基于测量的Internet链路延迟建模

论文摘要

为了能够更好地理解互联网内部的动态行为及其相关因素,建立有效的Internet链路延迟模型意义重大。Internet链路延迟建模对于分析和预测网络性能,从而更好地完成网络协议设计,进行Internet模拟和性能评价,以及服务质量保证都有着极其重要的作用。本文首先阐述了Internet延迟建模的研究背景及其重要的理论意义和实际应用价值,然后介绍了Internet延迟的基本概念、测量方法及延迟建模所涉及到的统计学知识。在此基础上,建立了实测Internet链路往返延迟数据的分布模型,并对其可能的影响因素进行了深入研究。本文基于大规模国家网络链路延迟实测数据,用最大似然估计等方法对Internet链路往返延迟数据进行概率分布拟合,与幂律分布、Pareto分布、Weibull分布、对数正态分布等概率模型比较后,发现其更接近于Gamma分布,并以Q-Q图方法和Bootstrap方法检验。然后给出了链路承载量和介数的定义及其分布情况,分析了Internet链路延迟与链路承载量、度、介数的相关关系。发现Internet链路延迟受承载量影响,链路延迟分布特征随承载量范围的变化而呈现出一定的变化规律,其中链路延迟Gamma分布的形状参数与承载量正向相关,尺度参数与承载量反向相关。进一步研究发现,该变化规律与探测点位置、网络测量规模无关,最后给出了不同承载量范围内链路延迟分布参数及统计特征的曲线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 网络测量
• 1.2.1 网络测量的要素
• 1.2.2 网络测量的分类和指标
• 1.2.3 网络测量的体系结构
• 1.2.4 网络测量的意义
• 1.2.5 国内外相关研究现状
• 1.3 Internet延迟建模
• 1.3.1 Internet延迟建模的基本概念
• 1.3.2 Internet延迟建模的研究现状
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 Internet延迟测量与建模概述
• 2.1 延迟的基本概念
• 2.1.1 延迟的分类
• 2.1.2 延迟的构成
• 2.1.3 影响延迟的因素
• 2.2 延迟测量方法
• 2.2.1 单向延迟测量方法
• 2.2.2 往返延迟测量方法
• 2.3 Internet延迟建模方法
• 2.3.1 数据描述统计
• 2.3.2 时间序列分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 Internet链路延迟统计建模
• 3.1 Internet链路延迟数据获取
• 3.1.1 测量工具介绍
• 3.1.2 测量过程及结果
• 3.2 Internet链路延迟数据分析
• 3.3 Internet链路延迟概率模型拟合及比较
• 3.3.1 最大似然估计
• 3.3.2 选取模型介绍
• 3.3.3 拟合结果及优度比较
• 3.4 统计模型检验
• 3.4.1 Q-Q图检验
• 3.4.2 Bootstrap检验
• 3.5 本章小结
• 第4章 Internet链路延迟相关因素分析
• 4.1 Internet链路延迟与度相关性研究
• 4.2 Internet链路延迟与承载量相关性研究
• 4.2.1 承载量的定义及分布
• 4.2.2 延迟与承载量相关性分析
• 4.2.3 规律验证
• 4.3 Internet链路延迟与介数相关性研究
• 4.3.1 介数定义及分布
• 4.3.2 延迟与介数相关性分析
• 4.4 承载量与介数相关性分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢