基于粒子濾波的非平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)丟包層析成像研究.pdf

1、為了有效地控制、管理和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，需要準(zhǔn)確及時(shí)地了解各種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)，如：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鏈路丟包率、鏈路時(shí)延等。網(wǎng)絡(luò)層析成像是一種有效獲取網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)的方法，該類方法不需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的協(xié)作，通過端到端的測(cè)量就可以估計(jì)出網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層析成像通常假設(shè)鏈路性能參數(shù)在整個(gè)測(cè)量周期內(nèi)是不變的，即網(wǎng)絡(luò)鏈路的狀態(tài)是平穩(wěn)的，因此被稱為平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)層析成像。但真實(shí)網(wǎng)絡(luò)流量的高突發(fā)性會(huì)使得鏈路性能參數(shù)不斷發(fā)生變化，故傳統(tǒng)方法估計(jì)的結(jié)果與

2、實(shí)際情況不完全相符。非平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)層析成像拋開了鏈路狀態(tài)平穩(wěn)的假設(shè)，估計(jì)時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)，從而能得到更準(zhǔn)確的估計(jì)結(jié)果。
　　本文針對(duì)非平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包率估計(jì)問題，首先介紹一個(gè)時(shí)變鏈路丟包率估計(jì)的框架。該框架通過已知的先驗(yàn)信息和背景流量估計(jì)時(shí)變鏈路丟包率，其優(yōu)點(diǎn)是不用發(fā)送任何探測(cè)包或只需在訓(xùn)練階段發(fā)送少量探測(cè)包即可獲得時(shí)變鏈路丟包率。因此可以在給網(wǎng)絡(luò)不帶來任何負(fù)擔(dān)或帶來盡可能低負(fù)擔(dān)的條件下，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包率的變化情況。其中，先驗(yàn)

3、信息的獲取采用吉布斯采樣和發(fā)送背靠背探測(cè)包兩種方法，且后者比前者得到的先驗(yàn)信息更準(zhǔn)確。基于上述網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包率估計(jì)框架，本文對(duì)時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包率估計(jì)方法進(jìn)行研究，主要?jiǎng)?chuàng)新工作包含兩個(gè)方面：
　?。?）提出基于粒子濾波的時(shí)變鏈路丟包率估計(jì)方法。由于粒子濾波能夠處理非線性非高斯的問題，我們將它應(yīng)用到非平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)丟包層析成像中來估計(jì)時(shí)變鏈路丟包率。該方法首先從獲得的先驗(yàn)信息中提取粒子集，利用觀測(cè)方程對(duì)粒子進(jìn)行權(quán)值估計(jì)，最后將粒子集求加權(quán)平

4、均后的值代入狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程就可以得到時(shí)變鏈路丟包率。
　?。?）提出時(shí)變鏈路丟包率快速估計(jì)方法。由于基于粒子濾波的估計(jì)方法在估計(jì)復(fù)雜拓?fù)鋾r(shí)算法復(fù)雜度高，為了均衡算法復(fù)雜度和估計(jì)精度，將樹拆分方法應(yīng)用于時(shí)變鏈路丟包率的估計(jì)。該方法首先將復(fù)雜拓?fù)洳鸱殖梢幌盗泻?jiǎn)單的子樹，然后分別對(duì)每棵子樹采用基于粒子濾波的估計(jì)方法，最后根據(jù)復(fù)雜拓?fù)渑c子樹鏈路之間的關(guān)系得到復(fù)雜拓?fù)滏溌返臅r(shí)變丟包率，實(shí)現(xiàn)了鏈路丟包率的快速估計(jì)。
　　我們采用NS2仿真