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《北京邮电大学》 2010年
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互联网流量、时延性质及预测模型研究

孙韩林  
【摘要】: 互联网早已成为现代社会的基础设施之一,深刻地改变着人们的生活。近年来,新的网络应用如VoIP、IPTV等不断出现,这些应用通常有更高的网络服务质量需求。但传统上互联网只提供尽力而为的服务,如何在不提供服务质量保证的网络上实现网络服务质量的保证就成为一个亟待解决的问题。解决网络服务质量问题,首先需要了解网络的运行状态,这主要通过网络测量技术实现;进而根据测量的网络状态对网络实施控制,以使网络运行在期望的目标状态。另一方面,网络测量的结果是海量的测试数据,其中也包含了网络运行的内在规律。通过分析测量数据,发掘蕴含在其中的规律,可以对网络设计、网络质量评估、服务质量保证等提供有效的指导。流量和端到端时延是两个重要的网络性能指标,本文把侧重点放在流量和端到端时延数据的尺度特性分析以及预测模型研究上,主要工作包括: (一)分析了校园网流量的尺度特性。网络流量的自相似、多重分形等尺度特性的发现,使人们对网络的运行规律有了更深入的认识。然而,以往的研究中,关于网络流量是否存在多重分形的结论并不一致。原因有二:一是所分析的流量数据不同;二是所使用的分析方法不同,或对同一方法使用的严谨程度不同。本文用更为可靠的尺度分析法,多重分形消除趋势波动分析(MFDFA),分析了校园网流量在细时间尺度上(约1秒以下)的分形特性,提供了网络流量序列存在多重分形的较可靠证据。此外,流量多重分形来源的分析表明,流量序列有复杂的内部结构。通常多重分形源于时间序列的两种性质:(1)时间序列具有宽的概率密度函数;(2)时间序列的不同大小的波动具有不同的长程相关性。但这两种因素无法完全解释流量序列存在的多重分形现象。 (二)分析了用新陈代谢灰色模型MGM(1,1)预测粗粒度网络流量的性能,指出灰色模型的预测精度与其模型建模长度和流量序列的周期长度有关。若MGM(1,1)建模长度远小于流量序列周期长度时,预测精度较高;反之,预测精度迅速降低。因而灰色模型预测网络流量宜采用小量数据建模。本文还提出了一种基于小波变换、灰色理论以及混沌理论的综合粗粒度网络流量预测模型WGC。在WGC中,通过改进的冗余小波变换把流量分解为平滑部分和突发部分,平滑部分保留了流量序列的趋势和周期性,适合用灰色模型预测;突发部分具有混沌性,用混沌模型预测,最后重构这两部分的预测结果,得到最终的预测值。仿真结果表明WGC改善了预测的性能。 (三)分析了端到端时延的尺度特性。基于国内路径和跨洲际路径采集的端到端往返时延数据,DFA(消除趋势波动分析)分析表明时延序列的二阶尺度特性是采集路径、采集时间以及分析尺度依赖的:可能有一个、两个甚至多个尺度区间;在不同的尺度区间上,时延序列可能是长时相关或短时相关的。MFDFA分析表明时延序列在细时间尺度和粗时间尺度上都是多重分形的。类似流量序列,时延序列也具有复杂的内部结构,其多重分形的来源也不能仅用流量分析中提到的两种因素完全解释。 (四)分析了小间隔端到端时延抖动序列的混沌性质,发现忙时的时延抖动序列有小的最大Lyapunov指数,因而具有较强的可预测性。基于此,提出了用混沌模型预测端到端时延:用混沌参数—嵌入维数—自适应地确定神经网络的结构,用神经网络预测端到端时延。仿真结果表明混沌模型能有效地预测时延。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP393.06

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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2 张长庚;近断层地震动的分形特性分析[D];大连理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄碧春;;灰色系统理论在建筑物变形分析中的应用[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集[C];2011年
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4 戴文战;李俊峰;;图像边缘检测新算法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 刘捷;李军亮;廖锐全;;非等间隔广义累加灰色预测模型及其应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 李俊峰;戴文战;潘海鹏;高金凤;;基于灰色系统理论的图像去噪算法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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8 戴文战;李燕;杨爱萍;;基于遗传算法的灰色Verhulst模型的改进研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 廉同辉;王金叶;;基于灰色关联的自然保护区居民旅游感知研究——以广西猫儿山自然保护区为例[A];2012中国旅游科学年会论文集[C];2012年
10 赖于民;李瑞光;杨映明;;产业技术路线图评价机制研究[A];第七届中国科技政策与管理学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓辉;中国产业结构的动态投入产出模型分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谢忠玉;电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 赵昕;海洋灾害补偿基金设计研究[D];中国海洋大学;2010年
5 董凤娟;注水开发阶段的储层评价与油水分布规律研究[D];西北大学;2010年
6 刘强;基于复杂系统的铁路客流预测方法研究[D];中国铁道科学研究院;2008年
7 曲建军;基于提速线路TQI的轨道不平顺预测与辅助决策技术的研究[D];北京交通大学;2011年
8 李峰;网络环境下单线列车运行图编制的优化算法研究[D];北京交通大学;2010年
9 王娟;大规模网络安全态势感知关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
10 张校辉;互联网流量特性分析、建模及应用[D];解放军信息工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘慧;杏鲍菇优良杂交子的初步选育[D];华中农业大学;2010年
2 杜金龙;土地利用变化及其对生态系统服务价值影响研究[D];华中农业大学;2010年
3 刘文伍;杉木树矿井瓦斯地质规律及瓦斯预测研究[D];河南理工大学;2010年
4 王晓彬;新安井田瓦斯赋存规律研究[D];河南理工大学;2010年
5 米帅;工程项目成本管理及绩效评价研究[D];山东科技大学;2010年
6 孙明;深井底板突水判别和预测系统开发研究[D];山东科技大学;2010年
7 吴壮金;广西北部湾经济区城市土地集约利用研究[D];广西师范学院;2010年
8 王顺岩;灰色系统理论在间歇式染色中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
9 李振;网络舆情预测关键技术研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周春华;龙源;蔡立艮;晏俊伟;裴平;肖燕妮;;基于多重分形的爆破振动信号奇异性分析[J];爆破器材;2006年04期
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3 赵凤新,胡聿贤;地震动非平稳性与幅值谱和相位差谱的关系[J];地震工程与工程振动;1994年02期
4 刘启方;袁一凡;金星;丁海平;;近断层地震动的基本特征[J];地震工程与工程振动;2006年01期
5 董娣;周锡元;徐国栋;杨润林;;强震记录频率非平稳特性的若干研究[J];地震工程与工程振动;2006年01期
6 朱令人,周仕勇,杨马陵,王海涛,朱燕;地震复杂性前兆与强震多重分形谱异常[J];地震;1997年04期
7 李锰,朱令人,龙海英;形变场多重分形谱异常与强震关系研究[J];地震;2003年01期
8 于功志;关德林;段树林;李国宾;;基于多重分形的齿轮故障特征提取方法[J];大连海事大学学报;2009年01期
9 陈莹;许有鹏;尹义星;刘星才;;长江干流日径流序列的多重分形特征[J];地理研究;2008年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 邹柏贤;网络流量异常检测与预测方法研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2003年
2 刘建平;光突发交换网络边缘结点关键技术研究[D];西安电子科技大学;2006年
3 燕爱玲;河川径流时间序列的分形特征研究[D];西安理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程红霞;自相似业务流的预测研究[D];电子科技大学;2006年
2 冯海亮;基于联合神经网络的流量预测模型[D];山东大学;2007年
3 白燕;基于灰色神经网络组合模型的流量预测与评估方法研究[D];西安建筑科技大学;2007年
4 陆国浩;网络流量预测系统的研究与实现[D];苏州大学;2007年
5 胡大民;网络流量自相似特性与预测研究[D];浙江大学;2008年
6 罗维东;Internet网络流量预测[D];西华大学;2008年
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8 曹建华;基于灰色神经网络模型的网络流量预测算法研究[D];江南大学;2008年
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10 李小航;网络业务流的特性分析及预测技术研究[D];江南大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 牛大伟;王海;于卫波;米智超;郭晓;;一种适用于光突发交换网络的背景流量估计模型[J];光学学报;2012年11期
2 牛大伟;于卫波;米志超;王海;董超;赵文栋;;多目标约束下的光突发交换网络组装参数分析[J];电子与信息学报;2013年02期
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 杨虞微;左洪福;陈果;;支持向量机时间序列预测模型的参数影响分析与自适应优化[J];航空动力学报;2006年04期
9 张连芳,薛飞,王雷,刘嘉焜,舒炎泰;自相似网络业务的一个FARIMA模型[J];计算机研究与发展;2000年09期
10 邹柏贤,刘强;基于ARMA模型的网络流量预测[J];计算机研究与发展;2002年12期
【相似文献】
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1 申志伟;基于电信运营企业的互联网治理研究[D];北京邮电大学;2012年
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1 林彧;互联网网络流量统计系统[D];中山大学;2010年
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>北京邮电大学
>中山大学
相关作者
>林彧 >申志伟
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