本文選題：網絡層析成像 + 鏈路性能參數估計�。� 參考：《電子科技大學》2014年博士論文

【摘要】：隨著互聯網技術的不斷發(fā)展與廣泛應用,網絡的規(guī)模和復雜性日益提高,網絡管理和維護的難度也隨之提高,實時準確地掌握網絡內部鏈路的性能參數及其動態(tài)變化成為網絡測量的重要研究目標。出于安全等方面的考慮,要求網絡內部節(jié)點協作的傳統網絡測量方法受到越來越多的限制,為此人們將醫(yī)學、地球科學等領域中比較成熟的層析成像技術引入到網絡測量中,通過在網絡邊緣進行端到端測量得到路徑級性能參數,進行網絡內部鏈路性能參數的推斷。網絡層析成像方法不需要內部節(jié)點協作即可獲得網絡內部性能參數,與互聯網的非協作、異構化、基于邊緣控制等特點十分契合,因此自提出以來受到人們的持續(xù)關注,是目前網絡測量領域的研究熱點之一。根據估計目標的不同,基于網絡層析成像的鏈路性能參數估計問題可以分為兩類:定量參數估計問題和定性參數估計問題。前者以鏈路性能參數的準確值為估計目標,對測量及估計方法的要求比較苛刻,而后者只需要識別網絡鏈路的狀態(tài)(如是否擁塞、是否中立等),無需估計鏈路性能參數的準確值,因此可以采用更為簡便的方法實現。本文對這兩類問題展開研究,取得以下創(chuàng)新成果:1.針對鏈路時延估計問題,結合網絡鏈路的時延多樣性特征,提出一種基于可變量化間隔的離散時延模型。該模型首先由端到端測量數據估計出各條鏈路時延的上界,然后據此計算各條鏈路的離散時延分布對應的量化間隔。同時,本文提出一種基于二層二叉樹結構的鏈路時延估計算法,通過顯式計算獲得各條鏈路的時延分布,有效地解決了現有算法計算復雜度高的問題。仿真結果表明該算法能比現有方法更快地估計出鏈路時延的分布;與基于可變量化間隔的時延模型相結合,能更準確地估計鏈路的平均時延。2.針對擁塞鏈路識別問題,本文在單時隙測量場景下,提出兩種利用路徑擁塞程度提高識別精度的方法:(1)基于多狀態(tài)模型的擁塞鏈路識別方法:首先根據多個路徑門限將擁塞程度不同的路徑映射為不同的擁塞狀態(tài),建立鏈路狀態(tài)和路徑狀態(tài)在多狀態(tài)模型下的關系。然后以所有鏈路的狀態(tài)和為最小化目標,將鏈路狀態(tài)的求解問題轉換為一個多約束最優(yōu)化問題,并提出一個自頂向下的方法對該問題進行求解。(2)基于擁塞子樹拆分的擁塞鏈路識別方法:為克服多狀態(tài)模型中,因路徑門限選擇不恰當引入的誤差問題,提出一種基于擁塞子樹拆分的擁塞鏈路識別方法。該方法根據擁塞子樹中路徑性能參數的相對大小對擁塞子樹進行拆分,然后分別在各子樹中識別擁塞鏈路。仿真結果表明,該方法相比已有算法,能夠顯著提高識別結果的準確性。3.基于單時隙測量的擁塞鏈路識別方法假設所有鏈路的擁塞概率相同。當該假設與實際情況相差較大時,這些方法的準確度較低。為此,本文對基于多時隙測量的擁塞鏈路識別問題展開研究,提出一個新的鏈路擁塞概率估計算法。該算法以最大似然方法為出發(fā)點,將針對整個網絡的全局最大似然問題拆分為多個子樹的子問題,然后通過顯式計算分別對其求解。最大化子樹似然函數的策略保證了該算法的準確度,同時由于該算法僅涉及測量數據的顯式計算,計算復雜度很低。然后,將估計得到的鏈路擁塞概率和后續(xù)的路徑狀態(tài)結合,求得鏈路在后續(xù)時隙中的最大后驗狀態(tài)。相較于基于單時隙測量的方法,該方法能夠進一步提高識別結果的準確性。4.當前的大多數網絡層析成像方法都建立在中立網絡的基礎上,而對于網絡是否遵守中立性原則缺少關注。但隨著非中立網絡在當今互聯網中日趨常見,網絡鏈路的中立性檢測也逐漸成為一個受到人們關注的網絡測量問題。本文首次對網絡及其內部鏈路中立性估計的層析成像方法展開了研究。首先,采用一個線性方程組描述多時隙測量場景下鏈路及路徑擁塞概率之間的關系,提出并證明了網絡中立性可以根據該方程組解的存在性進行判斷的充分條件。然后,將該條件應用于網絡的局部區(qū)域,通過判斷局部網絡對應的線性方程組是否有解,識別其中的非中立鏈路序列。基于此,提出一個定位非中立鏈路的基本算法及其優(yōu)化算法,并通過仿真實驗驗證了算法的有效性。
[Abstract]:A discrete time delay model based on multi - state model is proposed in this paper . ( 2 ) A congestion link identification method based on congestion sub - tree splitting is presented . A congestion link identification method based on congestion sub - tree splitting is proposed .
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP393.06
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本文編號：1961546