專利名稱：一種基于探針預(yù)測的覆蓋網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于探針預(yù)測的覆蓋網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)信息化的普及，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴(kuò)大和復(fù)雜程度不斷增大，互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能僵化難題日益突出，覆蓋網(wǎng)的提出解決了這個(gè)難題。覆蓋網(wǎng)是建立在一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)頂部的虛擬網(wǎng)絡(luò)，它由主機(jī)、路由器和隧道三個(gè)部分組成，隧道是基于底層網(wǎng)絡(luò)的路徑，也是覆蓋網(wǎng)絡(luò)的邏輯鏈路；每條鏈路由底層網(wǎng)絡(luò)的若干個(gè)單跳組成，覆蓋網(wǎng)絡(luò)鏈路的特征參數(shù)如時(shí)延、帶寬和丟包率也是底層網(wǎng)絡(luò)鏈路的集合。覆蓋網(wǎng)的部署不必改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，它的屬性是可以變化的，具有很強(qiáng)的靈活性。但是隨著覆蓋網(wǎng)的廣泛運(yùn)用， 覆蓋網(wǎng)中的鏈路性能面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，鏈路擁塞時(shí)有發(fā)生。通過測量每條鏈路的狀態(tài)來判斷其是否擁塞所耗費(fèi)的成本巨大且不現(xiàn)實(shí)。如何以最小的測量和最小的計(jì)算復(fù)雜度最準(zhǔn)確地定位出擁塞鏈路成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。當(dāng)前解決覆蓋網(wǎng)絡(luò)中鏈路擁塞定位的難題主要是通過測量路徑狀態(tài)來推斷鏈路狀態(tài)。然而，當(dāng)覆蓋網(wǎng)中的終端設(shè)備比較多的時(shí)候，需要測量的路徑數(shù)目就越大，所產(chǎn)生的開銷也就隨之增加。對(duì)于一個(gè)具有η個(gè)終端節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，需要測量η2數(shù)量級(jí)的路徑的狀態(tài)才能推斷出該覆蓋網(wǎng)中的鏈路狀態(tài)。這種方法雖然在一定程度上可以確定出鏈路的狀態(tài)，但是有兩個(gè)弊端。一方面，當(dāng)覆蓋網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大的時(shí)候，所需要測量的路徑數(shù)目就會(huì)隨著覆蓋網(wǎng)中終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)目不斷增加，這對(duì)覆蓋網(wǎng)的管理帶來了巨大的成本；另一方面，由于需要測量覆蓋網(wǎng)中的路徑狀態(tài)，就需要向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送大量探針，這就產(chǎn)生了巨大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，影響了覆蓋網(wǎng)的性能。公開號(hào)為CN101170447的發(fā)明專利，公開了一種基于主動(dòng)探針的服務(wù)故障診斷系統(tǒng)及其方法，使用主動(dòng)探針有效監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)性能，保證在各個(gè)接入網(wǎng)內(nèi)使用服務(wù)的性能，當(dāng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，根據(jù)監(jiān)測到的癥狀快速準(zhǔn)確地定位出故障根源。該方案先向所監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送一定數(shù)量的監(jiān)測探針，以檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中是否有故障產(chǎn)生，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有故障產(chǎn)生時(shí)再發(fā)送一定數(shù)量的診斷探針來進(jìn)行故障定位，其具備一定的故障診斷性能。但是，這種方案需要向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送大量的探針，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜，所需要發(fā)送的探針數(shù)量就越多，這也增加了網(wǎng)絡(luò)中的流量，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載影響比較大。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種基于探針預(yù)測的網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測方法， 通過發(fā)送較少的探針實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測，以減小因網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測而對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的負(fù)載。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于探針預(yù)測的覆蓋網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測方法，其包括步驟B:從探針集合中隨機(jī)選出部分探針，計(jì)算所述部分探針的最大線性無關(guān)組，發(fā)送所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針；C 根據(jù)所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針的丟包率，計(jì)算所述部分探針中未發(fā)送探針的丟包率，并采用真值矩陣表示所述探針集合中所有探針的擁塞情況；D 對(duì)當(dāng)前真值矩陣進(jìn)行預(yù)測，得到當(dāng)前預(yù)測矩陣和對(duì)應(yīng)當(dāng)前預(yù)測矩陣的當(dāng)前參考矩陣；E 判斷是否存在上一個(gè)參考矩陣，如果存在，判斷當(dāng)前參考矩陣與上一個(gè)參考矩陣相比，發(fā)生變化的元素?cái)?shù)量是否超過第一閾值，如果超過，執(zhí)行步驟F，否則，執(zhí)行步驟G ； 如果不存在，執(zhí)行步驟F;F:根據(jù)當(dāng)前預(yù)測矩陣，選出不確定度最高的預(yù)設(shè)值個(gè)探針進(jìn)行發(fā)送，并根據(jù)所述預(yù)設(shè)值個(gè)探針的丟包率對(duì)當(dāng)前真值矩陣進(jìn)行更新，執(zhí)行步驟D ；G 根據(jù)當(dāng)前參考矩陣，輸出疑似擁塞鏈路集合。優(yōu)選地，在所述步驟B之前還包括步驟A 確定覆蓋網(wǎng)絡(luò)的探針集合。優(yōu)選地，所述步驟B具體包括步驟Bl 從所述探針集合中隨機(jī)選出三分之一的探針作為被選中的部分探針；B2:構(gòu)造一個(gè)原始矩陣，所述原始矩陣的行對(duì)應(yīng)所述部分探針中的每個(gè)探針，列對(duì)應(yīng)所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的每段虛擬鏈路，所述原始矩陣中的元素1表示當(dāng)前行對(duì)應(yīng)的探針經(jīng)過當(dāng)前列對(duì)應(yīng)的虛擬鏈路，所述原始矩陣中的元素0表示當(dāng)前行對(duì)應(yīng)的探針不經(jīng)過當(dāng)前列對(duì)應(yīng)的虛擬鏈路；B3:計(jì)算所述原始矩陣的行向量的最大線性無關(guān)組，作為所述部分探針的最大線性無關(guān)組，發(fā)送所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針。優(yōu)選地，所述步驟C具體包括步驟Cl 根據(jù)所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針的丟包率，計(jì)算所述部分探針中未發(fā)送探針的丟包率；C2:根據(jù)所述部分探針的丟包率，構(gòu)造一個(gè)非完全矩陣，所述非完全矩陣的行和列均對(duì)應(yīng)所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)，所述部分探針中的擁塞探針對(duì)應(yīng)所述非完全矩陣中的元素1，所述部分探針中的非擁塞探針對(duì)應(yīng)所述非完全矩陣中的元素0，所述探針集合中未被選中的探針對(duì)應(yīng)所述非完全矩陣中的空缺元素；C3 將所述非完全矩陣中的元素1轉(zhuǎn)換為-1，元素0轉(zhuǎn)換為1，空缺元素用0填充， 得到表示所述探針集合中所有探針的擁塞情況的真值矩陣。優(yōu)選地，所述步驟D具體包括步驟Dl 學(xué)習(xí)出當(dāng)前真值矩陣的特征向量和系數(shù)向量；D2:計(jì)算所述特征向量和系數(shù)向量的乘積，將所述乘積對(duì)應(yīng)矩陣作為當(dāng)前預(yù)測矩陣；D3 將當(dāng)前預(yù)測矩陣中大于0的元素轉(zhuǎn)換為1，小于等于0的元素轉(zhuǎn)換為-1，得到對(duì)應(yīng)當(dāng)前預(yù)測矩陣的當(dāng)前參考矩陣。優(yōu)選地，所述步驟E具體包括步驟El 判斷是否存在上一個(gè)參考矩陣，如果是，執(zhí)行步驟E2，否則，執(zhí)行步驟F ；
E2:判斷當(dāng)前參考矩陣與上一個(gè)參考矩陣相比，發(fā)生變化的元素?cái)?shù)量是否超過所述探針集合中探針總數(shù)的5 %，如果是，執(zhí)行步驟F，否則，執(zhí)行步驟G。優(yōu)選地，所述步驟F具體包括步驟Fl 從當(dāng)前預(yù)測矩陣中，選出絕對(duì)值最小的預(yù)設(shè)值個(gè)元素對(duì)應(yīng)探針進(jìn)行發(fā)送；F2 根據(jù)所述預(yù)設(shè)值個(gè)元素對(duì)應(yīng)的探針的丟包率對(duì)當(dāng)前真值矩陣進(jìn)行更新，執(zhí)行步驟D。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)值為所述探針集合中探針總數(shù)的5%。優(yōu)選地，所述步驟G具體包括步驟Gl 根據(jù)當(dāng)前參考矩陣，計(jì)算所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)中每段虛擬鏈路的疑似擁塞概率；G2:判斷每段虛擬鏈路的疑似擁塞概率是否大于第二閾值，如果是，將相應(yīng)的虛擬鏈路放入疑似擁塞鏈路集合；否則，不做處置。G3 輸出所述疑似擁塞鏈路集合。優(yōu)選地，所述步驟Gl中，計(jì)算所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)中每段虛擬鏈路的疑似擁塞概率的公式如下
權(quán)利要求
1.一種基于探針預(yù)測的覆蓋網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測方法，其特征在于，包括步驟B:從探針集合中隨機(jī)選出部分探針，計(jì)算所述部分探針的最大線性無關(guān)組，發(fā)送所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針；C 根據(jù)所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針的丟包率，計(jì)算所述部分探針中未發(fā)送探針的丟包率，并采用真值矩陣表示所述探針集合中所有探針的擁塞情況；D 對(duì)當(dāng)前真值矩陣進(jìn)行預(yù)測，得到當(dāng)前預(yù)測矩陣和對(duì)應(yīng)當(dāng)前預(yù)測矩陣的當(dāng)前參考矩陣；E 判斷是否存在上一個(gè)參考矩陣，如果存在，判斷當(dāng)前參考矩陣與上一個(gè)參考矩陣相比，發(fā)生變化的元素?cái)?shù)量是否超過第一閾值，如果超過，執(zhí)行步驟F，否則，執(zhí)行步驟G ；如果不存在，執(zhí)行步驟F;F:根據(jù)當(dāng)前預(yù)測矩陣，選出不確定度最高的預(yù)設(shè)值個(gè)探針進(jìn)行發(fā)送，并根據(jù)所述預(yù)設(shè)值個(gè)探針的丟包率對(duì)當(dāng)前真值矩陣進(jìn)行更新，執(zhí)行步驟D ； G 根據(jù)當(dāng)前參考矩陣，輸出疑似擁塞鏈路集合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟B之前還包括步驟A確定覆蓋網(wǎng)絡(luò)的探針集合。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B具體包括步驟Bl 從所述探針集合中隨機(jī)選出三分之一的探針作為被選中的部分探針； B2:構(gòu)造一個(gè)原始矩陣，所述原始矩陣的行對(duì)應(yīng)所述部分探針中的每個(gè)探針，列對(duì)應(yīng)所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的每段虛擬鏈路，所述原始矩陣中的元素1表示當(dāng)前行對(duì)應(yīng)的探針經(jīng)過當(dāng)前列對(duì)應(yīng)的虛擬鏈路，所述原始矩陣中的元素0表示當(dāng)前行對(duì)應(yīng)的探針不經(jīng)過當(dāng)前列對(duì)應(yīng)的虛擬鏈路；B3 計(jì)算所述原始矩陣的行向量的最大線性無關(guān)組，作為所述部分探針的最大線性無關(guān)組，發(fā)送所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括步驟Cl 根據(jù)所述最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針的丟包率，計(jì)算所述部分探針中未發(fā)送探針的丟包率；C2 根據(jù)所述部分探針的丟包率，構(gòu)造一個(gè)非完全矩陣，所述非完全矩陣的行和列均對(duì)應(yīng)所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)，所述部分探針中的擁塞探針對(duì)應(yīng)所述非完全矩陣中的元素1， 所述部分探針中的非擁塞探針對(duì)應(yīng)所述非完全矩陣中的元素0，所述探針集合中未被選中的探針對(duì)應(yīng)所述非完全矩陣中的空缺元素；C3 將所述非完全矩陣中的元素1轉(zhuǎn)換為-1，元素0轉(zhuǎn)換為1，空缺元素用0填充，得到表示所述探針集合中所有探針的擁塞情況的真值矩陣。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟D具體包括步驟 Dl 學(xué)習(xí)出當(dāng)前真值矩陣的特征向量和系數(shù)向量；D2 計(jì)算所述特征向量和系數(shù)向量的乘積，將所述乘積對(duì)應(yīng)矩陣作為當(dāng)前預(yù)測矩陣； D3 將當(dāng)前預(yù)測矩陣中大于0的元素轉(zhuǎn)換為1，小于等于0的元素轉(zhuǎn)換為-1，得到對(duì)應(yīng)當(dāng)前預(yù)測矩陣的當(dāng)前參考矩陣。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟E具體包括步驟El 判斷是否存在上一個(gè)參考矩陣，如果是，執(zhí)行步驟E2，否則，執(zhí)行步驟F ；E2 判斷當(dāng)前參考矩陣與上一個(gè)參考矩陣相比，發(fā)生變化的元素?cái)?shù)量是否超過所述探針集合中探針總數(shù)的5 %，如果是，執(zhí)行步驟F，否則，執(zhí)行步驟G。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟F具體包括步驟Fl 從當(dāng)前預(yù)測矩陣中，選出絕對(duì)值最小的預(yù)設(shè)值個(gè)元素對(duì)應(yīng)探針進(jìn)行發(fā)送； F2 根據(jù)所述預(yù)設(shè)值個(gè)元素對(duì)應(yīng)的探針的丟包率對(duì)當(dāng)前真值矩陣進(jìn)行更新，執(zhí)行步驟D0
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)值為所述探針集合中探針總數(shù)的5%。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟G具體包括步驟Gl 根據(jù)當(dāng)前參考矩陣，計(jì)算所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)中每段虛擬鏈路的疑似擁塞概率； G2 判斷每段虛擬鏈路的疑似擁塞概率是否大于第二閾值，如果是，將相應(yīng)的虛擬鏈路放入疑似擁塞鏈路集合；否則，不做處置。 G3 輸出所述疑似擁塞鏈路集合。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟Gl中，計(jì)算所述覆蓋網(wǎng)絡(luò)中每段虛擬鏈路的疑似擁塞概率的公式如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于探針預(yù)測的覆蓋網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測方法，涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域。所述方法包括從探針集合中隨機(jī)選出部分探針，發(fā)送其最大線性無關(guān)組對(duì)應(yīng)的探針；計(jì)算部分探針中未發(fā)送探針的丟包率，并采用真值矩陣表示所有探針的擁塞情況；D對(duì)當(dāng)前真值矩陣進(jìn)行預(yù)測，得到當(dāng)前預(yù)測矩陣和當(dāng)前參考矩陣；判斷是否存在上一個(gè)參考矩陣，如果存在，判斷當(dāng)前參考矩陣與上一個(gè)參考矩陣相比，變化的元素?cái)?shù)量是否超過第一閾值，如果是，執(zhí)行步驟F，否則，輸出疑似擁塞鏈路集合；如果不存在，執(zhí)行步驟F；F選出不確定度高的探針進(jìn)行發(fā)送，更新當(dāng)前真值矩陣，執(zhí)行步驟D。所述方法，減小了因網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測而對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的負(fù)載。
文檔編號(hào)H04L12/26GK102413021SQ20111044490
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者亓峰, 吳順安, 孟洛明, 王智立, 王穎, 芮蘭蘭, 陳興渝 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)