基于張量非負(fù)隱特征分解的時變感知QoS預(yù)測方法研究
發(fā)布時間:2021-07-20 19:51
服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,簡稱QoS)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中通常是衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能的一個重要評定標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)判斷一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在一個指定的時間點(diǎn)是否適合一個用戶調(diào)用一個指定服務(wù)時,對含有豐富信息的歷史QoS數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析,并基于這些隱藏信息對未知的時變感知QoS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測就顯得格外重要。目前,基于張量的非負(fù)隱特征分解(Non-negative Latent Factorization of Tensors,簡稱NLFT)算法是獲取時變感知QoS數(shù)據(jù)中隱藏的時序信息最優(yōu)質(zhì)的方法。它利用三維張量建模有效地表達(dá)出用戶-服務(wù)-時間三者的關(guān)系,并通過操縱學(xué)習(xí)算法的學(xué)習(xí)率取消迭代過程中的負(fù)項(xiàng),構(gòu)建依賴于單元素的張量非負(fù)乘法更新(SingleLatent Factor-dependent,Non-negative and Multiplicative Update on Tensors,簡稱:SLF-NMUT)規(guī)則。SLF-NMUT學(xué)習(xí)規(guī)則非負(fù)約束學(xué)習(xí)算法的決策參數(shù),讓時變感知QoS缺失值預(yù)測具備非負(fù)特性的實(shí)際意義。然而該學(xué)習(xí)規(guī)則容易導(dǎo)致算法在尋優(yōu)過程中的學(xué)習(xí)步長不可控,讓算法在...
【文章來源】:西華師范大學(xué)四川省
【文章頁數(shù)】:85 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
不同地域和時域的用戶調(diào)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)Figure1-1Usersinvokewebservicesunderdifferentareasandtimepoints基于上述分析,為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供個性化的QoS信息對于服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行服務(wù)
定的用戶,每一列表示特定的服務(wù),每一項(xiàng)表示特定服務(wù)上的特定用戶產(chǎn)生的歷史QoS記錄[13-14,20-23]。由于在實(shí)際應(yīng)用程序中,每個用戶通常只接觸候選服務(wù)中的有限子集,每個服務(wù)也不能被所有用戶訪問,因此得到的這個用戶-服務(wù)矩陣充滿了大量未知項(xiàng),導(dǎo)致QoS矩陣極其稀疏。其次,該用戶-服務(wù)矩陣涵蓋了龐大的用戶集和服務(wù)集之間的相互關(guān)系,因此該QoS矩陣還具備超高維性。為了準(zhǔn)確地描述具有高維性和稀疏性的QoS矩陣,高維稀疏(HighDimensionalandSparse:簡稱HiDS)矩陣常用于表述碎片化的QoS數(shù)據(jù)中實(shí)體之間的復(fù)雜關(guān)系,如圖1-2所示。圖1-2用戶-服務(wù)矩陣Figure1-2User-serviceMatrix基于LFA的QoS預(yù)測器將HiDS矩陣中的QoS數(shù)據(jù)條目作為數(shù)據(jù)源,對目標(biāo)用戶-服務(wù)矩陣建立低秩近似:1)將用戶和服務(wù)映射到相同的低維隱特征空間;2)
第2章張量非負(fù)隱特征分解方法概述7第2章張量非負(fù)隱特征分解方法概述本章主要介紹張量建模以及張量CP分解方法的基本原理,通過對模型非負(fù)限定約束,構(gòu)建NLFT模型。2.1NLFT模型介紹2.1.1構(gòu)建時變感知QoS張量模型當(dāng)執(zhí)行時變感知QoS預(yù)測時,一個用戶-服務(wù)-時間張量常被視為基礎(chǔ)的輸入數(shù)據(jù)源。由于QoS數(shù)據(jù)被定義在實(shí)數(shù)的非負(fù)領(lǐng)域,因此這個張量是被非負(fù)數(shù)據(jù)所填充,如圖2-1所示。圖2-1用戶-服務(wù)-時間的QoS張量Figure2-1User-Service-TimeQoStensor正如第一章所述,一個QoS張量通常是HiDS的,它包含了大量未觀察到的QoS數(shù)據(jù),因此我們將目標(biāo)張量定義如下:定義1(HiDS的用戶-服務(wù)-時間張量):I、J和K分別表示QoS數(shù)據(jù)中的用戶、服務(wù)和時間集合,定義用戶-服務(wù)-時間的目標(biāo)張量為Y|I||J||K|,張量Y|I||J||K|中的每個元素yijk表示用戶i在k時刻請求第j個服務(wù)時所產(chǎn)生的QoS數(shù)據(jù),其中i∈I,j∈J,k∈K。當(dāng)張量Y中的已知元素集合Λ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未知元素集合Γ,則張量Y是HiDS的。為了抽取張量Y中的隱特征,本文采用CP分解將張量Y分解為R個秩一張量:A1,A2,A3,…,AR,R為目標(biāo)張量Y中所需要的最少秩一張量的個數(shù)。定義2(秩一張量):Ar|I||J||K|表示一個秩一張量,它被表述為三個隱特征向量ur,sr和tr的外積:Ar=ursrtr,其中r∈R。ur,sr和tr的長度分別為|I|,|J|和|K|,通過展開它們的外積,我們得到秩一張量Ar中的元素aijk的詳細(xì)表達(dá)如下:ijkirjrkraust(2-1)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Randomized Latent Factor Model for High-dimensional and Sparse Matrices from Industrial Applications[J]. Mingsheng Shang,Xin Luo,Zhigang Liu,Jia Chen,Ye Yuan,MengChu Zhou. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2019(01)
[2]Toward Cloud Computing QoS Architecture:Analysis of Cloud Systems and Cloud Services[J]. Mohammad Hossein Ghahramani,MengChu Zhou,Chi Tin Hon. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
[3]Cloud Control Systems[J]. Yuanqing Xia. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2015(02)
[4]基于全局QoS約束分解的Web服務(wù)動態(tài)選擇[J]. 王尚廣,孫其博,楊放春. 軟件學(xué)報. 2011(07)
[5]一種Web Service的服務(wù)質(zhì)量預(yù)測方法[J]. 邵凌霜,周立,趙俊峰,謝冰,梅宏. 軟件學(xué)報. 2009(08)
[6]一種可擴(kuò)展的Web Service QoS管理框架[J]. 邵凌霜,李田,趙俊峰,王亞沙,謝冰,梅宏. 計算機(jī)學(xué)報. 2008(08)
本文編號:3293478
【文章來源】:西華師范大學(xué)四川省
【文章頁數(shù)】:85 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
不同地域和時域的用戶調(diào)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)Figure1-1Usersinvokewebservicesunderdifferentareasandtimepoints基于上述分析,為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供個性化的QoS信息對于服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行服務(wù)
定的用戶,每一列表示特定的服務(wù),每一項(xiàng)表示特定服務(wù)上的特定用戶產(chǎn)生的歷史QoS記錄[13-14,20-23]。由于在實(shí)際應(yīng)用程序中,每個用戶通常只接觸候選服務(wù)中的有限子集,每個服務(wù)也不能被所有用戶訪問,因此得到的這個用戶-服務(wù)矩陣充滿了大量未知項(xiàng),導(dǎo)致QoS矩陣極其稀疏。其次,該用戶-服務(wù)矩陣涵蓋了龐大的用戶集和服務(wù)集之間的相互關(guān)系,因此該QoS矩陣還具備超高維性。為了準(zhǔn)確地描述具有高維性和稀疏性的QoS矩陣,高維稀疏(HighDimensionalandSparse:簡稱HiDS)矩陣常用于表述碎片化的QoS數(shù)據(jù)中實(shí)體之間的復(fù)雜關(guān)系,如圖1-2所示。圖1-2用戶-服務(wù)矩陣Figure1-2User-serviceMatrix基于LFA的QoS預(yù)測器將HiDS矩陣中的QoS數(shù)據(jù)條目作為數(shù)據(jù)源,對目標(biāo)用戶-服務(wù)矩陣建立低秩近似:1)將用戶和服務(wù)映射到相同的低維隱特征空間;2)
第2章張量非負(fù)隱特征分解方法概述7第2章張量非負(fù)隱特征分解方法概述本章主要介紹張量建模以及張量CP分解方法的基本原理,通過對模型非負(fù)限定約束,構(gòu)建NLFT模型。2.1NLFT模型介紹2.1.1構(gòu)建時變感知QoS張量模型當(dāng)執(zhí)行時變感知QoS預(yù)測時,一個用戶-服務(wù)-時間張量常被視為基礎(chǔ)的輸入數(shù)據(jù)源。由于QoS數(shù)據(jù)被定義在實(shí)數(shù)的非負(fù)領(lǐng)域,因此這個張量是被非負(fù)數(shù)據(jù)所填充,如圖2-1所示。圖2-1用戶-服務(wù)-時間的QoS張量Figure2-1User-Service-TimeQoStensor正如第一章所述,一個QoS張量通常是HiDS的,它包含了大量未觀察到的QoS數(shù)據(jù),因此我們將目標(biāo)張量定義如下:定義1(HiDS的用戶-服務(wù)-時間張量):I、J和K分別表示QoS數(shù)據(jù)中的用戶、服務(wù)和時間集合,定義用戶-服務(wù)-時間的目標(biāo)張量為Y|I||J||K|,張量Y|I||J||K|中的每個元素yijk表示用戶i在k時刻請求第j個服務(wù)時所產(chǎn)生的QoS數(shù)據(jù),其中i∈I,j∈J,k∈K。當(dāng)張量Y中的已知元素集合Λ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未知元素集合Γ,則張量Y是HiDS的。為了抽取張量Y中的隱特征,本文采用CP分解將張量Y分解為R個秩一張量:A1,A2,A3,…,AR,R為目標(biāo)張量Y中所需要的最少秩一張量的個數(shù)。定義2(秩一張量):Ar|I||J||K|表示一個秩一張量,它被表述為三個隱特征向量ur,sr和tr的外積:Ar=ursrtr,其中r∈R。ur,sr和tr的長度分別為|I|,|J|和|K|,通過展開它們的外積,我們得到秩一張量Ar中的元素aijk的詳細(xì)表達(dá)如下:ijkirjrkraust(2-1)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Randomized Latent Factor Model for High-dimensional and Sparse Matrices from Industrial Applications[J]. Mingsheng Shang,Xin Luo,Zhigang Liu,Jia Chen,Ye Yuan,MengChu Zhou. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2019(01)
[2]Toward Cloud Computing QoS Architecture:Analysis of Cloud Systems and Cloud Services[J]. Mohammad Hossein Ghahramani,MengChu Zhou,Chi Tin Hon. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
[3]Cloud Control Systems[J]. Yuanqing Xia. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2015(02)
[4]基于全局QoS約束分解的Web服務(wù)動態(tài)選擇[J]. 王尚廣,孫其博,楊放春. 軟件學(xué)報. 2011(07)
[5]一種Web Service的服務(wù)質(zhì)量預(yù)測方法[J]. 邵凌霜,周立,趙俊峰,謝冰,梅宏. 軟件學(xué)報. 2009(08)
[6]一種可擴(kuò)展的Web Service QoS管理框架[J]. 邵凌霜,李田,趙俊峰,王亞沙,謝冰,梅宏. 計算機(jī)學(xué)報. 2008(08)
本文編號:3293478
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