專(zhuān)利名稱(chēng)：一種估計(jì)丟包率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)性能估計(jì)技術(shù)，尤指一種估計(jì)丟包率的方法。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已從單純的數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展到同時(shí)支持多種類(lèi)型信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、流量與行為也在發(fā)生著根本的變化。為了成功地設(shè)計(jì)、控制和管理網(wǎng)絡(luò)，以及有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，需要準(zhǔn)確及時(shí)地了解和描述網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部特性，比如鏈路延遲，丟包率、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化等。網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)通過(guò)基于端到端測(cè)量來(lái)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部特性，網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)為目前在國(guó)際學(xué)術(shù)界備受關(guān)注的新技術(shù)之一。
網(wǎng)絡(luò)層析成像可以分為鏈路級(jí)(Link-Level)網(wǎng)絡(luò)層析成像和源-目的(OD)流網(wǎng)絡(luò)層析成像。其中，鏈路級(jí)網(wǎng)絡(luò)層析成像是指從可測(cè)量得到的路徑級(jí)(Path-Level)數(shù)據(jù)中估計(jì)出網(wǎng)絡(luò)鏈路級(jí)的參數(shù)，比如丟包率，延遲分布等。目前，鏈路級(jí)網(wǎng)絡(luò)層析成像技術(shù)的研究主要集中在對(duì)丟包率、延遲分布及帶寬參數(shù)的估計(jì)。其中，網(wǎng)絡(luò)丟包率信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程師能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制，對(duì)于因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISPs，Internet ServiceProviders)決定網(wǎng)絡(luò)代價(jià)策略非常重要，因此，網(wǎng)絡(luò)鏈路級(jí)丟包估計(jì)作為網(wǎng)絡(luò)層析成像重要研究部分，業(yè)界已開(kāi)始在這方面進(jìn)行研究。
網(wǎng)絡(luò)鏈路級(jí)丟包估計(jì)中，其中一種方法是采用最大似然估計(jì)方法來(lái)估計(jì)多播樹(shù)的鏈路丟包率，該方法能夠很好地對(duì)鏈路級(jí)丟包率進(jìn)行估計(jì)，但是存在以下兩點(diǎn)缺陷(1)Internet中仍然有很大一部分并不支持網(wǎng)絡(luò)級(jí)的多播，這樣上述方法是不適用的；(2)路由器對(duì)多播和單播的處理是不同的，因此，通過(guò)多播包觀察到的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部特性與通過(guò)單播觀察到的有很大的不同，從而上述多播估計(jì)獲得的鏈路丟包率不能真實(shí)反映實(shí)際網(wǎng)絡(luò)特性。
針對(duì)上述估計(jì)多播樹(shù)的鏈路丟包率的缺點(diǎn)，業(yè)界公認(rèn)的一種方法是單播鏈路丟包率估計(jì)方法使用單播背靠背探測(cè)包對(duì)，來(lái)測(cè)量路徑的丟包率，然后通過(guò)求解最大似然方程來(lái)估計(jì)鏈路的丟包率，其中，背靠背探測(cè)包對(duì)是指包對(duì)中包先后在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)送的單播包對(duì)。由于單播包對(duì)在傳輸過(guò)程中不能完全保證同時(shí)被丟棄或是正確傳輸，即不能完全達(dá)到多播傳播的效果，目前，可以采用三包組(three-packet stripe)的方法來(lái)解決這一問(wèn)題，即三包組中的探測(cè)包在嚴(yán)格隊(duì)尾丟包的情況下，將以極大的概率同時(shí)被丟棄或是被正確傳輸，產(chǎn)生近似于多播的效果。
為了便于后續(xù)描述，這里建立相關(guān)網(wǎng)絡(luò)模型通常，實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D采用Gphys＝(Vphys，Lphys)表示，其中，Vphys為物理節(jié)點(diǎn)，Lphys為節(jié)點(diǎn)間鏈路。Gphys中，根據(jù)實(shí)際測(cè)量需要，一般包括源節(jié)點(diǎn)O及一系列接收節(jié)點(diǎn)Ri，其中i表示不同的接收節(jié)點(diǎn)，O∈Vphys，RiVphys。由一系列選定的O到Ri之間的路徑形成邏輯樹(shù)τ＝(V，L)，并采用(j，k)表示節(jié)點(diǎn)j到節(jié)點(diǎn)k的鏈路，其中，(j，k)∈V×V；j＝f(k)表示j為k的父節(jié)點(diǎn)，d(j)＝{k∈V(j，k)∈L}表示節(jié)點(diǎn)j的子節(jié)點(diǎn)集合。<R1，…Rd0>表示探測(cè)包對(duì)的包依次發(fā)向目的節(jié)點(diǎn)R1，…，Rdo，假設(shè)D0＝{1，...，d0}，表示源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到1～d0節(jié)點(diǎn)的所有探測(cè)包。
采用隨機(jī)過(guò)程X＝(Xk)k∈V描述探測(cè)包到達(dá)樹(shù)中節(jié)點(diǎn)的事件，其中Xk∈{0，1}，若探測(cè)包到達(dá)節(jié)點(diǎn)k，則Xk＝1，否則Xk＝0。由于源節(jié)點(diǎn)是產(chǎn)生探測(cè)包的，所以X0＝1。αk表示探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)f(k)到節(jié)點(diǎn)k的成功傳輸成功概率，即在Xf(k)＝1的條件下，Xk＝1的概率。不同鏈路概率αk可以不相等。對(duì)于子集D′、DD0，P(D′/D)代表D中探測(cè)包都到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的條件下，D′中探測(cè)包也到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的條件概率，βk(D/D′)代表D′中探測(cè)包都到達(dá)節(jié)點(diǎn)k的條件下，D中探測(cè)包也全部到達(dá)節(jié)點(diǎn)k的條件概率。ZD代表目的節(jié)點(diǎn)為D的探測(cè)包到達(dá)的個(gè)數(shù)，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值。
圖1是基于二叉樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，其中節(jié)點(diǎn)O、K、R1和R2分別對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)0、1、2和3。假如探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)O發(fā)送至節(jié)點(diǎn)R1和R2，nk和mk分別表示源節(jié)點(diǎn)O發(fā)送至節(jié)點(diǎn)k的探測(cè)包的數(shù)目和節(jié)點(diǎn)k接收到的探測(cè)包的數(shù)目，k＝2，3。
logp^2logp^3=110101θ1θ2θ3...(1)]]>式(1)中，p^k=mk/nk,]]>表示每條鏈路的傳輸成功概率。θj中j＝1，2，3，很顯然，由于A不是滿秩，所以{θj}的獨(dú)一無(wú)二的解是不存在的，使得方程欠定。
為了克服單播丟包網(wǎng)絡(luò)層析成像中方程欠定的問(wèn)題，使用基于單播包對(duì)方法來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)單播包對(duì)能夠收集到更多的統(tǒng)計(jì)信息。由于包對(duì)中的兩個(gè)包一個(gè)緊接著另一個(gè)發(fā)送，目的節(jié)點(diǎn)可能是不一樣的，但這兩個(gè)包經(jīng)歷的路徑中一部分鏈路是一樣的。在隊(duì)列服從標(biāo)準(zhǔn)尾部丟棄策略的網(wǎng)絡(luò)中，假如兩個(gè)包對(duì)通過(guò)一個(gè)共同的鏈路，其中一個(gè)包成功通過(guò)這個(gè)鏈路，那么另一個(gè)包很有可能也能成功通過(guò)這個(gè)鏈路；而尾部丟棄策略意味著，僅僅當(dāng)一個(gè)包剛到達(dá)的隊(duì)列和緩存器中沒(méi)有足夠的空間時(shí)，該包被丟棄。每個(gè)包對(duì)的兩個(gè)包經(jīng)過(guò)相同的鏈路后其延遲都是類(lèi)似的，因此，假如一個(gè)包成功傳輸，則另一個(gè)傳輸成功的概率也基本相同。在單播中，給定鏈路上的丟包率及時(shí)延對(duì)同一包對(duì)來(lái)說(shuō)是緊密相關(guān)的，也就是說(shuō)構(gòu)成包對(duì)的探測(cè)包應(yīng)該具有相同的統(tǒng)計(jì)特性。在這種情況下，各類(lèi)方法就可以應(yīng)用來(lái)推導(dǎo)邏輯拓?fù)錁?shù)中每條鏈路的丟包率及時(shí)延特性。
然而，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中包對(duì)的相關(guān)性并不可能這么強(qiáng)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)擁塞并不總是均勻影響整個(gè)包對(duì)中的探測(cè)包，有些傳輸情況下可能會(huì)將包對(duì)拆分開(kāi)。例如，當(dāng)丟包事件的帶寬比包對(duì)窄，或是程序起始/結(jié)束時(shí)背靠背包對(duì)正在運(yùn)行，那么丟包率就不是均勻的。時(shí)延也可能由于背景流的交錯(cuò)而不一致，例如，從一個(gè)低容量的鏈路轉(zhuǎn)移到高容量的鏈路，包隊(duì)中探測(cè)包的時(shí)延就會(huì)發(fā)生變化，雖然對(duì)于足夠小的包對(duì)這些影響可能會(huì)很小，但是也會(huì)影響對(duì)丟包率估計(jì)的準(zhǔn)確性。
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，可以得到βk(D/D′)＝αk(D∪D′)/αk(D′) (2)當(dāng)包隊(duì)中的探測(cè)包相關(guān)性很好時(shí)，βk的值接近于1，目前多播丟包率的推導(dǎo)就是基于βk＝1進(jìn)行的。因?yàn)槎嗖ゾW(wǎng)絡(luò)中，類(lèi)似單播經(jīng)過(guò)相同路徑時(shí)，多播是用同一探測(cè)包完成的，因此單播中的βk對(duì)于多播來(lái)說(shuō)是為1的。
當(dāng)給定鏈路和包對(duì)的帶寬時(shí)，概率β和α的關(guān)系就依賴于包隊(duì)中探測(cè)包之間的時(shí)延間隔，如果探測(cè)包之間是相互獨(dú)立的，那么條件概率β就會(huì)等于鏈路概率α。對(duì)于背靠背包對(duì)，探測(cè)包之間時(shí)延間隔很小，那么β就接近于1。
下面描述目前基于圖1所示的簡(jiǎn)單二叉樹(shù)的丟包率的估計(jì)方法。如圖1所示，在O點(diǎn)發(fā)送包對(duì)<R1，R2>，可以得到條件概率與鏈路傳輸成功概率間關(guān)系如公式(3)所示p(R1/R2)=αR1βc(1/2)]]>p(R2/R1)=αR2βc(2/1)...(3)]]>而條件概率如公式(4)所示p(R1/R2)=Z~R1R2/Z~R2]]>p(R2/R1)=Z~R1R2/Z~R1...(4)]]>其中， 為源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的多組探測(cè)包的觀察值。結(jié)合公式(3)和(4)可以得到αR1βc(1/2)=Z~R1R2/Z~R2]]>αR2βc(2/1)=Z~R1R2/Z~R1...(5)]]>在完全相關(guān)的條件下，即βc＝1時(shí)，同一包組中的α是一致的，可以直接從葉節(jié)點(diǎn)的傳輸成功的概率中得到，葉節(jié)點(diǎn)是指沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)，僅有父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，即為目的節(jié)點(diǎn)。葉節(jié)點(diǎn)的傳輸成功的概率指根據(jù)葉節(jié)點(diǎn)接收到的探測(cè)包數(shù)目，及源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的探測(cè)包數(shù)目，計(jì)算得到的葉節(jié)點(diǎn)至源節(jié)點(diǎn)的路徑上探測(cè)包成功傳輸成功概率。
假定βc＝1，可以得到探測(cè)包到達(dá)R1和R2的估計(jì)結(jié)果αR1和αR2如公式(6)所示αR1=Z~R1R2/Z~R2]]>αR2=Z~R1R2/Z~R1...(6)]]>因?yàn)榘鼘?duì)不可能是完全獨(dú)立的，總會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)中其它數(shù)據(jù)包的影響，即βc≤1，通過(guò)公式(3)得到的估計(jì)值是有偏差的，因此αR1，αR2都是偏小的估計(jì)。
推廣到任意的邏輯樹(shù)τ上，對(duì)每一個(gè)非葉節(jié)點(diǎn)k，假設(shè)R(k)表示k的子支路上所有葉節(jié)點(diǎn)集合，對(duì)于不同子支路上葉節(jié)點(diǎn)形成的包對(duì)<R1，R2>R1，R2∈R(k)1，由節(jié)點(diǎn)O，K，R1，R2形成嵌入τ中的如圖2的簡(jiǎn)單二叉樹(shù)。運(yùn)用公式(6)進(jìn)行估計(jì)，可以得到K到R1，R2的路徑傳輸成功概率與條件概率間的關(guān)系式。通過(guò)對(duì)每個(gè)這樣的二叉樹(shù)進(jìn)行估計(jì)，可以得到所有非葉節(jié)點(diǎn)K到相應(yīng)葉節(jié)點(diǎn)R(k)的路徑傳輸成功概率與條件概率間關(guān)系式。
定義Pi(i＝0，...s)為源節(jié)點(diǎn)O到接收節(jié)點(diǎn)Ri路徑的傳輸成功概率，X(R)＝(Xk)k∈R表示接收節(jié)點(diǎn)接收到探測(cè)包的事件，則Pi(i＝0，...s)＝Pi(X(R)＝1)。如果該路徑包含的節(jié)點(diǎn)為{O，N0，...，Ns-2，Ri}∈V，則路徑傳輸成功概率可表示為公式(7)所示Pi＝α0α1...αs-2αi(7)因此，邏輯樹(shù)τ＝(V，L)的丟包事件可以用公式(8)所示線性模型表示y＝Ax+ξ (8)公式(8)中，y為可測(cè)量的向量，在本文中為探測(cè)包路徑的傳輸成功概率Pi(i＝0，...s)以及傳輸條件概率；x為包參數(shù)向量，在本文中即為x＝{αk，k∈V}；A為與拓?fù)湎嚓P(guān)的矩陣，在上述模型下，需要不斷擴(kuò)展方程數(shù)目，使A滿秩；ξ為系統(tǒng)誤差，假定系統(tǒng)誤差為高斯分布。
根據(jù)公式(8)，在已知路徑測(cè)量數(shù)據(jù)y的情況下求解鏈路的丟包率αk。
此方法存在的問(wèn)題是，包對(duì)<R1，R2>中的探測(cè)包不能完全達(dá)到多播的效果，即R1，R2不能保證同時(shí)到達(dá)節(jié)點(diǎn)K，這樣將對(duì)估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生極大影響。因此，在單播鏈路丟包率估計(jì)的方法中，需要發(fā)送大量的探測(cè)包才能保證估計(jì)算法的準(zhǔn)確性，然而，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)特別是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中，大量發(fā)送探測(cè)包行為是不可接受的對(duì)于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)闊o(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是能量受限的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)能量耗完意味著節(jié)點(diǎn)的報(bào)廢，所以無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的路由和收發(fā)機(jī)制都將第一優(yōu)先考慮減少能量消耗。而大量發(fā)送探測(cè)包則會(huì)消耗大量的能量，意味著會(huì)降低整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的壽命。對(duì)于無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槠錇槎嗵W(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換頻繁，因此大量發(fā)送探測(cè)包需要花費(fèi)大量的時(shí)間，而不易跟上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，從而?dǎo)致結(jié)果失效。
為了增強(qiáng)包對(duì)間相關(guān)性，增大同一包對(duì)內(nèi)的探測(cè)包經(jīng)過(guò)相同路徑時(shí)被同時(shí)丟棄或者傳輸?shù)母怕?，目前，提出了一種使用三包組作為探測(cè)包的方法。
由于β的不確定性，影響了是否能直接運(yùn)用公式(6)，使用三包組作為探測(cè)包，使β的值更加逼近于1。在上述包對(duì)的方法下，在完全相關(guān)的包對(duì)<R1，R2>中， 實(shí)際上等于包已到達(dá)K的條件下，沿著鏈路(K，R1)的傳輸成功概率。這是因?yàn)榈诙€(gè)包到了R2，那么該第二個(gè)包就一定到了K，而在非完全相關(guān)條件下，第一個(gè)探測(cè)包未必到達(dá)了K，這樣，導(dǎo)致了對(duì)αR1的偏低估計(jì)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常采用更長(zhǎng)的包對(duì)，以確保當(dāng)后續(xù)的包都到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，增大了第一個(gè)探測(cè)包到達(dá)節(jié)點(diǎn)K的可能性。
最簡(jiǎn)單的例子就是使用3包組<R1，R2，R2>。假定包組中包的傳輸具有很強(qiáng)的相關(guān)性，在第二，第三個(gè)探測(cè)包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的條件下，第一個(gè)探測(cè)包已到達(dá)K的可能性，比僅僅有第二個(gè)探測(cè)包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的條件下的可能性更大。
通過(guò)使用三包組取代包對(duì)，得到公式(5)的變體，如公式(9)所示αR1βc(1/23)=Z~R1R2R3/Z~R2R2...(9)]]>
其中，αR1通過(guò) 進(jìn)行估計(jì)，同樣，αR2可以通過(guò)包組<R2，R1，R1>進(jìn)行估計(jì)。通過(guò)與公式(5)的比較，這種使用三包組進(jìn)行的估計(jì)比包對(duì)帶來(lái)的誤差要小，因?yàn)棣耤(1/2，3)＞βc(1/2)。這個(gè)結(jié)論的成立，需要假設(shè)包組的傳輸滿足下面的相關(guān)特性1)節(jié)點(diǎn)K的結(jié)合性(coalescence)定義為通過(guò)K的每一個(gè)包組<r1，…，rd>，對(duì)于子集D，D′D(k){1，…，d}都有如公式(10)所示的關(guān)系βk(D/D′)≥βk(D/D″)D″D′ (10)如公式(10)所示，在給定包組D中如果有更多的包D′已經(jīng)傳輸通過(guò)鏈路k的條件下，D更有可能通過(guò)節(jié)點(diǎn)k。
通過(guò)結(jié)合性的研究可以看出，當(dāng)增加條件事件中的包數(shù)目時(shí)，可以抵消部分由包對(duì)產(chǎn)生的誤差，也就是說(shuō)在通過(guò)增長(zhǎng)包隊(duì)，增加條件概率中的包數(shù)目，就可以減小估計(jì)的誤差。
2)假設(shè)二叉樹(shù)上包的傳輸具有結(jié)合性，對(duì)于包組<D(k)>及包組的兩個(gè)子集D，D′，其中，D中包目的地址為R1，D′中包目的地址為R2。對(duì)于任意的D″D′滿足公式(11)Z~D∪D′/Z~D′≥Z~D∪D′′/Z~D′′...(11)]]>公式(11)說(shuō)明通過(guò)擴(kuò)展包對(duì)的長(zhǎng)度，可以減小對(duì)傳輸成功概率的估計(jì)誤差，從而減小由于βc≤1引起的誤差。
為了提高估計(jì)的準(zhǔn)確性，相關(guān)文獻(xiàn)中通過(guò)擴(kuò)展包對(duì)的方法來(lái)增強(qiáng)探測(cè)包間的相關(guān)性。其中三包組是應(yīng)用較多的一種方法，其思想是，為了增強(qiáng)包對(duì)中探測(cè)包間的相關(guān)性，即提高包對(duì)中R1，R2同時(shí)到達(dá)K的概率，通過(guò)擴(kuò)展包對(duì)中探測(cè)包數(shù)目，發(fā)送三包組<R1，R2，R2>，使得在R2，R2都到達(dá)節(jié)點(diǎn)K的條件下，增強(qiáng)了R1到達(dá)K的概率，提高了最終估計(jì)的準(zhǔn)確性。
發(fā)送三包組<R1，R2，R2>對(duì)αR1進(jìn)行估計(jì)，得到與(4)相近似的公式(12)αR1=p(R1R2R2/R2R2)...(12)]]>
發(fā)送三包組<R2，R1，R1>對(duì)αR2進(jìn)行估計(jì)得到公式(13)αR2=p(R2R1R1/R1R1)...(13)]]>相關(guān)文獻(xiàn)中還指出，對(duì)包對(duì)進(jìn)一步擴(kuò)展為<R1，R2，R2，R2>，<R1，R2，R2，R2，R2>…后，估計(jì)的精度不再顯著提高，因此擴(kuò)展包對(duì)方法一般采用三包組。
從上述對(duì)目前常采用背靠背包對(duì)，及三包組來(lái)估計(jì)丟包率的方法來(lái)看，包對(duì)方法存在的問(wèn)題主要是，包對(duì)<R1，R2>中的探測(cè)包不能完全達(dá)到多播的效果，即R1，R2不能保證同時(shí)到達(dá)節(jié)點(diǎn)K，這樣對(duì)估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了極大影響。
而三包組的方法雖然提高了估計(jì)的準(zhǔn)確性，但是，采用三包組的估計(jì)方法與采用包對(duì)的方法相比，需要發(fā)送更多的探測(cè)包。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)量中，為了提高估計(jì)準(zhǔn)確性，本身就需要發(fā)送大量的探測(cè)包，而三包組的方法則需要發(fā)送更多的探測(cè)包，這樣無(wú)疑極大地增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，這種方法對(duì)于有些網(wǎng)絡(luò)影響將非常大，甚至對(duì)于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)特別是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)這些將是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種估計(jì)丟包率的方法，能夠在保證估計(jì)精度的條件下，大大減少探測(cè)包的發(fā)送數(shù)目，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種估計(jì)丟包率的方法，該方法包括以下步驟A.源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包群；B.目的節(jié)點(diǎn)從接收到的探測(cè)包群中收集至少一個(gè)包含自身節(jié)點(diǎn)的包組的信息，并根據(jù)收集的信息建立包組所經(jīng)路徑的鏈路傳輸成功概率與條件概率間的關(guān)系，組成超定方程組；C.根據(jù)所述超定方程組，獲取源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)各鏈路的成功傳輸概率，以估計(jì)鏈路丟包率。
所述步驟A具體包括從源節(jié)點(diǎn)依次向各目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包對(duì)。
步驟B中所述包組為三包組。
若所述目的節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)Ri，i屬于I，RI表示所有目的節(jié)點(diǎn)，其中I＝1，2，...i，...k；所述包組為<Ri，Rx，Ry>，其中x，y為I中除i之外的任意取值。
所述源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)屬于二叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)；步驟B中所述鏈路傳輸成功概率與條件概率件的關(guān)系為在發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的探測(cè)包均到達(dá)節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的條件下，發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的條件概率的對(duì)數(shù)，等于發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)；和/或，發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)的探測(cè)包從所述源節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)，與發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)之和，等于所述節(jié)點(diǎn)Ri接收到的探測(cè)包數(shù)與所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包數(shù)之商的對(duì)數(shù)。
所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)屬于三叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，所述源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)一個(gè)以上非葉節(jié)點(diǎn)連接；步驟B中所述鏈路傳輸成功概率與條件概率件的關(guān)系為在發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的探測(cè)包均到達(dá)節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的條件下，發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的條件概率的對(duì)數(shù)，等于發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)；和/或，分別計(jì)算發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri與源節(jié)點(diǎn)間鏈路上所經(jīng)各非葉節(jié)點(diǎn)的探測(cè)包從所述源節(jié)點(diǎn)到達(dá)各非葉節(jié)點(diǎn)的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)之和的值，該和值與發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)之和，等于所述節(jié)點(diǎn)Ri接收到的探測(cè)包數(shù)與所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包數(shù)之商的對(duì)數(shù)。
步驟C中所述估計(jì)鏈路丟包率的方法為一減去該鏈路的成功傳榆概率。
步驟B中所述包組為包對(duì)，或三包組，或四包組，或五包組。
所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)屬于二叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，或三叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，或四叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，或五叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)。
步驟C中所述獲取成功傳輸概率的方法為最小二乘法。
由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明使用探測(cè)包群來(lái)估計(jì)丟包率的方法，將測(cè)量中所需用到的多組探測(cè)包集合到包群中發(fā)送，大大減少了所需發(fā)送探測(cè)包總數(shù)，同時(shí)也保證了估計(jì)的準(zhǔn)確性。
進(jìn)一步地，為了進(jìn)一步提高估計(jì)的精度，得到更加穩(wěn)定的解，本發(fā)明在三叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中利用探測(cè)包群來(lái)估計(jì)丟包率。三叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的二叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)相比，極大地增加了超定方程的數(shù)量，從而提高了利用最小二乘法解超定方程的精度。該方法還可以應(yīng)用于四叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)模型、五叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，及更多叉樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)中。


圖1是基于二叉樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明基于二叉樹(shù)的實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明基于三叉樹(shù)的實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4a是本發(fā)明用于仿真的二叉樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖4b是本發(fā)明用于仿真的三叉樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖5是仿真結(jié)果示意圖一；圖6是仿真結(jié)果示意圖二；圖7是仿真結(jié)果示意圖三；圖8是仿真結(jié)果示意圖四。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心思想是源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包群，目的節(jié)點(diǎn)從接收到的探測(cè)包群中收集至少一個(gè)包含自身節(jié)點(diǎn)的包組的信息，并根據(jù)收集的信息建立包組所經(jīng)路徑的鏈路傳輸成功概率與條件概率間的關(guān)系，組成超定方程組；根據(jù)所述超定方程組，獲取源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)各鏈路的成功傳輸概率，以估計(jì)鏈路丟包率。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖2是本發(fā)明基于二叉樹(shù)的實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，如果按照現(xiàn)有三包組的方法，選擇在源節(jié)點(diǎn)O發(fā)送三包組<4，5，5>，<5，4，4>，<6，7，7>，<7，6，6>，根據(jù)三包組的公式(12)和(13)推導(dǎo)，可以得到方程組(14)logα1+logα2+logα4=logp4logα1+logα2+logα5=logp5logα1+logα3+logα6=logp6logα1+logα3+logα7=logp7logα4=logp(4/5,5)logα5=logp(5/4,4)logα6=logp(6/7,7)logα7=logp(7/6,6)...(14)]]>如果在源節(jié)點(diǎn)0采用本發(fā)明方法，即發(fā)送集合有測(cè)量中所需用到的多組探測(cè)包信息如<4，5，5>，<5，4，4>，<6，7，7>，<7，6，6>的探測(cè)包群<4，5，6，7>，在接收節(jié)點(diǎn)分別從探測(cè)包群<4，5，6，7>中收集<4，6，7>，<5，6，7>，<6，4，5>，<7，4，5>的觀察信息，取代在源節(jié)點(diǎn)分別發(fā)送的三包組<4，6，7>，<5，6，7>，<6，4，5>，<7，4，5>。這樣，每發(fā)送一組探測(cè)包，采用包群的方法將比三包組少發(fā)送八個(gè)探測(cè)包，采用三包組的方法需要發(fā)送(4×3)個(gè)探測(cè)包，采用本發(fā)明包群的方法只要發(fā)送4個(gè)探測(cè)包。因此，采用包群的方法將顯著減少源節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包數(shù)目。
由包群中包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的觀察統(tǒng)計(jì)，得到鏈路傳輸成功概率與條件概率間關(guān)系表述如公式(15)所示logα2+logα4=logp(4/6,7)logα2+logα5=logp(5/6,7)logα3+logα6=logp(6/4,5)logα3+logα7=logp(7/4,5)...(15)]]>這里，包群在通過(guò)同一路徑時(shí)有相同的傳輸情況，這樣，可以從包群中選取不同的探測(cè)包組合成各類(lèi)三包紐。采用包群的丟包率估計(jì)方法中，鏈路方程與采用三包組的一樣，但是發(fā)送的探測(cè)包個(gè)數(shù)顯著減少了。
根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的觀察統(tǒng)計(jì)，得到觀察值與條件概率間關(guān)系如公式(16)所示p(4/5,5)=Z~4Z~55]]>p(5/4,4)=Z~5Z~44]]>p(6/7,7)=Z~6Z~77]]>p(7/6,6)=Z~7Z~66]]>p(4/6,7)=Z~4Z~67]]>p(5/5,7)=Z~5Z~67]]>p(6/4,5)=Z~6Z~45]]>p(7/4,5)=Z~7Z~45...(16)]]>公式(16)中， 為在葉節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生的觀察平均值， 的下標(biāo)表示觀察的目的節(jié)點(diǎn)。由公式(14)和公式(15)組合建立包含7個(gè)未知量的12個(gè)方程組成的超定方程組，通過(guò)現(xiàn)有簡(jiǎn)單的最小二乘法解該超定方程，可得公式(17)α＝(ATA)A-1P (17)通過(guò)公式(17)即可得到各條鏈路傳輸成功概率。
從上述本發(fā)明在二叉樹(shù)模型中使用探測(cè)包群來(lái)估計(jì)丟包率的方法來(lái)看，本發(fā)明方法將測(cè)量中所需用到的多組探測(cè)包集合到包群中發(fā)送，大大減少了所需發(fā)送探測(cè)包總數(shù)，同時(shí)也保證了估計(jì)的準(zhǔn)確性。
進(jìn)一步地，為了進(jìn)一步提高估計(jì)的精度，得到更加穩(wěn)定的解，本發(fā)明在三叉樹(shù)模型中利用探測(cè)包群來(lái)估計(jì)丟包率。三叉樹(shù)模型與傳統(tǒng)的二叉樹(shù)模型相比，極大地增加了超定方程的數(shù)量，從而提高了利用最小二乘法解超定方程的精度。
從上述對(duì)鏈路丟包率的估計(jì)的推導(dǎo)可以看出，需要根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)接收到的探測(cè)包的統(tǒng)計(jì)信息，得到相應(yīng)的條件概率與鏈路傳輸成功概率的方程；由條件概率及鏈路傳輸成功概率所形成的超定方程組，該超定方程組中方程的個(gè)數(shù)決定了鏈路傳輸成功概率的精度。一般情況下，需要經(jīng)過(guò)多組探測(cè)包的測(cè)量，得到多個(gè)條件概率方程，通過(guò)多次測(cè)量可以使估計(jì)結(jié)果更加逼近真實(shí)值。在使用最小二乘法解超定方程時(shí)，建立多個(gè)方程可以提高解的準(zhǔn)確性。基于此考慮，本發(fā)明通過(guò)在三叉樹(shù)模型上使用探測(cè)包群的方法，可以建立更多的方程，已提高估計(jì)的精確度。同時(shí)，在三叉樹(shù)模型中，包群的方法更能顯示其優(yōu)越性，即顯著減少探測(cè)包總數(shù)的情況下，提高了各條鏈路丟包率的估計(jì)值的精度。
圖3是本發(fā)明基于三叉樹(shù)的實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，通過(guò)增加每個(gè)非葉節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，增加相應(yīng)鏈路估計(jì)的方程數(shù)目，也即等效于增加了測(cè)量的次數(shù)。而通過(guò)多次測(cè)量，提高估計(jì)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明中，通過(guò)建立關(guān)于鏈路傳輸成功概率的超定方程組，增加方程數(shù)目來(lái)提高解的精度和穩(wěn)定性。
在圖3所示的三級(jí)三叉樹(shù)模型中，共有9個(gè)目的節(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，這9個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置及作用是等效的。這里假設(shè)選取目的節(jié)點(diǎn)5進(jìn)行分析。
在目的節(jié)點(diǎn)收集三包組<5，6，7>的觀察信息，得到鏈路5的傳輸成功概率估計(jì)如公式(18)所示logα5＝log p(5/6，7) (18)收集<5，8，11>，<5，9，12>，<5，10，13>的觀察信息，得到公式(19)logα2+logα5＝log p(5/8，11)logα2+logα5＝log p(5/9，12)logα2+logα5＝log p(5/10，13) (19)進(jìn)一步擴(kuò)展，通過(guò)節(jié)點(diǎn)8，9，10，11，12，13中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)5的觀察信息，可以得到路徑(2，5)上的傳輸成功概率，這樣，對(duì)于目的節(jié)點(diǎn)5，至少可以建立C62個(gè)關(guān)于路徑(2，5)的條件概率方程。
對(duì)每個(gè)目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行如上所示的擴(kuò)展，將得到大量的條件概率方程。顯然通過(guò)三叉樹(shù)模型，超定方程組中方程個(gè)數(shù)大大增加了。
在三級(jí)三叉樹(shù)模型中，有13條鏈路，即方程組中存在13個(gè)待求的未知量，而在此模型下建立的方程的個(gè)數(shù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于13，這樣，在求超定方程組的時(shí)，提高了求解的精度。
以此類(lèi)推，擴(kuò)展到一般的樹(shù)拓?fù)涞那闆r，如四叉樹(shù)，五叉樹(shù)以及更多等，得到更一般的表示為令k′∈V為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)即除去源節(jié)點(diǎn)和葉節(jié)點(diǎn)外的其它所有節(jié)點(diǎn)，W＝{di(k′)，i＝1，2，...，N}di(k′)為k′的子節(jié)點(diǎn)，且di(k′)∈R(i＝1，2，...，N)U＝R\W，對(duì)于w∈W，可以得到條件概率p(w/u，v)，有以下兩種情況(1)w∈W，(u，v)∈U且u≠v，w、u、v具有相同的父節(jié)點(diǎn)；(2)w∈W(u，v)∈W\{w}，w、u、v不具有相同的父節(jié)點(diǎn)。其中“\”表示差集運(yùn)算符。
在圖3所示的模型中，假設(shè)從源節(jié)點(diǎn)0向葉節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包群<5，6，7，8，9，10，11，12，13>，<13，12，11，10，9，8，7，6，5>。各目的節(jié)點(diǎn)分別提取相應(yīng)目的節(jié)點(diǎn)觀察信息，建立方程數(shù)目足夠多的超定方程組。比如，各葉節(jié)點(diǎn)收集到達(dá)的探測(cè)包數(shù)，然后結(jié)合公式(12)和(13)提取條件概率，如P(5|6，7)等。
解獲得的超定方程組，可以得到各鏈路傳輸成功概率的估計(jì)值，在得到高精度解的同時(shí)，通過(guò)包群的方法極大地減少了探測(cè)包的數(shù)目，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)量中，減少探測(cè)包總數(shù)也就減小了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，同時(shí)減小了由于探測(cè)包的引入帶來(lái)的丟包率的變化，更準(zhǔn)確地反映了實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的丟包情況。
在鏈路丟包率估計(jì)中，建立超定方程為(20)所示Aθ＝y(tǒng)(20)其中，A為路由矩陣，θ為鏈路傳輸成功概率對(duì)數(shù)的一維列向量，y為條件概率對(duì)數(shù)及路徑概率對(duì)數(shù)的一維列向量。在超定方程(20)中，y為測(cè)量得到的，A是已知的矩陣，需要求解的是θ的估計(jì)值。根據(jù)最小二乘法原理，即求解使公式(21)為最小的θ的值minθ12||Aθ-y||2...(21)]]>由于包群的引入，與傳統(tǒng)包對(duì)及三包組方法相比，大大減少了探測(cè)包的發(fā)送數(shù)目，使得丟包估計(jì)層析成像的方法更具有實(shí)用性。進(jìn)一步地，三叉樹(shù)模型與傳統(tǒng)二叉樹(shù)模型相比，建立了數(shù)目更多的傳輸方程，從而提高了利用最小二乘法解超定方程的精度，使得發(fā)送較小數(shù)目探測(cè)包就能對(duì)丟包率進(jìn)行高精度的估計(jì)。在三叉樹(shù)模型上使用包群的方法，在提高估計(jì)準(zhǔn)確性的同時(shí)，大量減少了探測(cè)包發(fā)送數(shù)目。
下面結(jié)合幾個(gè)仿真結(jié)果，對(duì)本發(fā)明方法的效果進(jìn)行描述。
為了便于描述仿真中的各項(xiàng)參數(shù)及在仿真結(jié)果中進(jìn)行分析，將仿真中涉及到的各參數(shù)及變量在圖4a和圖4b所示的拓?fù)鋱D中表示出來(lái)，其中，圖4a是本發(fā)明用于仿真的二叉樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖4b是本發(fā)明用于仿真的三叉樹(shù)的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
其中，N0--N13代表第0～13節(jié)點(diǎn)，Link1--Link13代表第1～13條鏈路。在仿真中，鏈路丟包采用Drop-tail丟包模型，以下將對(duì)仿真中得到的圖形及結(jié)果分析如下圖5是對(duì)圖4a的二叉樹(shù)模型仿真分析得到的仿真結(jié)果示意圖一，如圖5所示，對(duì)于圖4a所示的模型，采用包群的方法只需要發(fā)送包群<4，5，6，7>及<7，6，5，4>就可以對(duì)整個(gè)拓?fù)鋱D進(jìn)行估計(jì)；而采用三包組的方法，對(duì)每一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，至少需要發(fā)送兩組三包組，才能對(duì)整個(gè)拓?fù)鋱D進(jìn)行估計(jì)，拓?fù)鋱D中有4個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，則至少需要發(fā)送八個(gè)三包組才能進(jìn)行估計(jì)。
圖5中，橫坐標(biāo)為發(fā)送的探測(cè)包總數(shù)，縱坐標(biāo)為路徑(1，4)間丟包率相對(duì)誤差即Link2和Link4的丟包率對(duì)數(shù)和。三包組曲線51為采用三包組的方法在路徑(1，4)丟包率估計(jì)的相對(duì)誤差，包群曲線52為采用包群的方法在路徑(1，4)丟包率估計(jì)的相對(duì)誤差。
從兩條仿真曲線可以清楚地看出在發(fā)送較少探測(cè)包時(shí)，包群的方法產(chǎn)生的誤差能很快減小到2.5％以下；而三包組的方法，只有發(fā)送大量的探測(cè)包才能得到誤差較小的估計(jì)，而當(dāng)發(fā)送較少數(shù)目探測(cè)包時(shí)產(chǎn)生的估計(jì)誤差較大。
圖6是對(duì)圖4b的三叉樹(shù)模型仿真分析得到的仿真結(jié)果示意圖二，如圖6所示，對(duì)于圖4b所示的模型，采用包群的方法只需發(fā)送<5，6，7，8，9，10，11，12，13>，<13，12，11，10，9，8，7，6，5>就可以對(duì)整個(gè)三叉樹(shù)模型使用最小二乘法進(jìn)行估計(jì)；而采用三包組的方法對(duì)于每個(gè)目的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，至少需要發(fā)送兩組三包組才能對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行估計(jì)。
圖6中，橫坐標(biāo)為發(fā)送的探測(cè)包總數(shù)，縱坐標(biāo)為估計(jì)得到的路徑(2，5)丟包率相對(duì)誤差。三包組曲線61為采用三包組的方法在路徑(2，5)丟包率估計(jì)的相對(duì)誤差，包群曲線62為采用包群的方法在路徑(2，5)丟包率估計(jì)的相對(duì)誤差。
從兩條仿真曲線可以清楚地看出在發(fā)送相同數(shù)目的探測(cè)包時(shí)，包群的方法產(chǎn)生的誤差將小于三包組的方法，并且在發(fā)送較少探測(cè)包的時(shí)候包群的方法就能得到誤差較小的估計(jì)。
圖7是仿真結(jié)果示意圖三，圖7是對(duì)圖4b所示的三叉樹(shù)模型仿真分析的結(jié)果。如圖7所示，橫坐標(biāo)為發(fā)送的探測(cè)包組數(shù)，縱坐標(biāo)為所需發(fā)送的探測(cè)包總數(shù)。被填充的長(zhǎng)柱條表示采用三包組的方法的仿真結(jié)果，空白的長(zhǎng)柱條表示采用包群的方法的仿真結(jié)果。由仿真結(jié)果可見(jiàn)，采用包群的方法比采用三包組的方法，大大減少發(fā)送探測(cè)包的總數(shù)。綜合圖6的分析，三叉樹(shù)模型中利用包群方法，在發(fā)送較少探測(cè)包的情況下，可以建立更多的方程，提高最小二乘法解超定方程的準(zhǔn)確性。
圖8是仿真結(jié)果示意圖四，圖8是對(duì)圖4b所示的三叉樹(shù)模型仿真分析的結(jié)果，圖8對(duì)比了三包組方法與包群方法得到的鏈路丟包相對(duì)誤差。這里，采用的三包組是與包群的方法中抽取出的三包組是不一樣的，而是原始三包組，即采用<R1，R2，R2>的包組模式。圖8中，橫坐標(biāo)為13條鏈路，縱坐標(biāo)為各條鏈路丟包率估計(jì)的相對(duì)誤差，空白長(zhǎng)柱條為鏈路真實(shí)值，斜條紋長(zhǎng)柱條為包群方法得到的估計(jì)值，被填充的長(zhǎng)柱條為三包組方法得到的估計(jì)值。假設(shè)在相同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，原始三包組方法發(fā)送的探測(cè)包總數(shù)為34188個(gè)，包群的方法發(fā)送的探測(cè)包總數(shù)為35091個(gè)，在發(fā)送探測(cè)包總數(shù)接近的情況下，由圖8可以看出，包群的方法得到的鏈路丟包率估計(jì)要比原始三包組的方法更接近真實(shí)值，產(chǎn)生的誤差更小。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)丟包率的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟A.源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包群；B.目的節(jié)點(diǎn)從接收到的探測(cè)包群中收集至少一個(gè)包含自身節(jié)點(diǎn)的包組的信息，并根據(jù)收集的信息建立包組所經(jīng)路徑的鏈路傳輸成功概率與條件概率間的關(guān)系，組成超定方程組；C.根據(jù)所述超定方程組，獲取源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)各鏈路的成功傳輸概率，以估計(jì)鏈路丟包率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A具體包括從源節(jié)點(diǎn)依次向各目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中所述包組為三包組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，若所述目的節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)Ri，i屬于I，RI表示所有目的節(jié)點(diǎn)，其中I＝1，2，...i，...k；所述包組為<Ri，Rx，Ry>，其中x，y為I中除i之外的任意取值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)屬于二叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)；步驟B中所述鏈路傳輸成功概率與條件概率件的關(guān)系為在發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的探測(cè)包均到達(dá)節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的條件下，發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的條件概率的對(duì)數(shù)，等于發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)；和/或，發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)的探測(cè)包從所述源節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)，與發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)之和，等于所述節(jié)點(diǎn)Ri接收到的探測(cè)包數(shù)與所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包數(shù)之商的對(duì)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)屬于三叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，所述源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)一個(gè)以上非葉節(jié)點(diǎn)連接；步驟B中所述鏈路傳輸成功概率與條件概率件的關(guān)系為在發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的探測(cè)包均到達(dá)節(jié)點(diǎn)Rx和節(jié)點(diǎn)Ry的條件下，發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的條件概率的對(duì)數(shù)，等于發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)；和/或，分別計(jì)算發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri與源節(jié)點(diǎn)間鏈路上所經(jīng)各非葉節(jié)點(diǎn)的探測(cè)包從所述源節(jié)點(diǎn)到達(dá)各非葉節(jié)點(diǎn)的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)之和的值，該和值與發(fā)送給所述節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包從節(jié)點(diǎn)Ri的父節(jié)點(diǎn)到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ri的傳輸成功概率的對(duì)數(shù)之和，等于所述節(jié)點(diǎn)Ri接收到的探測(cè)包數(shù)與所述源節(jié)點(diǎn)發(fā)送給節(jié)點(diǎn)Ri的探測(cè)包數(shù)之商的對(duì)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C中所述估計(jì)鏈路丟包率的方法為一減去該鏈路的成功傳輸概率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中所述包組為包對(duì)，或三包組，或四包組，或五包組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)屬于二叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，或三叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，或四叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)，或五叉樹(shù)網(wǎng)絡(luò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C中所述獲取成功傳輸概率的方法為最小二乘法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種估計(jì)丟包率的方法，該方法包括源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送探測(cè)包群，目的節(jié)點(diǎn)從接收到的探測(cè)包群中收集至少一個(gè)包含自身節(jié)點(diǎn)的包組的信息，并根據(jù)收集的信息建立包組所經(jīng)路徑的鏈路傳輸成功概率與條件概率間的關(guān)系，組成超定方程組；根據(jù)所述超定方程組，獲取源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)所經(jīng)各鏈路的成功傳輸概率，以估計(jì)鏈路丟包率。從本發(fā)明在二叉樹(shù)/三叉樹(shù)模型中使用探測(cè)包群來(lái)估計(jì)丟包率的方法來(lái)看，將測(cè)量中所需用到的多組探測(cè)包集合到包群中發(fā)送，大大減少了所需發(fā)送探測(cè)包總數(shù)，同時(shí)也保證了估計(jì)的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1921422SQ20061012686
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者苗福友, 劉芳, 錢(qián)峰, 胡光岷 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司