通信网流量的自相似性研究

发布时间：2019-11-04 07:37

【摘要】：近年来，随着网络研究的深入和测量技术的发展，不断有研究人员对传统网络业务模型，即泊松模型等的有效性提出质疑。大量网络数据的测量结果表明，真实的网络业务具有统计上的自相似性，即长相关特性，这一结论打破了原有的网络流量是短相关的基础性假设。传统的网络模型在描述实际网络业务时，忽略了这个重要的特性，不能真实地刻画网络业务的情况。因此，自相似业务的成因、建模及对网络性能的影响等已成为国内外研究的热点问题。在自相似流量特性的研究方面如今仍存在许多问题。首先，传统的模型面临着简单性与准确性的折中问题；其次，近年来的自相似网络特性研究多是单纯的仿真研究，极少有针对真实网络来进行数据特性分析的；另外，没有全面研究不同的网络传输协议对自相似网络的影响。本文深入研究网络自相似业务仿真和性能评价问题。论文对自相似的定义、性质等进行了介绍，从多方面对自相似过程进行阐述；研究了几种经典的对网络业务进行自相似建模的方法，分析了各种建模方法的优缺点；利用NS2研究了自相似特性与网络协议及网络性能之间的各种关系；将网络试验平台应用于自相似流量研究中，完善了一系列研究分析方法，并对实际流量特性进行研究分析。本文的创新内容及主要工作如下：（1）首先，本文介绍了自相似过程的定义及性质，分析了网络自相似现象产生的原因。在此基础上，介绍了几种典型的网络业务自相似建模的方法，，以及度量网络自相似程度大小的算法，主要有聚类方差法、R/S分析法、Whittle法等。（2）本文采用国际上比较通用的仿真软件NS2，重点阐述了自相似流量的生成及自相似性对网络性能的影响。不仅考虑网络的应用层，同时考虑了网络的传输协议。经过仿真模拟发现，网络协议对网络自相似性的影响很大，同时也使网络性能，诸如丢包率、时延等发生了变化。（3）通过利用IPCop软件路由器搭建小型局域网，获取实际网络运行中的数据，通过一系列的数据处理、分析方法最终实现对实际网络中的流量性质的研究。试验结果证明，实际网络中的流量自相似性与网络状态有关；同时，不同的网络拥塞控制机制也会影响网络的自相似性。
【图文】：

聚合过程,网络流量

自相似流量生成模型在对网络流量自相似性的研究中，大多数采用的是仿真实验及分析法。因生成符合仿真实验需求的、具有自相似特性的网络流量[26]就成了当今的之一。经过长期的研究，人们逐渐建立了多种可靠的、能够反映流量特流量模型[27][28][29]，下面对其做一简单介绍。.1 ON/OFF 模型ON/OFF 模型[15]是最常使用的自相似网络流量模型之一，它具有 N 个独源 ( ), [1, ]iX t i N，对于每一个流量源来说，都含有两个不同的状态，分和 OFF 来表示。当网络处于 ON 状态时，我们认为网络中是有数据包发送ON 周期的长短表示数据包的传输时间；当网络处于 OFF 状态时，认为有数据包发送，即 OFF 周期的长短表示的是数据包的传输间隔。图 2.1 ON/OFF 源个数为三的聚合过程。

拓扑结构图,自相似流量,自相似,平均时间

图 3.1 仿真拓扑结构图中，我们通过设置以下重要参数来产生自相似流量：e 值：它是 Pareto 分布的形状参数，常用表示，用 NS2 基于 ON/OFF 模型产生的自相似流量的自相似仅与有关，其关系可用关系式 H (3 ) 2表示。_time ：它是 ON 期的平均时间大小。time：它是 OFF 期的平均时间大小。：它是 ON 状态时期的数据包发送速率，单位是 kb时间图法分析 Hurst 参数流量特性的目的是依此对网络流量进行控制，从而合程中，我们迫切想要找到一个合适的参数来刻画网络过大量研究，人们发现 Hurst 指数是衡量自相似强弱rst 指数的大小，我们既可以判断所检查序列是否具有相似程度的强度。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.06

【引证文献】