基于粒子濾波的非平穩(wěn)網(wǎng)絡丟包層析成像研究.pdf

1、為了有效地控制、管理和優(yōu)化網(wǎng)絡，需要準確及時地了解各種網(wǎng)絡內(nèi)部性能參數(shù)，如：網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、鏈路丟包率、鏈路時延等。網(wǎng)絡層析成像是一種有效獲取網(wǎng)絡內(nèi)部性能參數(shù)的方法，該類方法不需要網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點的協(xié)作，通過端到端的測量就可以估計出網(wǎng)絡內(nèi)部性能參數(shù)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡層析成像通常假設鏈路性能參數(shù)在整個測量周期內(nèi)是不變的，即網(wǎng)絡鏈路的狀態(tài)是平穩(wěn)的，因此被稱為平穩(wěn)網(wǎng)絡層析成像。但真實網(wǎng)絡流量的高突發(fā)性會使得鏈路性能參數(shù)不斷發(fā)生變化，故傳統(tǒng)方法估計的結(jié)果與

2、實際情況不完全相符。非平穩(wěn)網(wǎng)絡層析成像拋開了鏈路狀態(tài)平穩(wěn)的假設，估計時變的網(wǎng)絡內(nèi)部性能參數(shù)，從而能得到更準確的估計結(jié)果。
　　本文針對非平穩(wěn)網(wǎng)絡鏈路丟包率估計問題，首先介紹一個時變鏈路丟包率估計的框架。該框架通過已知的先驗信息和背景流量估計時變鏈路丟包率，其優(yōu)點是不用發(fā)送任何探測包或只需在訓練階段發(fā)送少量探測包即可獲得時變鏈路丟包率。因此可以在給網(wǎng)絡不帶來任何負擔或帶來盡可能低負擔的條件下，監(jiān)測網(wǎng)絡鏈路丟包率的變化情況。其中，先驗

3、信息的獲取采用吉布斯采樣和發(fā)送背靠背探測包兩種方法，且后者比前者得到的先驗信息更準確?；谏鲜鼍W(wǎng)絡鏈路丟包率估計框架，本文對時變的網(wǎng)絡鏈路丟包率估計方法進行研究，主要創(chuàng)新工作包含兩個方面：
　?。?）提出基于粒子濾波的時變鏈路丟包率估計方法。由于粒子濾波能夠處理非線性非高斯的問題，我們將它應用到非平穩(wěn)網(wǎng)絡丟包層析成像中來估計時變鏈路丟包率。該方法首先從獲得的先驗信息中提取粒子集，利用觀測方程對粒子進行權值估計，最后將粒子集求加權平

4、均后的值代入狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程就可以得到時變鏈路丟包率。
　?。?）提出時變鏈路丟包率快速估計方法。由于基于粒子濾波的估計方法在估計復雜拓撲時算法復雜度高，為了均衡算法復雜度和估計精度，將樹拆分方法應用于時變鏈路丟包率的估計。該方法首先將復雜拓撲拆分成一系列簡單的子樹，然后分別對每棵子樹采用基于粒子濾波的估計方法，最后根據(jù)復雜拓撲與子樹鏈路之間的關系得到復雜拓撲鏈路的時變丟包率，實現(xiàn)了鏈路丟包率的快速估計。
　　我們采用NS2仿真