端到端高精度網(wǎng)絡帶寬測量與流量特征監(jiān)測技術研究.pdf

1、對于很多網(wǎng)絡應用，高效可靠的互聯(lián)網(wǎng)性能參數(shù)測量對其是否能正常工作至關重要，尤其是與語音、視頻傳輸相關的應用。由于互聯(lián)網(wǎng)的異構性和復雜性，許多現(xiàn)有的網(wǎng)絡測量方法尚不完善，其使用條件要求嚴格，而且在實際測量中問題較多，本文研究在深入調研國內外現(xiàn)有的端到端互聯(lián)網(wǎng)測量技術及系統(tǒng)基礎上，重點研究測量系統(tǒng)建模并設計高效、準確的測量方法。主要工作圍繞主動網(wǎng)絡測量技術中的包對測量技術，對其網(wǎng)絡測量模型及其算法進行了深入研究。 首先，本文對包對測

2、量方法在非液體流模型下進行了統(tǒng)計建模及測量準確性證明；常見的包對測量方法，基于Melander等2002年提出的液體流包對分隔模型。液體流模型忽略了包長和流量突發(fā)，和實際網(wǎng)絡流量差別很大，不能作為對包對測量方法進行精密性和準確性分析的模型；因為沒有合適的數(shù)學模型，現(xiàn)有基于包對可用帶寬測量系統(tǒng)，對其測量準確性現(xiàn)有文獻沒有給出證明，包對測量方法準確性仍存在疑問。為了進行可信的可用帶寬測量，本研究先分析了液體流包對分隔模型和相關研究成果，提出

3、了一種對于任何IP流量普適的非液體流包對排隊模型。根據(jù)該模型，證明了對包對測量統(tǒng)計模型在非液體流流量下的統(tǒng)計一致性，擴展了現(xiàn)有理論僅基于液體流模型的局限。 然后，本文提出并驗證了一種基于包對測量的可用帶寬測量精度估計算法?，F(xiàn)有基于包對的測量工具測量結果都很不穩(wěn)定，常常大幅波動。相關論文稱之為彈性誤差。產(chǎn)生這種情況其根本原因是現(xiàn)有方法無法預測測量統(tǒng)計過程中的測量方差，造成了測量結果誤差很大或不可信?，F(xiàn)有文獻均認為該問題很難解決，包

4、對測量方法的精密性存在問題。本研究根據(jù)以上建立的統(tǒng)計模型，通過理論研究和大量的Internet實驗，提出并驗證了一種基于包對主動測量的可用帶寬測量方差估計方法。 本文從統(tǒng)計的觀點出發(fā)，提出了一種方差自適應的可用帶寬測量方法。該方法可以通過自調節(jié)模型參數(shù)，適應變化的網(wǎng)絡情況，以滿足測量對精度的要求。類似的精度控制是以往的測量方法無法做到的。文中通過大量Internet實驗驗證了該方法優(yōu)于現(xiàn)有方法，在有限的網(wǎng)絡資源占用下可以提高測量

5、精度。并使得測量結果有很高的可信度。 本文對小時間尺度下IP流量特性進行了實驗分析?，F(xiàn)有文獻對網(wǎng)絡流量尺度特性已經(jīng)有了廣泛的研究。網(wǎng)絡流量在大時間尺度上表現(xiàn)出平穩(wěn)自相似性已經(jīng)在許多網(wǎng)絡中得到驗證，但對在小時間尺度下特征分析研究還不充分。本文通過對多組硬件捕捉的高精度流量樣本數(shù)據(jù)進行多尺度的小波分析，發(fā)現(xiàn)在極小的時間尺度下流量特征上自相似性不顯著。 本文還提出了一種基于包列技術網(wǎng)絡流量特征測量的新方法。大多數(shù)現(xiàn)有網(wǎng)絡流量特