自相似業(yè)務(wù)流量建模與性能評價研究.pdf

1、大量實際測量發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量具有普遍的自相似性(或長相關(guān)性)，對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)建模、性能評價和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)產(chǎn)生了重要影響。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型在描述實際網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)時，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)流量具有Markov性，并在此基礎(chǔ)上建立了以Poisson過程為主的數(shù)學(xué)描述模型，這種模型具有短程相關(guān)結(jié)構(gòu)。長程相關(guān)性在多個時間尺度上存在，并且在大時間尺度上對網(wǎng)絡(luò)時延、抖動、丟包率以及吞吐量等網(wǎng)絡(luò)性能具有重大的影響。自相似流量建模及性能分析已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。 本文深入研

2、究自相似流量建模和性能評價問題。論文首先介紹自相似的常見定義，描述自相似過程在數(shù)學(xué)和物理上的若干特征；研究網(wǎng)絡(luò)自相似業(yè)務(wù)的建模與流量數(shù)據(jù)生成方法，并對這些業(yè)務(wù)模型的性能進(jìn)行了分析；通過仿真實驗研究了自相似特性對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。 在網(wǎng)絡(luò)流量建模和性能分析方面，目前提出的流量模型較多，本文集中精力重點(diǎn)研究了基于FBM和FARIMA的流量建模和網(wǎng)絡(luò)性能評價。首先通過數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)出基于模型的理論分析結(jié)果，然后通過OPNET仿真來驗證理

3、論分析結(jié)果，以測試現(xiàn)有自相似業(yè)務(wù)模型的精確度及其適用范圍，找出適合于刻畫各種不同應(yīng)用特性的自相似業(yè)務(wù)模型。 文中利用能夠反映自相似特性的FBM模型，采用G/D/1排隊模型研究了自相似性對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，討論了在Norros給出的緩沖區(qū)溢出概率公式的基礎(chǔ)上，F(xiàn)BM模型為輸入時，網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的解析公式。通過理論分析與仿真相結(jié)合的方法研究了包丟失概率、平均時延、隊列長度等性能指標(biāo)隨Hurst系數(shù)、緩沖區(qū)長度、利用率、方差和負(fù)載等模型參

4、數(shù)的變化情況，發(fā)現(xiàn)除了Hurst系數(shù)外，緩沖區(qū)長度、利用率、方差和負(fù)載等參數(shù)對系統(tǒng)的性能也存在重要的影響，有的影響甚至比Hurst系數(shù)還要大，傳統(tǒng)的只考慮Hurst系數(shù)的性能評價方法既不全面，有時還可能會發(fā)生誤導(dǎo)。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)BM模型性能具有明顯的時間尺度特性，長短時間尺度的性能支配因素不同，它們之間存在狀態(tài)轉(zhuǎn)變或突變。 實際網(wǎng)絡(luò)測量還顯示，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)同時呈現(xiàn)長相關(guān)和短相關(guān)特性，長短相關(guān)對網(wǎng)絡(luò)的性能產(chǎn)生了極大的影響，因此建立