基于單播端到端測量的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)估計方法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和復(fù)雜性日益提高。為了成功地管理和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，就必須實時、準(zhǔn)確地了解網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)（例如：拓撲結(jié)構(gòu)、鏈路丟包、鏈路時延等）及其動態(tài)變化情況。網(wǎng)絡(luò)層析成像將醫(yī)學(xué)、地震學(xué)等領(lǐng)域被成功應(yīng)用的層析成像方法引入到通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部性能參數(shù)測量問題，通過發(fā)送主動的探測包獲取端到端性能參數(shù)，使用層析成像方法估計網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)。該方法的最大優(yōu)點是可以在沒有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點協(xié)作的條件下完成對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)的測量，因此自提出

2、以來受到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛關(guān)注，成為了網(wǎng)絡(luò)測量領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一。
　　網(wǎng)絡(luò)層析成像的探測包可以是多播包，也可以是單播包，由于路由器對單播包和多播包的處理方式不同，只有使用單播探測包，才能估計出實際單播流量的內(nèi)部性能參數(shù)。本文研究如何通過單播探測包，使用網(wǎng)絡(luò)層析成像方法，估計網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部性能參數(shù)，在以下幾個方面取得了有價值的成果：
　　1．網(wǎng)絡(luò)拓撲估計方法研究
　　提出一種基于最大似然的網(wǎng)絡(luò)拓撲估計方法，該方法

3、把拓撲估計問題看成是動態(tài)的節(jié)點插入過程，從一棵只有兩個葉節(jié)點的簡單二叉樹出發(fā)，依次將葉節(jié)點插入已知拓撲獲得估計結(jié)果，使用最大似然估計方法獲得每一個葉節(jié)點插入到已知拓撲的位置。該方法有效地降低了基于最大似然拓撲估計方法的計算復(fù)雜度，同時確保獲得準(zhǔn)確的估計結(jié)果。
　　2．時域相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包估計研究
　　提出基于k（k>1）階馬爾可夫鏈的網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包估計方法。k階馬爾可夫鏈能準(zhǔn)確地捕獲鏈路丟包的時域相關(guān)性，因此有利于獲得更優(yōu)的

4、鏈路丟包估計結(jié)果。在網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包估計問題中引入k階馬爾可夫鏈對鏈路丟包過程進行建模，并提出基于最大偽似然的方法和基于約束最優(yōu)的方法估計k階馬爾可夫鏈鏈路丟包模型的參數(shù)，能獲得比傳統(tǒng)方法更準(zhǔn)確的鏈路丟包估計結(jié)果。
　　3．網(wǎng)絡(luò)鏈路時延高階統(tǒng)計特征參數(shù)估計研究
　　提出網(wǎng)絡(luò)鏈路時延高階（二階及其以上）累積量估計的層析成像方法，通過發(fā)送普通的背靠背包獲得端到端時延，利用累積量的性質(zhì)建立線性系統(tǒng)方程組估計鏈路時延的高階累積量。與現(xiàn)有

5、方法比較，提出的方法無需網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點協(xié)作即可準(zhǔn)確地估計出鏈路時延的高階累計量，從而獲得鏈路時延的更多統(tǒng)計信息。
　　4．非平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包率估計研究
　　提出一種非平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包率估計方法，該方法基于滑動時窗的思想把測量周期分為一系列部分重疊的時間段，用k（k>1）階連續(xù)可導(dǎo)的函數(shù)對每一時間段內(nèi)的鏈路時變丟包率進行逼近，并用距離平方反比加權(quán)算法估計測量周期內(nèi)的鏈路時變丟包率。分析和仿真驗證了提出的方法可以很好的逼近真實的鏈