[發(fā)明專利]一種時(shí)變動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中端到端流量的重構(gòu)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210106636.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN102647354A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣定德;袁珍;姚成;秦文達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/56
• 分類號(hào): H04L12/56;H04L12/24
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及大規(guī)模端到端流量測(cè)量與分析領(lǐng)域，特別是一種時(shí)變動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中端到端流量的重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷增多，骨干網(wǎng)中的流量特征發(fā)生了巨大的變化，端到端流量展現(xiàn)出隨機(jī)性、時(shí)變性和非平穩(wěn)性。而且根據(jù)最近的研究表明，在大型骨干網(wǎng)絡(luò)的端到端流量具有分形特性，其中包括長(zhǎng)相關(guān)性，突發(fā)性和自相似性。傳統(tǒng)的端到端流量模型已經(jīng)不能很好地描述當(dāng)前骨干網(wǎng)的流量特征。端到端流量用來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、負(fù)載均衡、故障診斷、路由最優(yōu)化等網(wǎng)絡(luò)管理活動(dòng)。所以，探索當(dāng)前骨干網(wǎng)流量的規(guī)律，研究其特征已成為端到端流量領(lǐng)域中一個(gè)重要內(nèi)容。

眾所周知，之前對(duì)端到端流量的模擬大部分都是基于泊松分布，馬爾科夫模型和高斯模型。然而傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型只有短相關(guān)性，即在不同的時(shí)間尺度上有不同特性，從而無法描述網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)相關(guān)性。從傳統(tǒng)模型得到的結(jié)論是：這些模型仿真產(chǎn)生的業(yè)務(wù)通常在時(shí)域上僅具有短相關(guān)性，當(dāng)業(yè)務(wù)源數(shù)目增加時(shí)，突發(fā)性也會(huì)被吸收，聚類業(yè)務(wù)變得越來越平滑，不能反映業(yè)務(wù)突發(fā)性。而且，傳統(tǒng)模型產(chǎn)生的業(yè)務(wù)流高頻成分多而低頻成分少，相關(guān)結(jié)構(gòu)呈指數(shù)衰減，因而不能準(zhǔn)確的描述流量自相關(guān)性，所以對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，這些經(jīng)典模型不再適用。因此，人們開始采用能夠表征長(zhǎng)相關(guān)性和突發(fā)性的自相關(guān)模型來描述端到端流量，如分析模型，流量預(yù)測(cè)模型等。

流量矩陣是網(wǎng)絡(luò)流量工程的重要輸入?yún)?shù)，它表示網(wǎng)絡(luò)中所有的端到端流量，完整地描述了網(wǎng)絡(luò)中所有流量需求的分布情況，給網(wǎng)絡(luò)操作者提供關(guān)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的全局信息。由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備缺乏主動(dòng)配合，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商處于商業(yè)秘密考慮，以及流量矩陣測(cè)量將占用額外的網(wǎng)絡(luò)資源等原因，直接測(cè)量端到端流量是非常困難的。目前端到端流量重構(gòu)引起研究人員的廣泛關(guān)注，已被網(wǎng)絡(luò)操作者用來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、負(fù)載均衡、故障診斷、路由最優(yōu)化等網(wǎng)絡(luò)管理活動(dòng)。

鑒于骨干網(wǎng)流量的多分形，時(shí)變性和非平穩(wěn)性，僅僅根據(jù)時(shí)域的振幅特性或頻域的頻率特性并不能全面刻畫流量特征，多分形小波模型通過對(duì)將端到端流量信號(hào)時(shí)頻域特征的聯(lián)合分析，精確重構(gòu)出端到端流量。

為了獲得端到端流量，已經(jīng)提出一些方法來解決這個(gè)問題。Vardi提出使用網(wǎng)絡(luò)層析成像方法解決端到端流量重構(gòu)問題，隨后這種方法得到廣泛運(yùn)用，并被用于研究IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部特征。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層析成像方法，端到端流量可以通過泊松分布和高斯分布重構(gòu)，但是不能捕獲端到端流量的空間和時(shí)間的相關(guān)性；Y.Zhang等提出了用重力場(chǎng)模型描述目前端到端流量的特性，通過獲得額外的約束信息，以克服高度病態(tài)的問題；A.Lakhina等提出了主成分分析法直接測(cè)量并構(gòu)建端到端流量重構(gòu)模型；A.Soule等基于端到端流量的獨(dú)立同分布泊松模型假設(shè)，提出迭代貝葉斯反演算法來重構(gòu)端到端流量；G.?Liang等提出了一種偽似然重構(gòu)方法，使用改進(jìn)的EM算法將問題分解為若干個(gè)包含一個(gè)OD對(duì)的子問題，使估算精度的誤差有所降低。然而，這些方法僅適用于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模型和重力場(chǎng)模型，隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷增多，骨干網(wǎng)中的流量展現(xiàn)出時(shí)變性、非平穩(wěn)性以及多分形特性，以上方法已無法精確的重構(gòu)端到端流量。

實(shí)際上，以前的大部分模型是基于時(shí)域分析的，很少是通過分析端到端流量的時(shí)頻域聯(lián)合特性實(shí)現(xiàn)端到端流量重構(gòu)。盡管現(xiàn)在已有多種方法對(duì)端到端流量進(jìn)行重構(gòu)，但是由于在IP骨干網(wǎng)中，端到端流量重構(gòu)本身就是一個(gè)高度病態(tài)的問題。大型骨干網(wǎng)絡(luò)的時(shí)變動(dòng)態(tài)性使得端到端流量具有隨機(jī)性、時(shí)變性、非平穩(wěn)性和多分形特性，因而端到端流量的重構(gòu)更加困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種時(shí)變動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中端到端流量的重構(gòu)方法，利用多分形小波模型來重構(gòu)端到端流量，以鏈路負(fù)載作為約束參量，通過多分辨率分析準(zhǔn)確重構(gòu)端到端流量。

一種時(shí)變動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中端到端流量的重構(gòu)方法，包括如下步驟：

步驟一：端到端流量小波變換；

對(duì)端到端流量進(jìn)行離散小波變換，離散小波變換能將交織在一起的不同頻率成分組成的時(shí)間序列分解成頻率不相同的子序列。當(dāng)給定一組輸入信號(hào)，通過離散小波變換可以分解為低分辨率參考信號(hào)，以及一系列細(xì)節(jié)信號(hào)。而在某一個(gè)尺度下，參考信號(hào)和細(xì)節(jié)信號(hào)包含了完全恢復(fù)上一尺度下信號(hào)的全部信息。

具體包括如下步驟：

步驟A：多分形小波模型寬度設(shè)置；