端到端高精度網(wǎng)絡(luò)帶寬測(cè)量與流量特征監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、對(duì)于很多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，高效可靠的互聯(lián)網(wǎng)性能參數(shù)測(cè)量對(duì)其是否能正常工作至關(guān)重要，尤其是與語(yǔ)音、視頻傳輸相關(guān)的應(yīng)用。由于互聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)性和復(fù)雜性，許多現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方法尚不完善，其使用條件要求嚴(yán)格，而且在實(shí)際測(cè)量中問(wèn)題較多，本文研究在深入調(diào)研國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的端到端互聯(lián)網(wǎng)測(cè)量技術(shù)及系統(tǒng)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究測(cè)量系統(tǒng)建模并設(shè)計(jì)高效、準(zhǔn)確的測(cè)量方法。主要工作圍繞主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)中的包對(duì)測(cè)量技術(shù)，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)測(cè)量模型及其算法進(jìn)行了深入研究。 首先，本文對(duì)包對(duì)測(cè)

2、量方法在非液體流模型下進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)建模及測(cè)量準(zhǔn)確性證明；常見(jiàn)的包對(duì)測(cè)量方法，基于Melander等2002年提出的液體流包對(duì)分隔模型。液體流模型忽略了包長(zhǎng)和流量突發(fā)，和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)流量差別很大，不能作為對(duì)包對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行精密性和準(zhǔn)確性分析的模型；因?yàn)闆](méi)有合適的數(shù)學(xué)模型，現(xiàn)有基于包對(duì)可用帶寬測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)其測(cè)量準(zhǔn)確性現(xiàn)有文獻(xiàn)沒(méi)有給出證明，包對(duì)測(cè)量方法準(zhǔn)確性仍存在疑問(wèn)。為了進(jìn)行可信的可用帶寬測(cè)量，本研究先分析了液體流包對(duì)分隔模型和相關(guān)研究成果，提出

3、了一種對(duì)于任何IP流量普適的非液體流包對(duì)排隊(duì)模型。根據(jù)該模型，證明了對(duì)包對(duì)測(cè)量統(tǒng)計(jì)模型在非液體流流量下的統(tǒng)計(jì)一致性，擴(kuò)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(yàn)證了一種基于包對(duì)測(cè)量的可用帶寬測(cè)量精度估計(jì)算法?，F(xiàn)有基于包對(duì)的測(cè)量工具測(cè)量結(jié)果都很不穩(wěn)定，常常大幅波動(dòng)。相關(guān)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(wú)法預(yù)測(cè)測(cè)量統(tǒng)計(jì)過(guò)程中的測(cè)量方差，造成了測(cè)量結(jié)果誤差很大或不可信。現(xiàn)有文獻(xiàn)均認(rèn)為該問(wèn)題很難解決，包

4、對(duì)測(cè)量方法的精密性存在問(wèn)題。本研究根據(jù)以上建立的統(tǒng)計(jì)模型，通過(guò)理論研究和大量的Internet實(shí)驗(yàn)，提出并驗(yàn)證了一種基于包對(duì)主動(dòng)測(cè)量的可用帶寬測(cè)量方差估計(jì)方法。 本文從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，提出了一種方差自適應(yīng)的可用帶寬測(cè)量方法。該方法可以通過(guò)自調(diào)節(jié)模型參數(shù)，適應(yīng)變化的網(wǎng)絡(luò)情況，以滿足測(cè)量對(duì)精度的要求。類(lèi)似的精度控制是以往的測(cè)量方法無(wú)法做到的。文中通過(guò)大量Internet實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法優(yōu)于現(xiàn)有方法，在有限的網(wǎng)絡(luò)資源占用下可以提高測(cè)量

5、精度。并使得測(cè)量結(jié)果有很高的可信度。 本文對(duì)小時(shí)間尺度下IP流量特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量尺度特性已經(jīng)有了廣泛的研究。網(wǎng)絡(luò)流量在大時(shí)間尺度上表現(xiàn)出平穩(wěn)自相似性已經(jīng)在許多網(wǎng)絡(luò)中得到驗(yàn)證，但對(duì)在小時(shí)間尺度下特征分析研究還不充分。本文通過(guò)對(duì)多組硬件捕捉的高精度流量樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度的小波分析，發(fā)現(xiàn)在極小的時(shí)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(shù)網(wǎng)絡(luò)流量特征測(cè)量的新方法。大多數(shù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)流量特