基于分形布朗運動模型的網(wǎng)絡性能分析.pdf

1、最近十多年的大量研究結(jié)果表明不論網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)與流量類型如何，網(wǎng)絡流量中都存在統(tǒng)計自相似性或長相關特性。網(wǎng)絡流量自相似性的發(fā)現(xiàn)對網(wǎng)絡流量建模、性能評價和網(wǎng)絡控制技術(shù)的研究產(chǎn)生了重要影響，傳統(tǒng)的Poisson或Markov流量模型都不能有效地刻畫所觀察到的流量特性。為了真實地描述網(wǎng)絡流量的特性，需要建立新的能夠刻畫網(wǎng)絡流量自相似特性的模型。 本文首先介紹網(wǎng)絡中的自相似現(xiàn)象，接著給出了自相似的常見定義，分析了自相似過程在數(shù)學和物理上

2、的若干特征，并對估算Hurst系數(shù)的各種方法進行了詳細描述。在已有的流量模型中，分形布朗運動(FBM)過程是最簡單、最易于求解的自相似流量模型，本文對FBM的常見定義、性質(zhì)及數(shù)據(jù)生成方法進行了詳細分析。 目前有關FBM模型的性能分析結(jié)果比較少，文獻[29]僅給出了有限緩沖區(qū)條件下的性能指標計算公式。本文詳細研究了基于FBM模型的流量建模及其性能評價，在Norros給出的緩沖區(qū)溢出概率公式的基礎上，推導出了無限緩存條件下平均隊列長

3、度、隊列長度方差、平均時延、時延抖動和有效帶寬的計算公式。在此基礎上，結(jié)合文獻[29]推導出的有限緩存條件下各性能指標的計算公式，利用MATLAB對網(wǎng)絡的各項性能指標進行理論分析。 為了更好地分析自相似流量排隊模型的性能，驗證理論分析結(jié)果，建立了基于流量驅(qū)動的仿真模型來對網(wǎng)絡進行仿真分析。針對現(xiàn)有基于FGN頻譜進行快速Fourier逆變換生成FBM數(shù)據(jù)方法的不足，提出四種解決方案，并對這四種方法進行了詳細的分析比較。利用實測流量

4、數(shù)據(jù)和FGN產(chǎn)生的合成數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型，對各種條件下網(wǎng)絡的各項性能進行了全面的分析。 最后對各網(wǎng)絡性能指標的數(shù)學分析結(jié)果和仿真分析結(jié)果進行了分析比較，進一步驗證推導出的各網(wǎng)絡性能指標計算公式的正確性。文獻[48]初步分析了影響網(wǎng)絡性能的因素，本文通過研究包丟失概率、平均時延、時延抖動、有效帶寬等性能指標隨Hurst系數(shù)、緩沖區(qū)長度、鏈路容量、利用率等模型參數(shù)的變化情況，進一步分析了流量特性參數(shù)Hurst系數(shù)、方差系數(shù)及網(wǎng)絡服務系