集合

C：端到端链路集合

H：健康程度

全体指标体系Ω，Ω＝A∩B∩C，

有效指标体系全集G在众多体系指标中，针对不同的业务不是每一个指标都有用，那么我们对于具体情况选取有效的指标，去掉那些无意义的指标元素

表示各种性能指标集分别表示时延、抖动、丢包率、CPU占用率、带宽利用率；

A＝{A₁，A₂，A₃...A_n}，其中1，2，3...n指某个网络域中的n个路由器；

B＝{B₁，B₂，B₃}分别表示了视频业务、语音业务、数据业务。这三种业务是比较有代表性的业务。

C＝(C₁，C₂，C3...)，表示某网络域中的端到端的N条链路；

H＝表示健康程度，H的值越大越表示业务的健康度越好。

2、三个具体模块评价

1)业务评价

影响业务的参数有很多，本发明根据语音、数据、视频这三种分类方法选取了时延、抖动、丢包率作为业务评价的指标。通过对这三个动态指标的实际值与正常值比较，综合得出不同时刻的健康度。

如图2所示，对于某个业务每个参数都进行与SLA值比较，由于比较结果可能超出正整数，首先通过参数处理使得数据在可接受范围内，避免出现负值和零对其归一化。其次综合这个业务的所有QoS参数加权重得出此时业务的健康度值。再根据实际情况加积分，得出时段的健康度值。考虑到业务占用着资源，因此在满足SLA阀值的情况下并不是所有参数越高越好，需要计算业务各项参数的平衡指数，指数值越小，说明各项已经满足健康度值的参数之间的平衡度越小，浪费资源程度越大。

2)网元评价

选择一个局域网：B＝{B1，B2，B3...Bn}，1，2，3...n指这个局域网中的n个路由器。每个路由器又有各自的评价指标，我们对n个路由器的5个指标{时延，

抖动，

丢包率，

吞吐量，

缓存，

}做一个n*5的矩阵；

如图3所示，每一列代表网络中不同个路由器相同参数的值Bn(1＜n)，每一行代表同一个路由器不同参数的值。矩阵中的Bjj可以是某一个时刻的值，也可以根据测量的频率例如心跳机制的时间，取一个小时间段的平均值。(1)式是对负属性参数的归一化，(2)式是对正属性参数的归一化。将参数归一化以后，对参数加权重衡量。

${\stackrel{\‾}{A}}_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{ccc}\frac{A_j^{\max }-\mathrm{Aij}}{A_j^{\max }-A_j^{\min }}& \mathrm{if}& A_j^{\max }-A_j^{\min }\≠0\\ 1& & \mathrm{others}\end{array}\right.---\left(1\right)$

${\stackrel{\‾}{A}}_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{ccc}\frac{\mathrm{Aij}-A_j^{\min }}{A_j^{\max }-A_j^{\min }}& \mathrm{if}& A_j^{\max }-A_j^{\min }\≠0\\ 1& & \mathrm{others}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中

表示路由器某个指标的最大值，表示相应的最小值，Aij是指标的标称值。

本发明的评价方法是以业务为中心，因此针对不同的业务对路由的各种参数增加权重，从而比较出哪个路由器上的某个正在跑的业务的健康度。令H(Ak)为此时的路由器健康度标称值，

是此路由器指标参数的可接受范围，可根据各种网络状态和要求自行设定。通过对每一个路由器的每个参数的偏差值的确定，加上每个偏差参数的权重，得出路由器此时的健康程度。通过对路由器的每一个业务性能参数加权得出健康度值，对于单个参数不满足指标，进行偏离度计算，根据算出来的非健康度来调整路由器的具体状况。

3)链路评价

如图4所示，在描述了路由器和业务的健康度之后，要对网络有一个端到端的综合全面的评价，就需要对链路的健康度也做出评估；本发明把链路分为两个部分第一个部分是链路的承载量，第二部分是链路的稳定度。

链路的承载量α，α(t)＝1代表t时刻链路忙，α(t)＝0，代表t时刻链路空闲，α(x)为x时刻的链路瞬时利用率，时间[t，t+τ]内，链路处于忙状态的比例为链路利用率。

链路的稳定度定义β，稳定度应由丢包率和时延综合评价的。

一个参数不能够说明链路的稳定度，我们需要知道一个时间段[t，t+τ]的状况，在对[t，t+τ]内，我们讲每次测量到的值

定义为

则在测量时间内方差，每条链路的最小时延都不一样，增加最小时延以反映链路的特性。再通过对丢包率和时延的变化值得出链路的稳定度，这两个参数彼此之间有一定的约束关系，不能直接相加，因此我们对其和加入约束，并保证其值落于[0，1]之间，理想状况下，当链路没有时延的变化也没有丢包时，β的值为1。

将链路的稳定度和链路承载度联合得出链路的健康度指标。

Claims (2)

1.一种基于认知网络的健康度评价方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）建立综合模糊评价体系，所述模糊评价体系包括业务评价模块、路由器评价模块、链路评价模块；

步骤2）采集当前用户的QoS参数，所述QoS参数包括丢包率、抖动、时延，将采集到的QoS参数存储到数据库中；

步骤3）从数据库中获取相应业务的服务等级协议SLA，将需要评定的业务的服务等级协议SLA值和步骤2）采集到的QoS参数值一起输入业务评价模块，业务评价模块对输入数值进行归一化的参数处理，计算出当前业务的健康度值或者某一个时段的业务的健康度值；

步骤4）根据步骤3）得出的业务的健康度值计算其与标准值的偏离度，通过偏离度来判断是否有需要评定或改变网络状态来改善业务的QoS；

步骤5）当发现业务的健康度不达标，则采用路由器评价模块对路由器进行评价，评价过程为：

A、选取路由器的5个关键参数，分别为时延、抖动、丢包、吞吐量和缓存；

B、用归一化方法对上述参数进行单位统一；

C、根据相应的业务对上述指标参数增加权重值，比较出路由器的健康度值；

D、根据C步得出的路由器的健康度值，判断该路由器健康与否，做出调整和优化；

步骤6）在路由器评价模块进行评价的同时，采用链路评价模块采集到的参数对现有的链路状况做出评价，通过承载度和稳定度来评价链路的健康状况，并得出偏离度； 

步骤7）通过业务评价模块、路由器评价模块、链路评价模块综合得出网络的健康度值，并将结果输入策略库，对网络进行调整和优化。

2.根据权利要求1所述基于认知网络的健康度评价方法，其特征在于：步骤6）中所述承载度通过计算链路利用率的比例得出，所述稳定度通过丢包率和时延的变化值得出。

Images