一種基于關(guān)聯(lián)分析的網(wǎng)絡(luò)丟包概率預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于關(guān)聯(lián)分析的網(wǎng)絡(luò)丟 包概率預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)在生產(chǎn)生活中發(fā)揮的作用越來 越大。而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與環(huán)境的復(fù)雜化給網(wǎng)絡(luò)帶來了很多不穩(wěn)定的因素，其最大的影響是網(wǎng)絡(luò) 中流量的急劇增加。
[0003] 為了保證重要信息的傳輸，為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和有效性，要求我們必須對網(wǎng) 絡(luò)中可能發(fā)生的故障做出提前判斷，從而根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境均衡各個負載，保證信息的傳遞和 網(wǎng)絡(luò)的楊通。在網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)被分割成一系列的數(shù)據(jù)包進行傳輸。大部分的數(shù)據(jù)包會通過網(wǎng) 絡(luò)媒介到達終端，但少數(shù)數(shù)據(jù)包會因為節(jié)點沖突、網(wǎng)絡(luò)擁塞等因素發(fā)生丟失，從而造成到達 終端的數(shù)據(jù)不完備，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障。因此，預(yù)測數(shù)據(jù)包丟失概率，均衡網(wǎng)絡(luò)中的各個負載，從 而保證信息傳遞的有效性和可靠性，是當前網(wǎng)絡(luò)控制中亟待解決的問題。
[0004] 網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障、數(shù)據(jù)包丟失等都是因為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的擁堵造成的，用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境預(yù)測 網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生，具有可靠性。表征網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的參量有鏈路的吞吐量、數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬 利用率等，而數(shù)據(jù)包的大小也是影響當前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的決定性因素之一。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中可觀測 的參量預(yù)測數(shù)據(jù)包丟失概率，并根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失的概率均衡負載，既能保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸 的可靠性，又能節(jié)約有限的網(wǎng)絡(luò)資源，對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種設(shè)計合理的基于關(guān)聯(lián)分 析的網(wǎng)絡(luò)丟包概率預(yù)測方法，利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境預(yù)測網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中可觀測的參 量預(yù)測數(shù)據(jù)包丟失概率，并根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失的概率均衡負載，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?又能節(jié)約有限的網(wǎng)絡(luò)資源，盡可能的避免網(wǎng)絡(luò)故障的產(chǎn)生。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:它的操作步驟如下：
[0007] 步驟1:根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的歷史測量數(shù)據(jù)及異常日志進行分類；
[0008] 步驟2:在同一個傳輸協(xié)議分類下，根據(jù)異常日志和歷史測量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行整 合計算，包括數(shù)據(jù)包大小、數(shù)據(jù)包傳輸速率、每次傳輸?shù)膸捓寐始皝G包前接收端的時 延，根據(jù)公式
計算每一個自變量相對于因變 量的相關(guān)系數(shù)，并取相關(guān)系數(shù)的絕對值進行排序；
[0009] 步驟3:將W上四組數(shù)據(jù)進行整合，分別計算它們的變化率，并根據(jù)數(shù)據(jù)包將W上 參數(shù)的變化率與數(shù)據(jù)包丟失的概率進行一一映射；
[0010] 步驟4:取數(shù)據(jù)包大小的變化率、數(shù)據(jù)包傳輸速率的變化率、帶寬利用率、帶寬利用 率變化率及數(shù)據(jù)包接收端的時延變化率為自變量，丟包概率為因變量。相關(guān)系數(shù)絕對值最 大的自變量與因變量構(gòu)造一元回歸方程，檢驗所得方程的顯著性。若所得方程可信，則轉(zhuǎn)入 步驟4;若所得方程不可信，則停止建模，取相關(guān)系數(shù)絕對值排序中的下一個自變量重復(fù)步 驟3;
[0011] 步驟5:按相關(guān)系數(shù)的絕對值大小將自變量逐一引入回歸方程，顯著性檢驗結(jié)果表 明因變量和自變量之間存在明顯的關(guān)系時，將變量引入回歸方程，對回歸方程進行更新，同 時重新檢驗每一個自變量對因變量的回歸效果，若回歸效果明顯，則保留自變量;若回歸效 果不明顯，則將該自變量從回歸方程中刪除。
[0012] 步驟6:循環(huán)執(zhí)行上述步驟，直到生成的回歸方程中不能添加新的因變量，也不能 刪除方程中的因變量為止。
[0013] 所述的步驟1包括如下步驟：
[0014] 步驟101:將要使用的歷史測量數(shù)據(jù)進行整合，使各個變量一一對應(yīng)，對于整個測 量過程中沒有發(fā)生變化的常量視為一個不變函數(shù)，即每一時刻的值都相同；
[0015] 步驟102:根據(jù)因變量的波形圖及各個自變量的波形圖，找出因變量和自變量可能 存在的參數(shù)關(guān)系，設(shè)因變量為y，自變量為^1、^2-，加，取自變量^1，計算;若！、：1!、《|、3王11 Xi'cos Xi、ln XI、嫁戊*'，令 Xii = Xi,龍';3.二：；轉(zhuǎn)，義'!，某 義:Z，xi5 = sin X1，X16 = cos xi，xi7 = ln 。依次類推，計算每一個自變量在不同函數(shù)下的值，待計算 時直接使用。
[0016] 所述的步驟3包括如下步驟：
[0017] 步驟301:取相關(guān)系數(shù)絕對值最大的自變量進行回歸分析，利用步驟102中計算的 不同值，使用最小二乘法進行求解，W自變量Xl，取回歸方程
[001 8] Y= O 0+ O 1X11+ ? 2X12+ ? 3X13+ ? 巧 14+ ? 5X15+ ? 6X16+ ? 7X17+ ? 8X18+山，山為殘差，即
實際值和擬合值的差；
[0019] 步驟3 0 2 :將上述方程寫成矩陣的形式，即Y = XW + U，其中
[0020] 步驟303:根據(jù)公式
H十算回歸方程的系數(shù)。
[0021] 所述的步驟4包括如下步驟：
[0022] 步驟401:根據(jù)公式
計算標準差，其中n為樣本數(shù)，m為自變量的 個數(shù)；
[0023] 步驟402:根據(jù)公式
，計算F值進行對回歸方程的F檢驗，其中m為自變量 的個數(shù)，根據(jù)選擇的顯著性水平日，查F檢驗表，得a顯著水平下，當自由度v = n-m-l時的F檢 驗值Fa。若F含F(xiàn)a,則檢驗通過，模型有效，繼續(xù)執(zhí)行W下步驟;反之舍棄當前的自變量，選擇 新的自變量進行回歸分析；
[0024] 步驟403:根據(jù)公式
計算各回歸系數(shù)的標準差，其中Cii為矩陣(XTxri中 主對角線的上的第i項；
[00巧]步驟404:根據(jù)公式 對每一個回歸系數(shù)進行t檢驗，根據(jù)設(shè)定的顯 著性水平a查t分布表，得到自由度為v = n-m-l時的t檢驗值％若計算結(jié)果> 觀則檢 驗通過，保留當前自變量，反之則說明當前自變量XU對y的影響不明顯，予W刪除。
[0026] 本發(fā)明中用戶通過接口輸入待挖掘的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析，找出 數(shù)據(jù)之間可能存在的關(guān)系。之后數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)通過知識庫中的算法對數(shù)據(jù)進行挖掘計算， 得到數(shù)據(jù)間存在的關(guān)系，并進入數(shù)據(jù)庫。根據(jù)一定的原則和原數(shù)據(jù)對得到的關(guān)系進行驗證 和修正，最終得到穩(wěn)定可信的數(shù)據(jù)關(guān)系。
[0027] 采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為:本發(fā)明所述的一種基于關(guān)聯(lián)分析的網(wǎng)絡(luò)丟 包概率預(yù)測方法，利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境預(yù)測網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中可觀測的參量預(yù)測數(shù)據(jù) 包丟失概率，并根據(jù)數(shù)據(jù)包丟失的概率均衡負載，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕帜芄?jié)約有 限的網(wǎng)絡(luò)資源，盡可能的避免網(wǎng)絡(luò)故障的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 W根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2是本發(fā)明中數(shù)據(jù)挖掘的流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。
[0032] 參看圖1和圖2所示，本【具體實施方式】采用的技術(shù)方案是:它的操作步驟如下：
[0033] 步驟1:根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的歷史測量數(shù)據(jù)及異常日志進行分類；
[0034] 步驟2:在同一個傳輸協(xié)議分類下，根據(jù)異常日志和歷史測量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行整 合計算，包括數(shù)據(jù)包大小、數(shù)據(jù)包傳輸速率、每次傳輸?shù)膸捓寐始皝G包前接收端的時 延，根據(jù)公式
計算每一個自變量相對于因變 量的相關(guān)系數(shù)，并取相關(guān)系數(shù)的絕對值進行排序；
[0035] 步驟3:將W上四組數(shù)據(jù)進行整合，分別計算它們的變化率，并根據(jù)數(shù)據(jù)包將W上 參數(shù)的變化率與數(shù)據(jù)包丟失的概率進行一一映射；
[0036] 步驟4:取數(shù)據(jù)包大小的變化率、數(shù)據(jù)包傳輸速率的變化率、帶寬利用率、帶寬利用 率變化率及數(shù)據(jù)包接收端的時延變化率為自變量，丟包概率為因變量。相關(guān)系數(shù)絕對值最 大的自變量與因變量構(gòu)造一元回歸方程，檢驗所得方程的顯著性。若所得方程可信，則轉(zhuǎn)入 步驟4;若所得方程不可信，則停止建模，取相關(guān)系數(shù)絕對值排序中的下一個自變量重復(fù)步 驟3;
[0037] 步驟5:按相關(guān)系數(shù)的絕對值大小將自變量逐一引入回歸方程，顯著性檢驗結(jié)果表 明因變量和自變量之間存在明顯的關(guān)系時，將變量引入回歸方程，對回歸方程進行更新，同 時重新檢驗每一個自變量對因變量的回歸效果，若回歸效果明顯，則保留自變量;若回歸效 果不明顯，則將該自變量從回歸方程中刪除。
[0038] 步驟6:循環(huán)執(zhí)行上述步驟，直