[發(fā)明專利]一種引入隨機(jī)概率參數(shù)的業(yè)務(wù)端到端性能分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010360719.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN111711961B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉榮;施金豆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02;H04W24/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種引入隨機(jī)概率參數(shù)的業(yè)務(wù)端到端性能分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、引入隨機(jī)概率參數(shù)，表示無線網(wǎng)絡(luò)采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃路由，使其路由選擇具備隨機(jī)性；

步驟S2、在引入隨機(jī)概率參數(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)WiMAX中不同類QoS具有不同的優(yōu)先級(jí)，將業(yè)務(wù)分為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)、中優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)和低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)；其中高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)包括網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)，中優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)包括視頻業(yè)務(wù)，低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)包括文件傳輸業(yè)務(wù)；

步驟S3、通過基于矩母函數(shù)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算方法，對(duì)引入隨機(jī)概率參數(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，得出上述三種優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)到達(dá)過程的矩母函數(shù)形式；具體如下：

(1)高優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)，到達(dá)過程服從泊松分布，其中λ_VoIP表示電話業(yè)務(wù)的平均到達(dá)率，θ為自由變量，所以其在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)的累積到達(dá)數(shù)據(jù)量的矩母函數(shù)形式為：

其中A_VoIP(s,t)表示與服務(wù)鏈上各個(gè)智能體節(jié)點(diǎn)相鄰的非本服務(wù)鏈節(jié)點(diǎn)在(s,t)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)累積到達(dá)數(shù)據(jù)量；

(2)中優(yōu)先級(jí)視頻業(yè)務(wù)到達(dá)速率為常數(shù)r，在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)的累積到達(dá)數(shù)據(jù)量的矩母函數(shù)形式為：

其中A_Video(s,t)表示與服務(wù)鏈上各個(gè)智能體節(jié)點(diǎn)相鄰的非本服務(wù)鏈節(jié)點(diǎn)在(s,t)內(nèi)視頻業(yè)務(wù)累積到達(dá)數(shù)據(jù)量；

(3)低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)到達(dá)過程服從泊松分布，其中λ_FTP表示文件傳輸業(yè)務(wù)的平均到達(dá)率，在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)的累積到達(dá)數(shù)據(jù)量的矩母函數(shù)形式為：

其中A_FTP(s,t)表示與服務(wù)鏈上各個(gè)智能體節(jié)點(diǎn)相鄰的非本服務(wù)鏈節(jié)點(diǎn)在(s,t)內(nèi)文件傳輸業(yè)務(wù)累積到達(dá)數(shù)據(jù)量；

根據(jù)剩余服務(wù)定理，分別得出三種優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的服務(wù)曲線的矩母函數(shù)形式如下：

(a)高優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)：

(b)中優(yōu)先級(jí)視頻業(yè)務(wù)：

(c)低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)：

步驟S4、根據(jù)卷積和反卷積定理，獲得業(yè)務(wù)時(shí)延和積壓上界邊界和違約概率之間關(guān)系的閉合表達(dá)式；具體地，

步驟S4.1、推導(dǎo)得出時(shí)延上界邊界與違約概率之間的通用閉合表達(dá)式：

其中N表示服務(wù)鏈上節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，D_[.](t)表示業(yè)務(wù)[.]在時(shí)刻t處的時(shí)延；

步驟S4.2、推導(dǎo)各優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)作為貫穿流時(shí)的時(shí)延邊界上界和違約概率之間關(guān)系的閉合表達(dá)式：

(1)高優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)語音通話業(yè)務(wù)：

其中

(2)中優(yōu)先級(jí)視頻業(yè)務(wù)：

其中y_VoIP(j)表示網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上占據(jù)服務(wù)量的概率，具體如下式：

(3)低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)：

其中y_Video(j)表示視頻業(yè)務(wù)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上占據(jù)服務(wù)量的概率，具體如下式：

步驟S4.3、推導(dǎo)得出積壓上界邊界與違約概率之間的通用閉合表達(dá)式：

其中B_[.](t)表示業(yè)務(wù)[.]在時(shí)刻t處的積壓；

步驟S4.4、推導(dǎo)各優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)作為貫穿流時(shí)的時(shí)延邊界上界和違約概率之間關(guān)系的閉合表達(dá)式：

(1)高優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)：

(2)中優(yōu)先級(jí)視頻業(yè)務(wù)：

(3)低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種引入隨機(jī)概率參數(shù)的業(yè)務(wù)端到端性能分析方法，其特征在于，所述步驟S1中引入隨機(jī)概率參數(shù)的具體步驟具體如下：

對(duì)于業(yè)務(wù)[.]，設(shè)置三個(gè)概率參數(shù)，組成概率參數(shù)集合(P_[.].a,P_[.].b,P_[.].c)；其中P_[.].a表示業(yè)務(wù)[.]到達(dá)指定服務(wù)鏈上的智能體并且需要處理或轉(zhuǎn)發(fā)的概率；P_[.].b表示在P_[.].a條件下的業(yè)務(wù)[.]與服務(wù)鏈上的研究對(duì)象下一跳的路徑相同的概率；P_[.].c表示在P_[.].b條件下，來到服務(wù)鏈的下一個(gè)智能體節(jié)點(diǎn)之后，需要智能體處理或者轉(zhuǎn)發(fā)的概率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種引入隨機(jī)概率參數(shù)的業(yè)務(wù)端到端性能分析方法，其特征在于，所述步驟S3中獲取三種優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)服務(wù)曲線的矩母函數(shù)形式具體步驟包括：

(一)、獲取三種優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)作為貫穿服務(wù)鏈的研究對(duì)象時(shí)受到來自其他業(yè)務(wù)的干擾，包括：

(1)高優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)：優(yōu)先級(jí)最高，不受到其他業(yè)務(wù)的干擾；

(2)中優(yōu)先級(jí)視頻業(yè)務(wù)：接受的服務(wù)受到網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)的干擾，在服務(wù)鏈的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，受到的干擾如下：

其中表示在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)作為干擾業(yè)務(wù)時(shí)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上占據(jù)的數(shù)據(jù)量，表示在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)作為干擾業(yè)務(wù)從非本服務(wù)鏈上到達(dá)本服務(wù)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量，表示在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)本服務(wù)鏈上網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)從節(jié)點(diǎn)j-1到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的數(shù)據(jù)量，具體表達(dá)式如下所示：

(3)低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)：接受服務(wù)受到網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)的干擾；其中網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)的干擾如下：

視頻業(yè)務(wù)干擾如下：

其中表示在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)，視頻業(yè)務(wù)作為干擾業(yè)務(wù)時(shí)在服務(wù)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)上占據(jù)的數(shù)據(jù)量，表示在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)視頻業(yè)務(wù)作為干擾業(yè)務(wù)從非本服務(wù)鏈上到達(dá)本服務(wù)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量，表示在時(shí)間間隔(s,t)內(nèi)本服務(wù)鏈上視頻業(yè)務(wù)從節(jié)點(diǎn)j-1到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的數(shù)據(jù)量，具體表達(dá)式如下所示：

綜上，低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)受到的干擾數(shù)量為：

(二)、推導(dǎo)各優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)作為貫穿服務(wù)鏈的研究對(duì)象時(shí)的服務(wù)曲線；

(1)高優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)：作為貫穿流時(shí)，不受到其他類型業(yè)務(wù)的干擾，其服務(wù)曲線為：

(2)中優(yōu)先級(jí)視頻業(yè)務(wù)：作為貫穿流時(shí)，受到網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)的干擾；通過剩余服務(wù)定理，其服務(wù)曲線為：

(3)低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)：作為貫穿流時(shí)，受到網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)以及視頻業(yè)務(wù)的干擾，通過剩余服務(wù)定理，其服務(wù)曲線如下：

(三)、無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)接受的服務(wù)分為兩個(gè)類型，包括智能體節(jié)點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)處理服務(wù)和無線信道提供的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，兩類服務(wù)節(jié)點(diǎn)間隔分布；智能體節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)選擇Nakagami-M信道提供信道，求解服務(wù)曲線的矩母函數(shù)形式：

(1)智能體節(jié)點(diǎn)的服務(wù)速率為常數(shù)C，所以智能體服務(wù)節(jié)點(diǎn)在(s,t)內(nèi)的矩母函數(shù)形式為：

(2)Nakagami-M信道節(jié)點(diǎn)服務(wù)曲線的矩母函數(shù)形式為：

其中B表示信道的帶寬，M是Nakagami參數(shù)，γ表示信噪比，l表示相鄰智能體的距離，α表示路徑衰落因子，

(3)將(1)和(2)相結(jié)合，得到服務(wù)鏈的節(jié)點(diǎn)服務(wù)曲線的矩母函數(shù)的通用公式為：

(4)據(jù)此得到三種業(yè)務(wù)的服務(wù)曲線矩母函數(shù)形式：

(a)高優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)語音電話業(yè)務(wù)：

(b)中優(yōu)先級(jí)視頻業(yè)務(wù)：

(c)低優(yōu)先級(jí)文件傳輸業(yè)務(wù)：