基于層析成像技術(shù)的虛擬試驗網(wǎng)絡(luò)測量方法研究.pdf

1、虛擬試驗技術(shù)憑借其低成本、低風(fēng)險等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于武器裝備研制生產(chǎn)過程中,成為軍工試驗與測試領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。在基于虛擬試驗技術(shù)構(gòu)建的系統(tǒng)中,時空一致性決定了系統(tǒng)的公平性和正確性,是試驗結(jié)果真實有效的保證。為提高虛擬試驗過程的時空一致性,需要實時獲取網(wǎng)絡(luò)當前的性能參數(shù)和拓撲結(jié)構(gòu)信息,以此為依據(jù)及時調(diào)整實體在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的部署,優(yōu)化虛擬試驗系統(tǒng)的整體性能。因此,虛擬試驗網(wǎng)絡(luò)測量是改善虛擬試驗系統(tǒng)整體性能的基礎(chǔ),而測量方法的實時性是保證虛擬試驗真

2、實性和有效性的前提條件。
　　隨著虛擬試驗技術(shù)的發(fā)展,廣域、跨系統(tǒng)邊界和虛實結(jié)合的試驗?zāi)Ｊ绞沟锰摂M試驗網(wǎng)絡(luò)具有異構(gòu)化和非協(xié)作等特點,傳統(tǒng)的直接測量模式難以滿足虛擬試驗網(wǎng)絡(luò)測量的需求。近年來,國際上多個研究機構(gòu)提出的網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)以端到端模式解決網(wǎng)絡(luò)的非協(xié)作測量問題,成為網(wǎng)絡(luò)測量領(lǐng)域的研究熱點。目前,網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)的研究主要針對互聯(lián)網(wǎng)測量而開展,所關(guān)注的重點在于提高大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的測量精度,現(xiàn)有的方法難以滿足虛擬試驗網(wǎng)絡(luò)測量

3、的實時性需求。針對上述問題,本文在網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)框架下,從虛擬試驗網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化相關(guān)的參數(shù)(丟包率和時延)測量和拓撲結(jié)構(gòu)估計兩方面進行研究,力求提高測量效率(實時性)和測量精度,降低測量過程造成的網(wǎng)絡(luò)負載,具體內(nèi)容如下:
　　在網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)框架下,端到端測量路徑的數(shù)量決定了測量的效率和網(wǎng)絡(luò)負載情況,而完成端到端測量所需要的最少路徑數(shù)量等于路由矩陣的秩。針對現(xiàn)有的鏈路丟包率測量方法存在的測量效率較低、測量過程易造成較大網(wǎng)絡(luò)負載和

4、測量精度不高等問題,本文提出一種基于最小覆蓋集的鏈路丟包率測量方法。該方法在端到端測量之前首先通過最小覆蓋集測量尋找網(wǎng)絡(luò)中的正常鏈路,化簡路由矩陣,縮小路由矩陣的秩,減少端到端測量所需要的路徑數(shù)量;隨后采用線性方程組和Gibbs采樣相結(jié)合的方法求解網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部鏈路的丟包率,改善由于采用高斯模型描述網(wǎng)路鏈路報文傳輸概率導(dǎo)致測量精度降低的問題。仿真實驗結(jié)果表明,該方法可以有效提高鏈路丟包率的測量效率和測量精度,降低測量過程造成的網(wǎng)絡(luò)負載。

5、>　　在離散時延模型下,端到端路徑時延分解后的基本計算單元數(shù)量越少,鏈路時延分布測量方法的計算速度越快。針對現(xiàn)有的基于離散時延模型的網(wǎng)絡(luò)鏈路時延分布測量效率較低,且在測量精度和計算時間方面相互制約的問題,本文提出一種基于層次分解的鏈路時延分布快速測量方法。該方法按照網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的層次對端到端路徑時延進行子樹分解,以子樹時延作為基本計算單元進行鏈路時延分布的計算。由于子樹時延是子樹所包含鏈路的時延組合,因此將端到端路徑時延分解到子樹時延后

6、的基本計算單元數(shù)量顯著少于分解到鏈路時延后的基本計算單元數(shù)量,使得該方法的計算速度得到顯著提升。仿真實驗結(jié)果表明,該方法可以在保持現(xiàn)有EM算法測量精度的條件下,有效縮短測量時間,提高鏈路時延分布的測量效率。
　　通過對現(xiàn)有的深度優(yōu)先搜索下的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)估計方法的分析,發(fā)現(xiàn)在對目的節(jié)點進行深度優(yōu)先搜索排序的過程中,參考節(jié)點的選取決定了拓撲結(jié)構(gòu)估計的效率。針對現(xiàn)有的單播測量模式下的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)估計方法效率和準確性較低的問題,本文提出一

7、種高效的單播網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)拓撲結(jié)構(gòu)估計方法。該方法利用探測包中的TTL信息選取參考節(jié)點對目的節(jié)點進行深度優(yōu)先搜索排序,減少單播測量中所需的背靠背包對數(shù)量,提高拓撲結(jié)構(gòu)估計的效率;在拓撲結(jié)構(gòu)計算過程中,根據(jù)鏈路加性特征量的估計值實時修正判定閾值,使其對初始判定閾值的選擇具有自適應(yīng)性,解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部鏈路參數(shù)未知時的判定閾值選擇問題。仿真實驗結(jié)果表明,該方法具備較高的拓撲結(jié)構(gòu)估計效率,并且在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部鏈路性能參數(shù)未知的情況下仍然具有較高的拓撲結(jié)構(gòu)估計