铁路数据通信网流量智能分析系统研究与实现_论证方案

论证方案

一、课题名称

铁路数据通信网流量智能分析系统研究与实现

二、课题背景

随着铁路的快速发展，铁通数据信网络已成为承载铁路各MIS系统数据交互、视频会议、视频监控、图像等通信信息的主要平台。

随着铁路信息化的快速发展和业务多样化的需要，构建在铁路数据通信网上的应用会越来越多，其复杂程度和对网络的依赖程度日益增高，铁路数据通信网运维管理难度越来越大，不仅要监控线路的总带宽，还得分析流量当中各种不同属性的比例分布及尖离峰差异等，才能在网络效能与投入的软硬件成本之间，取得最优化的平衡。另外，技术的限制、基础设施的复杂性，和操作的现实使其面临日益严峻的安全问题。因此需要找到更加科学合理的网络流量流向监控手段，为网络的规划、扩容、维护提供详实的数据，并通过一种更好的方法来测量、图像化、保护网络的安全，提供优良的网络性能、安全和最高水平的可用性。然而，由于网络具有异构性和复杂性的特点，使得网络管理者对各种业务行为及特征的了解仍处于有限状态，因此同时它对解决网络问题及规划新型网络有着重要意义

为优化当前铁通数据通信网络的流量组织，网络优化，并以此作为铁路数据通信网络建设的决策参考，准备开展此次研究。

三、研究内容及成果形式

1.研究目标

通过Netstream技术，对铁路数据通信网络对流量信息进行统计分析来获取相关网络参数及网络流量，实现铁路数据通信网智能运维管理。

2.研究内容

1.研究铁路数据通信网承载的业务流量、流向和流速情况

2.研究数据通信网运行效率和业务优化方式

3.基于铁路数据通信网承载业务情况，如何进行差异化的运维管理和流量调度，实现铁路数据通信网的最大效率利用。

4.海量数据的存储、处理和呈现

3.研究方法

1.在主要的数据汇聚节点，以1:1000的抽样比采集Netstream

数据，获得数据通信网络中各主要汇聚节点间的流量流向基

础数据。

2.调研铁通数据通信网络各业务的源IP和目的IP地址段（地

址群），以及承载的业务类型（Http、视频流媒体、FTP等）。

3.调研铁路数据通信网络各业务的接入汇聚节点，以及带宽分

配情况

4.结合上述情况，分析每一个业务的平均流速、峰值流速，并

与分配的带宽做比对。按照使用率对数据通信网络承载的各

项业务进行排名。

5.结合各汇聚集点之间的链路负载情况（平均流速、峰值流速、

流速日、月报表），以及各业务的带宽占用情况，智能调度、

调节各业务的占用带宽。

4. 研究成果

铁路数据通信网流量智能分析系统一套

四、课题研究方案

1.系统方案

本课题拟研究基于Netstream的铁路数据通信网流量分析的方法，实现对数据通信网的流量、流向和流速，以及业务类型进行分析。系统部署图如下：

图1 Sagnac光纤干涉技术原理图

Netstream采集服务器通过采集主要汇聚节点的流量、流向情况，结合承载业务的源、目的IP地址群，以及业务类型，来组建数据通信网流量视图，全面了解数据通信网络整体和分业务的流量流向情况，并对链路的业务承载情况和能力进行全面分析，结合各业务实际利用带宽情况，来对整个数据通信网络的业务承载组织、网络调度、运维管理提供决策参考。

Netstream系统，亦可通过数据接口的方式，与现网的网管系统、承载业务开通系统进行数据交换，实现按需的业务带宽分配，并及时发现数据通信网络的瓶颈，为数据通信网的优化提供决策建议。2.课题参加单位

北京交通大学

北京通信段

3.课题的年度计划

第一阶段：实地调研阶段

（1）工作内容：对课题相关内容进行实地调研。

（2）时间计划：2013年3月~2013年4月

第二阶段：分析研讨阶段

（1）工作内容：对数据通信网业务承载和流量组织方式进行研讨（2）时间计划：2013年4月~2013年5月

第三阶段：方案论证与试验阶段

（1）工作内容：确定具体实施方案，搭建系统环境，采集相关数据并开始对报表、应用进行开发

（2）时间计划：2013年5月~2013年6月

第四阶段：产品测试阶段

（1）工作内容：输出承载业务利用率情况，以及数据通信网流量流

向情况总体视图

（2）时间计划：2013年6月~2013年7月

第五阶段：项目成果阶段

（1）工作内容：系统测试并提交研究报告

（2）时间计划：2013年0月

五、课题论证

通过对铁路数据通信网流量分析系统的课题研究，具有以下研究意义：

1.研究价值

铁路数据通信网络的规模，随着铁路数据通信业务的不断增加，而不断扩大。然而，数据通信网络的实行运行情况，以及各承载业务对带宽的需求和实际运行情况，难以被网络管理人员所掌握和了解，如果不能按需分配带宽，各承载业务带宽分配不合理，势必造成数据通信网的大量资源浪费，不仅影响数据通信网的使用效率，甚至还可能因为带宽分配不合理，而导致部分承载业务带宽不够，导致部分承载的业务运行不畅，影响铁路安全生产。

2.课题研究可行性

基于流的分析技术，因为其实现相对简单，且实现过程不对数据通信网络的拓扑、结构产生影响，且对网络中的设备正常运行没有影响，而成为当今的主流流量流向分析关键技术；同时，基于流的分析

技术，需要有海量数据的存储和高效的数据处理能力，以及灵活高效的报表系统，才能实现实时分析，历史同比和环比等分析手段。上述两项技术，对于数据通信网络的业务组织、流量调度都有着重要的意义。

六、论证结论

本研究课题具有充分的理论基础，合理的研究方案，可行性强，具有极大的研究价值和实际应用价值。