[发明专利]用于设计、跟踪、测量、预测和优化数据通信网络的系统和方法

说明书

本申请是2003年3月25日进入中国国家阶段、申请日为2001年9月21日、申请号为01816269.X(PCT/US01/29419)，发明名称为“用于设计、跟踪、测量、预测和优化数据通信网络的系统和方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通信网络领域，特别涉及数据通信网络的设计、测量、可视化、预测和性能优化。通过使用精确的现场特定的物理环境及构成数据网络的元素的模型，对数据通信网络进行预测、可视化和性能优化的方法和系统可用于对这些数据网络进行涉及、测量、监控、排障和改进。

背景技术

通信网络用于将信息从一个位置传送到另一位置。该信息经常是话音、视频或数据的形式。为了传送信息，通信网络将消息分解为一系列数字。这些数字描述了使用一些预定方法如何来构建信息。例如，这些数字可以代表信号电压的数字采样，将该电压用于扬声器，使其能够再现话音的声音，如图1所示。这个例子中，信息是通过通信网络传送的话音消息。

表示信息的过程可以是模拟或数字的。在模拟通信网络中，传送的消息是连续地变化的数字。在数字网络中，消息由离散的、以一定时间间隔而不是连续变化的数字来表示。每个间隔由一个单独的数字来表示信号。该数字可以转换为二进制形式，以使整个消息可以表示为0和1的有限数目。消息中的每个二进制位被称为一个比特。这些比特被传送并由接收机译为消息。信号的二进制和数字模型如图2所示。

数字通信网络是通信网络中的一种特定类形，它在室内或室外，通过有线或无线网络，从发信器向接收机传送以比特或字节(8比特的组)形式表现的数字信息。尽管在概念上很简单，但是从点A向点B发送数据的装置是复杂的，且在实施中是变化的。有上百种协议、硬件、装置、软件技术和程序用来解决如何正确地有效地传送数据的问题。由于这种复杂性和数据通信网络及其运行的信道的时变性对性能的影响，一个特定的数据通信网络的确切性能非常难以预测甚至测量。

数据通信网络可以分为电路交换或分组交换网络。这两种类型的网络都使用信道传送信息。信道是通信网络中用户间的通信通道。一个信道可以包含许多单独的硬件装置，以及发信机和接收机之间的特定的路由。在电路交换网络中，通过唯一的预留的信道来传送信息。将网络信道预留，用于唯一的传输，一次发送全部的比特。上述情况的一个例子是使用传真机来发送文件。在这个例子中，传真机将文件的图像转换为象素。每个象素是纸上的一个小的、点状的矩形区域。每个象素为黑色或白色。待传送的数据是表示每一点是黑色还是白色的一系列比特。当准备好将消息(本例中为文件图像)从一台传真机发送至另一台时，通过在普通的老式电话系统(POTS)通信网络上进行电话呼叫，建立了一个电话线路专门用于该数据的传输。电话线被传真发送独占，使其成为电路交换的传送。在建立联接后，所有数据以一个单独的长的比特流从第一台传真机发送到第二台。本例中，以电话线上不同频率的音调传送所述比特。高音调表示“1”，低音调表示“0”。接收的传真机通过将高低音调的序列译为数据比特来接收消息中的比特。然后，通过在数据比特指示的位置绘制黑色的点，接收的传真机能够重构原始文件的复本。

分组交换网络是数据通信网络的另一类型，其中以很多小的被称为分组的数据比特组来传送所有数据比特，并将其单独地从一个位置发送到另一位置。分组是自身包括了由报头、数据比特、有时还有注脚的完整消息的部分。分组包含报头和注脚的信息，该信息允许数据传输网络正确地发送分组，并使其知道分组中的数据是哪些消息的一部分。报头通常由标识符标注，网络使用该标识符将分组转发到正确的接收机。报头和注脚的信息常用于将分组与其他分组重编，以重构原始消息，并检查分组的传输中是否发生误码。通过去掉报头和注脚，将分组中的数据比特添加标题并重新汇编为原始消息，接收机将接收到的所有分组汇编为原始消息。

根据分组的传输方式，分组交换网络分为根据连接和无连接的。在根据连接的网络中，每一传送中使用预先定义的网络信道。尽管传输中可以包含多个分组，但已经建立了从发信机到接收机之间的路由，从而所有在该信道发送的分组能够立即直接地发送至接收机。在无连接的网络中，在多传输中，通过共用的信道同时地传输分组。在这种情况下，每个分组需要一个提供接收机地址的标识符。该地址为通信网络所理解，以允许其将分组适当地传送到正确的接收机。由于每一分组可以分别地传送，并与来自其他传输的分组在时间上交织，所以在使用共享的网络资源时，通常无连接传输更为有效。