张伟[1]2003年在《作为计算机网络自相似业务量数学模型的分数布朗运动》文中进行了进一步梳理近十年来，大量研究表明在许多不同的计算机网络环境中，网络业务量具有长程依赖和自相似属性。这些新发现的网络业务量行为特征与传统业务量模型行为特征有极大的不同——传统业务量模型一般假定指数递减的相关结构的存在，这意味着随着时间聚合时间序列将演变为白噪音，即时间相关性渐进地消失了。这一发现极大地改变了网络究状况。计算机网络业务量长程依赖性和自相似性研究过程中，分数布朗运动占有重要地位。本文将介绍长程依赖和自相似在计算机网络研究中的历史状况，相关数学概念，给出了基于分数布朗运动的计算机网络业务流呈现长程依赖和自相似属性的数学和物理解释，讨论分析分数布朗运动随机序列生成方法。
韩忠玲[2]2008年在《分形高斯噪声Hurst参数估计的实验评价》文中指出网络业务量是网络测量、网络行为学、网络接入控制、网络性能分析等研究方向的关键部分。随着包括计算机通信网络的高速发展,以及新的应用如视频点播技术(Video On Demand,VOD),网络电话(Voice over Intemet Protocol,VOIP)的出现,网络的突发业务流量急剧增加,网络的业务量特性也呈现出与传统的业务量模型极为不同的性质,给网络业务量特性的研究和分析带来了新的挑战,同时也为网络业务量特性的研究开辟了新领域。由于自相似模型能够更加真实地描述网络传输的特性,因此通过生成具有自相似性的流量的仿真研究是网络业务量研究的一个重要方面。本文第一章介绍了课题的背景以及国内外对自相似流量的研究现状;第二章介绍了传统网络业务模型中较为典型的网络流量模型、自相似、长相关的数学定义以及常见的自相似业务模型。在第叁章中给出了自相似业务量产生算法的分类以及各类较为突出的几种算法的详细说明及其实现。在第四章,论文对现有的比较经典的Hurst参数估计算法做出了实验评价。首先检验了各种算法识别自相似序列的能力;其次从准确性、一致性、运算复杂度以及运算时间对这些算法做出了综合的比较;最后讨论了周期信号、高斯随机信号以及序列的相关结构对各种算法的影响。第五章在MATLAB的GUIDE平台上开发了FGN随机数据仿真与Hurst参数估计系统,这样做有利于我们今后更快、更方便的生成FGN序列以及估计Hurst参数。本文的主要贡献有:(1)在MATLAB环境下对几种FGN序列生成算法进行了仿真与分析;(2)对Hurst参数估计的八种方法进行了系统的比较,通过对它们的精确度、计算复杂度以及一致性进行了比较;(3)对影响Hurst参数估计的一些因素进行了深入的研究,能够更快、更准确的估计Hurst参数;(4)在MATLAB的GUIDE平台上开发了FGN随机数据生成和Hurst参数估计系统。
秦明伟[3]2015年在《片上网络（NoC）业务量建模方法及应用研究》文中研究说明随着半导体集成电路的飞速发展,片上组件数量不断增长,总线通信结构成为芯片设计的瓶颈,为了解决复杂的片上通信问题,业界提出了基于数据包的片上网络通信架构。由于片上通信网络(Network on Chip,No C)的性能高度依赖于实际业务量,因此准确的业务量模型对于网络拓扑、协议及性能评估有重要意义。然而实现实际应用需要时间,且缺乏灵活性,在No C设计初期常常采用基于数学理论构建的分析业务量模型进行评估。本文以片上网络业务量建模方法及应用为研究课题,重点研究了基于自相似理论的No C业务量估计与生成方法、基于多分形理论的No C业务量估计与生成方法、基于拓扑的No C全局业务量建模方法和分形业务量下的缓存优化配置技术等。本文的主要研究内容及贡献如下:论文第二章在分析自相似过程定义及性质的基础上,完成了基于R/S、聚类方差、周期图、Whittle和小波等估计理的No C自相似业务量估计方法设计与性能分析;在论证No C业务量具有自相似特性的基础上完成了No C业务流自相似性形成原因分析;分别提出了基于随机中点置换的No C改进自相似业务流生成方法ISTG-RMD和基于傅里叶变换改进任意分布自相似业务量生成方法IAMDSTG-FT,实验表明,ISTG-RMD和IAMDSTG-FT都能准确的产生自相似No C业务数据流,且IAMDSTG-FT算法能够控制No C自相似业务流的自相关函数衰减变化,从而更加准确的模拟实际No C业务流。论文第叁章在分析多分形过程定义及性质的基础上,完成了基于多小波分解与估计的No C多分形业务量多重分形谱估计算法设计与仿真验证,为No C设计者提供多分形业务量特性分析工具;基于多分形小波模型,提出了一种No C多分形业务流生成方法,解决了No C设计实现性能评估中的多分形业务流生成问题;通过实验分析论证了多分形业务量模型在No C业务流局部突发性描述上的优势;完成了基于FPGA的通用No C业务流模拟源设计实现,证明了模拟源的准确性,能够满足No C设计者仿真与测试评估中对No C业务流生成的需求。论文第四章在分析常用No C拓扑结构的基础上,结合自相似和多分形数学理论,完成了MPSo C实现的微观电路结构中常用处理算法对业务流特性影响的建模与仿真分析,得到了6个明确的业务流特性变化结论,为No C设计者进行业务流分析提供参考;结合自相似业务量理论提出了基于统计的脉动处理结构No C业务流特性变化模型SUPFTM,实验表明,该模型能够准确的刻画脉动处理结构下业务流自相似指数的变化;结合No C实现拓扑结构提出了基于节点的多任务No C全局分形业务量模型,为No C设计评估中的业务模拟提供解决方案。论文第五章在对No C路由器结构进行分析的基础上,论证了路由器输入通道缓存优化的必要性;提出了一种自相似业务量下的缓存配置优化方法,实验表明,该优化方法能够极大的降低No C路由器输入通道数据包排队服务等待时间;基于两种关键路径提出了关键路径下的No C缓存配置优化算法,实验表明该算法能够有效降低关键路径上数据包的排队时延。论文第六章基于自适应通信接收机对高速复杂实时信号处理技术及实现架构的需求,在对接收机进行任务划分及任务业务流间数据率、自相似性初步估算的基础上,完成了接收机的No C架构MPSo C实现中缓存优化配置策略初步设计,具有一定的参考价值。
张毅[4]2005年在《网络业务量层迭特性的分析与建模》文中研究说明自从1993年W．E．Leland等人正式将分形学中“自相似”的概念引入通信领域的网络业务量研究中，由此而发展起来的用尺度伸缩(scaling)特性来表征业务量的思路为网络理论的发展开辟了崭新的空间。同时，这也对网络性能的分析，服务质量的控制，以及网络设计产生了，并将继续产生深远的影响。十余年的研究和探索揭示了诸如自相似、长程相关(LRD：long-range dependence)、重尾分布、多分形等重要的网络业务量特性。而随着网络业务内容和网络整体构架的发展，这些特性是否存在?或者发生了怎样的变化?因此，确认、定量和建模那些网络业务量中不变或缓慢变化系统特性的业务量表征工作仍然十分重要。 整个Internet网络有着巨大的复杂性，并且其复杂度在不断增加。这使得愈来愈多的研究者认为应该用描述复杂系统(如湍流)的动力学理论来刻画业务量。无穷可分层迭(IDC：infinitely divisible cascades)模型(简称：层迭模型)正是此理论的新兴内容。这里层迭概念出自对二项测度构造中反复迭代过程的形象描述。本文就致力于用此模型来探索业务量的表征，主要内容包括了层迭模型的判定、分析、估计和合成。 随着网络技术的不断发展和更新，许多研究者投入到分组网络业务量的研究之中，并根据各自的学术背景提出了各种业务量表征的概念和模型。本文在第二章较为全面地总结了这些概念和定义，探究其理论依据、本质内涵和相互联系。由此归纳出业务量表征的两条主线：一是点过程、更新过程和随机游动及其衍生的传统概率论和排队论方法。Markov序列/过程派生的模型也可以归入此类。另一条线则是自相似，多分形，到IDC等分形学中尺度伸缩(scaling)过程(简称尺度过程)的逐步拓展。自相似是多分形的特例，而多分形又是IDC的特例，因而本文将叁者看作层迭模型的叁种类型。并且将尺度过程与层迭模型相等同。以上业务量表征第一主线能直观表现分组的产生或到达，反映了业务量“面”的内容；而本文认为尺度过程一线能真正定义了业务量各时间尺度间的本质关系，并且反映协议栈、网络结构等“质”的内容。另外，本文将LRD性、1/f性、重尾分布和回归模型等概念列为以上主线的补充。 本文的第叁章研究层迭模型叁种类型的判定方法。以往多种时域上自相似
柳湘月[5]2003年在《基于阈交理论的自相似网络业务控制研究》文中进行了进一步梳理随着计算机通讯业务的日益发展，提供业务服务质量保证(QoS)成为一个重要的研究方向，而网络拥塞检测和控制是保证(QoS)的关键技术. 在网络业务性能评价的研究过程中，网络业务传统模型如fluid-flow模型、packet-train模型、Markov-modulated Poisson过程、批到达Markov过程等所描述的业务序列具有短时相关性(short range dependence)，当时间标度增加时，统计上单位时间内到达的数据包将趋于白噪声. 近年来，各国研究人员对以太网业务和VBR视频业务的研究结果表明：实际网络业务普遍存在统计上的自相似性，具有长相关性(long range dedendence). 由于传统业务模型描述能力的欠缺，他们引入了如分数布朗运动、FARIMA过程等模型，Duffield提出了在长相关业务FBM下应用大偏差(Large Deviztion)分析队列长度尾分布性质的方法. 但由于其业务模型相当复杂，这使得基于业务模型预报的网络控制因计算的繁杂而变得相当困难.由于网络性能评价中，通过优化带宽分配解决拥塞和溢出等问题时，我们更关心的是网络业务超出某一阈值的情况，而阈值以下的业务显然与要解决的问题关系不大. 因此我们提出采用阈交的方法，该方法可以不考虑业务的概率分布，避开业务模型数学处理的困难，是一种可行的新方法. 作为一种阈交问题，有关阈值选取的研究是重要的. 通过对阈值选取的研究，我们就可以在一定范围内近似估计出网络业务到达这一随机数据超阈值部分在整体网络随机数据中所占的比例，及其对网络拥塞的影响，从而使网络业务在保证服务质量的同时尽可能的减少缓存区，以达到节省空间的目的，实现合理的资源配置.本文提出采用方差分析的方法构造一个阈值的能量函数，并研究了超阈值能量函数的性质. 并以pAugTL.1s(3000多个数据)和pAugTL.100(30000多个数据)为例进行实证分析，进而得出规律，为阈值的选取提供一定的依据.在此基础上，我们进行了阈交理论应用于网络控制的可行性研究，并与基于预报的控制理论进行对比，结果表明该理论可以更好的满足实时控制的要求. 同时我们还给出基于阈交理论的一个动态带宽分配算法，以完成对实际业务进行实时控制的目的.
陈振江[6]2006年在《自相似随机过程及其在通信中的应用》文中研究说明最近的研究使人们对网络流量的认识发生了显着的变化，数据流并不像人们想象的那么平稳，而是具有很强的突发性。在高速网络中对数据流量的大量研究表明：传统的短相关模型已经很难适应当前通信网的发展，而自相似模型由于它具有长相关性和方差慢衰减特性，在此模型上得出的仿真结果与实际结果比较接近，符合当前数据通信的统计特性，因此能够描述自相似性的流量模型得到了深入的发展。 自相似性是真实网络业务的重要特性，它给网络的性能带来一些以前估计不到的影响，它能准确给出网络中业务流量的排队性能和延迟，较之短相关性，更能准确地给出排队分析，尤其在网络处于重载时，这对实际网络设计很有帮助，并且在以后的通信研究中会发挥更重要的作用。 基于上述原因，论文首先比较详细地介绍了自相似过程的基本概念以及理论上的证明；其次，讨论了网络自相似流量的特性及其相关模型，并总结了自相似流量的相关结构在流量预报中的应用；最主要的是，论文首次总结了自相似过程在CDPD网络、CERNET网络、TELNET客户端以及中国移动GPRS网络中的各种应用，从而说明了业务流具有本质上的自相似特性，深入了解它，对于分析与改善网络性能是十分重要的。
陈丽静[7]2005年在《自相似性在无线数据网中的应用研究》文中研究表明随着网络技术的快速发展,网络上的业务流量越来越大,突发性越来越强,并且其协议也在不断的改进,规模也越来越大,呈现出多样化。网络应用的增长和变化对利用网络性能进行系统评价提出了的需求,并且呼唤着新的网络技术的出现。这些特征使得网络建模与仿真以及分析与改进都变得十分的重要而又困难。 通过对大量的实际网络业务流检测与分析研究表明,使用传统的Poisson(泊松)模型所得到的网络性能与实际的网络性能有很大的差异,这使得传统的Poisson模型已经不再适用。研究表明,网络流量具有明显的自相似性。 本文首先给出了自相似的定义,并且对自相似过程的一些特性进行了分析,及判断自相似序列的方法,然后列出了自相似性的一些模型,并分析了自相似性对网络的影响,指出自相似模型作为一种新的网络业务模型比传统的业务模型更精确地描述了高速网络上的网络业务的本质特性,而且它对网络的设计、控制、分析和管理能够产生巨大的影响。目前对有线网络自相似性的研究方兴未艾,但是对无线网自相似性的研究才开始起步,根据对有线网络研究的启发,本文对一个无线数据网CDPD采用方差-时间图分析法,得出无线数据网CDPD中也同样存在着自相似性现象。在此基础上,利用美国加州的Lawrence Berkeley国家实验室开发的网络模拟器Network Simulator(NS)对无线
胡玉清[8]2008年在《自相似业务流量建模与性能评价研究》文中指出大量实际测量发现网络流量具有普遍的自相似性(或长相关性),对网络业务建模、性能评价和网络控制技术产生了重要影响。传统的网络模型在描述实际网络业务时,认为网络流量具有Markov性,并在此基础上建立了以Poisson过程为主的数学描述模型,这种模型具有短程相关结构。长程相关性在多个时间尺度上存在,并且在大时间尺度上对网络时延、抖动、丢包率以及吞吐量等网络性能具有重大的影响。自相似流量建模及性能分析已成为当前研究的热点。本文深入研究自相似流量建模和性能评价问题。论文首先介绍自相似的常见定义,描述自相似过程在数学和物理上的若干特征;研究网络自相似业务的建模与流量数据生成方法,并对这些业务模型的性能进行了分析;通过仿真实验研究了自相似特性对网络性能的影响。在网络流量建模和性能分析方面,目前提出的流量模型较多,本文集中精力重点研究了基于FBM和FARIMA的流量建模和网络性能评价。首先通过数学建模,推导出基于模型的理论分析结果,然后通过OPNET仿真来验证理论分析结果,以测试现有自相似业务模型的精确度及其适用范围,找出适合于刻画各种不同应用特性的自相似业务模型。文中利用能够反映自相似特性的FBM模型,采用G/D/1排队模型研究了自相似性对网络性能的影响,讨论了在Norros给出的缓冲区溢出概率公式的基础上,FBM模型为输入时,网络性能指标的解析公式。通过理论分析与仿真相结合的方法研究了包丢失概率、平均时延、队列长度等性能指标随Hurst系数、缓冲区长度、利用率、方差和负载等模型参数的变化情况,发现除了Hurst系数外,缓冲区长度、利用率、方差和负载等参数对系统的性能也存在重要的影响,有的影响甚至比Hurst系数还要大,传统的只考虑Hurst系数的性能评价方法既不全面,有时还可能会发生误导。研究结果还发现,FBM模型性能具有明显的时间尺度特性,长短时间尺度的性能支配因素不同,它们之间存在状态转变或突变。实际网络测量还显示,网络业务同时呈现长相关和短相关特性,长短相关对网络的性能产生了极大的影响,因此建立可以能够同时描述长相关和短相关特性的网络业务模型是个重要的问题。文中给出了利用FARIMA模型进行建模、拟合实际网络流量的方法和参数估计的具体步骤,研究了长短相关对网络性能的影响。研究表明:FARIMA模型可以较精确地拟合实际业务的长相关和短相关;当缓存较小时,网络性能将由短相关特性支配,而且随着缓冲区增加时,长相关业务下系统的衰减要比短相关模型下的衰减方式慢,这些发现对今后网络设计性能研究具有重要的参考价值。
张鹏[9]2007年在《分数阶高斯噪声随机数据仿真系统的设计与实现》文中提出现今社会，随着叁网合一技术的实施以及网络视频业务的发展，网络的突发业务流量将急剧的增加，使得基于传统的PSTN流量的特征不再适合当前的网络流量的分析，采用“自相似”或“长相关”模型更适合于描述网络业务的真实情况。另外，随着研究的不断深入，能够建立模型并自主产生可控的自相似数据源，这样既可以提高研究的效率，也可以摆脱被动测量带来的不确定性。本文关注于自相似随机信号数据的发生，利用特定的随机数据模型可以合成自相似随机序列。产生的数据序列具有随机性，自相似性，长相关性等等，因此在后面的章节中，我们将陆续介绍数据的随机性检验，数据的自相似性分析以及数据的相关性分析等。分数阶高斯噪声(FGN)模型是一种快速、有效的自相似网络流量模型，本文对FGN模型进行了深入研究，并用计算机进行了仿真合成及验证。本论文首先讨论了现有网络流量中的自相似现象和建模的主要工作。然后介绍了自相似及FGN的数学涵义，接着给出了现今几种常见的FGN随机数据生成算法的研究成果，随后在MATLAB环境下对几种生成算法进行了仿真与分析，并结合统计学的知识以及自相似过程的特点验证了实验中叁种算法的MATLAB生成数据的可信性，最后在MATLAB的GUIDE平台上开发了FGN随机数据仿真与分析系统，这样做有助与我们今后更快速、更方便的在计算机上完成FGN随机数据模型随机数据的产生、存储以及统计分析。在文章结尾附有叁种算法及其统计检验的MATLAB源程序。
张意帆[10]2013年在《基于自相似理论的虹桥机场软交换网络流量建模及其应用研究》文中认为以软交换技术为核心技术的下一代网络NGN（Next GenerationNetwork）是一张集合了传统语音、数据传送、视频及多媒体等多种类型的业务，以IP网络为承载平台，为用户提供综合型服务和用户体验的基础通信网络。这种网络核心技术的变革使得基于传统PSTN程控网络的流量模型（类似泊松模型、高斯模型等）无法在此类网络场景下准确地描述网络流量所具有的特征。这类网络中的流量具有自相似的结构，并在大时间尺度上具有突发性，因此利用自相似理论去研究分析网络流量就成为一个非常热门的主题。本文首先介绍了网络流量自相似模型的基本概念，然后对虹桥机场软交换网络的网络流量建模进行了研究。本文利用ZTE NetNumen31网管软件对虹桥机场软交换网络的原始网络流量进行了大量的真实数据采集，并基于经典的R/S-AL方法，计算并分析了真实网络流量数据的Hurst参数和自相似属性，证实了软交换网络流量的统计特征是具有自相似性的。在此基础上，设计并实现了用于虹桥机场软交换网络流量分析的HASN-FARIMA数学模型（Hongqiao Airport Soft-switch Network–FARIMA），详细介绍了建模的基本步骤、演算方法，并采用MATLAB软件进行了建模仿真和流量预测实验，通过与测量得到的实际流量进行比对，证明本文构建的网络流量模型可以有效地反映真实网络流量特征。随后，本论文对HASN-FARIMA网络流量模型的实际应用展开进一步研究，基于模型实现了虹桥机场软交换网络与电信中继互联的话务量预测，分析了现网中TG/SG设备冗余度配置；提出了软交换网络对IP承载网络的网络性能要求，对目前空管行业内较常见的四种异地传输链路是否适用于华东程控联网进行了分析，对华东程控联网的多个异地节点的网络流量进行了预算，分析了不同网络流量对异地传输链路选择的影响；分析了虹桥机场软交换网络中彩铃业务的网络流量组成，预测了发展彩铃业务所可能产生的网络流量。各项实验仿真结果表明，基于自相似理论建立的HASN-FARIMA网络流量模型具有广泛的扩展性，可有效地分析网络性能，帮助更好地实现网络资源的动态调度，具有较好的理论价值和实际应用前景。
参考文献：
[1]. 作为计算机网络自相似业务量数学模型的分数布朗运动[D]. 张伟. 山东科技大学. 2003
[2]. 分形高斯噪声Hurst参数估计的实验评价[D]. 韩忠玲. 华东师范大学. 2008
[3]. 片上网络（NoC）业务量建模方法及应用研究[D]. 秦明伟. 电子科技大学. 2015
[4]. 网络业务量层迭特性的分析与建模[D]. 张毅. 电子科技大学. 2005
[5]. 基于阈交理论的自相似网络业务控制研究[D]. 柳湘月. 天津大学. 2003
[6]. 自相似随机过程及其在通信中的应用[D]. 陈振江. 北京邮电大学. 2006
[7]. 自相似性在无线数据网中的应用研究[D]. 陈丽静. 四川大学. 2005
[8]. 自相似业务流量建模与性能评价研究[D]. 胡玉清. 西南交通大学. 2008
[9]. 分数阶高斯噪声随机数据仿真系统的设计与实现[D]. 张鹏. 华东师范大学. 2007
[10]. 基于自相似理论的虹桥机场软交换网络流量建模及其应用研究[D]. 张意帆. 上海交通大学. 2013
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