基于流量預(yù)測(cè)的下一代網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)QoS研究.pdf

1、支持綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用的下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的出現(xiàn)，要求在IP承載網(wǎng)上提供包括傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)在內(nèi)的多業(yè)務(wù)應(yīng)用。NGN承載層與業(yè)務(wù)應(yīng)用層間相互獨(dú)立、缺乏有效協(xié)商的致命缺點(diǎn)使傳統(tǒng)實(shí)時(shí)應(yīng)用業(yè)務(wù)、保證型業(yè)務(wù)難以在NGN環(huán)境下獲得傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)所要求的QoS保證，這桎梏了NGN的大規(guī)模發(fā)展與應(yīng)用。本文針對(duì)該問題，對(duì)承載層IPQoS控制與業(yè)務(wù)層接納控制間建立有效協(xié)商機(jī)制所涉及的相關(guān)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 為掌握NGN業(yè)務(wù)的IP流量特征，本文分析了當(dāng)前主

2、流的網(wǎng)絡(luò)流量模型，并利用實(shí)測(cè)NGN流量數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的重要特征進(jìn)行了分析。論證了傳統(tǒng)流量模型未能揭示NGN流量的本質(zhì)特征，在NGN流量分析應(yīng)用中具有嚴(yán)格局限性；自相似及混沌動(dòng)學(xué)模型由于反映了NGN流量的本質(zhì)變化，在NGN流量分析中可作為網(wǎng)絡(luò)流量分析與建模的重要工具與方法；驗(yàn)證了NGN流量數(shù)據(jù)具有周期性、自相似性與混沌特性。 基于小波信號(hào)分解與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)預(yù)測(cè)的相關(guān)原理，將小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入NGN流量預(yù)測(cè)中，根據(jù)該預(yù)測(cè)模型的特點(diǎn)與實(shí)

3、際應(yīng)用的需要提出了一個(gè)改進(jìn)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型。得出采用小波信號(hào)分解，并以分解流量信號(hào)訓(xùn)練BP網(wǎng)絡(luò)將避免由于流量“混沌”特性而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)振蕩；采用具有尺度變化能力的小波信號(hào)取代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的Sigmoid轉(zhuǎn)移函數(shù)，可使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)NGN流量信號(hào)具有更好的逼近效果與精度；以低頻分量作為訓(xùn)練樣本與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的改進(jìn)預(yù)測(cè)模型對(duì)預(yù)測(cè)效率具有有效改善。 基于NGN網(wǎng)絡(luò)流量的混沌特性，提出對(duì)其時(shí)間序列進(jìn)行相空間重構(gòu)，提取其Lyapunov指數(shù)，并基

4、于Lyapunov指數(shù)進(jìn)行短期流量預(yù)測(cè)的混沌動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型。得出基于混沌動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行NGN流量預(yù)測(cè)時(shí)，需要的數(shù)據(jù)量少，且能有效利用所有的數(shù)據(jù)信息，預(yù)測(cè)方法算法復(fù)雜度低，計(jì)算量小，但該預(yù)測(cè)方法僅在短期預(yù)測(cè)前提下具有高效性，當(dāng)預(yù)測(cè)時(shí)間變長時(shí)其預(yù)測(cè)精度下降。 基于IPQoS對(duì)NGN綜合業(yè)務(wù)的重要影響，仿真分析了IntServ、DiffServ、DiffServ+MPLS三種QoS方案，分析了各自的性能特征與適用范圍。 為

5、在NGNIP承載層與業(yè)務(wù)層間建立有效協(xié)商機(jī)制，提出了NGN全面QoS的概念，以及NGN全面QoS實(shí)現(xiàn)的基本原則及網(wǎng)絡(luò)模型；針對(duì)目前NGNQoS控制的兩種方案，靜態(tài)參數(shù)估計(jì)并固定配置法與基于測(cè)量的動(dòng)態(tài)資源配置方法，分析了二者存在的缺陷或局限性，基于NGN流量的混沌與多重分形的本質(zhì)特征，提出了基于流量預(yù)測(cè)的NGN動(dòng)態(tài)QoS控制機(jī)制。經(jīng)OPNET仿真驗(yàn)證，基于短期流量預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)QoS控制機(jī)制的NGN全面QoS模型在多業(yè)務(wù)應(yīng)用的NGN中可顯著改

6、善網(wǎng)絡(luò)的QoS指標(biāo)，并能有效提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，比現(xiàn)有的兩種方案在改善NGNQoS性能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。 根據(jù)對(duì)動(dòng)態(tài)QoS實(shí)現(xiàn)方案的相關(guān)特點(diǎn)的分析，總結(jié)出動(dòng)態(tài)QoS實(shí)現(xiàn)方案的幾個(gè)關(guān)鍵性要求，基于此要求，提出了基于預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)QoS的兩種實(shí)現(xiàn)方案——基于SNMP的實(shí)現(xiàn)方案與基于移動(dòng)代理的實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)兩種實(shí)現(xiàn)方案的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了分析。得出，SNMP方案與移動(dòng)代理方案各具優(yōu)缺點(diǎn)，可適用不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。 最后，基于本文的研究