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增强IP网络坐标系统的距离预测准确性的方法研究

作　者: 王大彬
导　师: 阳小龙
学　校: 重庆邮电大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: IP网络坐标系统距离感知欧氏嵌入相对误差比
分类号: TN915.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着IP网络规模的指数式增长、网络结构呈现高度的异构性与复杂性,IP网络性能的可知性就变得愈加复杂化、困难化。加之新的信息传输技术、新的网络环境和新型网络服务不断产生,同时用户对网络服务质量要求也不断上升,故不管是网络运营者,还是网络使用者,他们都迫切需要对网络的整体拓扑结构和网络性能进行精确的测量、分析和估计,以掌握网络运行的规律,为优化网络应用、提高网络效率提供可靠的理论依据。在实际的网络中,时延(即:网络距离)是一个非常重要的参数,已把它看作为网络路径的一个基本属性,与网络拓扑和路由密切相关。如果获得了节点之间的时延信息,则对提高网络应用(如媒体文件共享,内容访问网络等)的性能有很大的帮助。Ping方式是获取该信息的最直接方法,它简单直观,但是效率低、开销大、可扩展性差,其时间复杂度为O(N2)。为此,提出了虚拟坐标系统的概念,它的基本思想是将网络距离空间映射到一个几何空间中,每个网络节点对应几何空间中一个坐标点,节点间距离可以根据它们的坐标值通过空间距离公式计算得出。因此,虚拟坐标系统能大幅度降低测量开销。目前,文献提出了很多不同的虚拟坐标算法,尽管这些算法的时延预测相对误差都不大,但是即使很小的预测误差,也会对网络应用的性能产生非常明显的影响。因此,本文研究的重点就是如何提高虚拟坐标预测的准确度,主要包括:1.为了提高虚拟坐标预测的准确度,本文研究发现选择在被预测时延范围附近的节点作为锚节点,能提高被预测时延预测准确性,故提出一种距离范围感知的IP网络坐标系统,即R-Vivaldi。其主要思路为:根据被预测时延大致取值范围,在与该取值范围相近的一个距离半径空间内,重新选择锚节点而得它的一个新取值范围。依照该过程,被预测时延取值范围更加明晰,并不断调整锚节点的选择,该过程直到预测准确度满足一定条件时为止。2.为了提高虚拟坐标系统预测性能和减少距离范围感知的IP网络坐标系统(简称:R-Vivaldi)的计算开销,该文在R-Vivaldi的基础上,提出了一种基于?近似的距离范围感知增强型IP网络坐标系统(简称:R?-Vivaldi)。其主要思路为:首先根据三角不等式关系给出一个距离区间,以判断R-Vivaldi中由全局坐标来预测的距离值是否在该区间内:若在则认为该预测值准确,否则对其预测值进行修正;接着将修正后的距离预测值代入R-Vivaldi中来达到提高坐标系统预测性能的目的。3.本文研究发现,TIV已成了影响坐标系统预测准确性的主要因素,故为了抑制TIV对坐标系统的影响,从而提高预测准确度,故本文提出了一种可调控的预测距离高效修正方案。其主要思路是基于相对误差比(RR:relative error ratio),依据节点与参考节点的位置关系,选择合适的参考节点的RR来对距离预测值进行修正。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章引言  10-16
  1.1 课题背景  10-12
  1.2 IP 网络坐标系统距离预测准确性的现状  12-14
  1.3 本文组织内容  14-16
第二章 IP 网络距离欧氏空间嵌入误差分析及其修正方法  16-29
  2.1 典型的欧氏嵌入算法  16-20
    2.1.1 集中式网络坐标系统  16-19
    2.1.2 分布式网络坐标系统  19-20
  2.2 网络时延预测准确性度量方法及定义  20-22
  2.3 影响网络坐标系统时延预测准确性的因素分析  22-24
  2.4 当前增强坐标系统预测准确性的一些方法或措施  24-28
  2.5 本章小节  28-29
第三章 R-Vivaldi：一种距离范围感知的IP 网络坐标系统  29-36
  3.1 问题描述  30-31
  3.2 算法思想  31
  3.3 R-Vivaldi 的实现  31-33
  3.4 仿真结果及分析  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 R△-Vivaldi：一种基于△近似的距离范围感知增强型IP 网络坐标系统  36-43
  4.1 问题描述  37
  4.2 R△-Vivaldi 算法思路及其实现  37-39
  4.3 对减少计算开销的进一步讨论，即R△-Vivaldi 修改方案  39-40
  4.4 仿真结果及分析  40-42
  4.5 本章小结  42-43
第五章一种可调控的预测距离高效修正方案  43-49
  5.1 问题描述  43-44
  5.2 算法思路及其实现  44-46
  5.3 仿真结果及分析  46-47
  5.4 本章小结  47-49
第六章总结及下一步工作  49-51
  6.1 本文的结论及主要贡献  49-50
  6.2 下一步研究建议及未来工作方向  50-51
致谢  51-52
硕士期间取得的研究成果  52-53
参考文献  53-56

增强IP网络坐标系统的距离预测准确性的方法研究

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