[发明专利]一种保持网络性能可靠度的网络简化方法

说明书

本发明为一种保持网络性能可靠度的网络简化方法，解决大规模网络性能可靠性评估计算复杂度高的问题。具体包括如下步骤：步骤一：建立基于马尔科夫奖励模型的网络性能模型，确定网络性能指标；步骤二：蒙特卡洛仿真方法评估网络性能可靠度；步骤三：保持连通可靠性的图变化简化方法的基础上，针对网络性能可靠度不变进行网络简化；步骤四：利用提出的性能可靠性评估方法进行仿真验证。本发明提供了对大规模通信网络进行简化的方法和其性能可靠性的评估方法，该简化方法保持了网络的性能可靠度，并有效降低网络性能可靠性评估的算法复杂度和试验代价。

技术领域

本发明属于网络通信以及可靠性技术领域，具体涉及一种保持网络性能可靠度的网络简化方法。

背景技术

信息时代的社会对通信网络的依赖越来越强，网络可靠性对通信网络的正常运作发挥着重要作用。随着网络规模的迅速扩张，使用频度、网络负载的快速增加以及单设备可靠性的提高等原因，网络拥塞和延时等与网络性能有关的问题逐渐成为了网络可靠性中必须考虑的因素，网络可靠性的研究也由最开始的基于图论的连通可靠性研究，转向关注于网络性能和服务质量，导致网络性能可靠性的评估复杂度提高。一方面，利用解析计算来评估网络性能可靠性，对于大规模网络中复杂的结构和节点多态性问题，需考虑容量，流量等因素，使得其性能可靠性的评估难度大大提升。另一方面，利用可靠性试验的方法(参考文献[1]：陈阳,黄宁,康锐,等.局域网FTP业务可靠性试验与评估技术[J].北京航空航天大学学报,2011,37(1):91-94.)评估网络性能可靠性面临时间太长、费用太高、工作量大等问题。

因此，研究如何降低网络性能可靠性评估的难度与试验代价具有重要价值。其中，简化网络以实现网络规模的缩减是适用性最广的有效途径。目前已有的网络简化方法，多限于针对连通可靠性的图变换方法，(参考文献[2]:Shooman A M,Kershenbaum A.Exactgraph-reduction algorithms for network reliability analysis[C]//GlobalTelecommunications Conference,1991.GLOBECOM'91.'Countdown to the NewMillennium.Featuring a Mini-Theme on:Personal Communications Services.IEEE,1991:1412-1420.译：Shooman A M,Kershenbaum A.用于网络可靠性分析的精确图简化算法[C]，全球通信会议，1991：1412-1420)缺乏对影响通信网络拥塞、延时等性能有关因素的考虑；已有的考虑性能的网络简化方法(参考文献[3]:李皓平,肖晓强,匡罗贝,等.基于拓扑简化的自相似网络相关参数分析[J].微计算机信息,2008,24(18):186-188.)假设网络中各节点相关参数不变，在不影响网络性能的原则下进行串，并联简化，未考虑节点多状态，进而这种简化尚未考虑到性能可靠性，难以满足网络性能可靠性评估的简化需求。基于以上问题，急需提出一种保持网络性能可靠度的网络简化方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决大规模网络性能可靠性评估复杂度高的问题，提出了一种保持网络性能可靠度的网络简化方法。

本发明提供的一种保持网络性能可靠度的网络简化方法，包括如下步骤：

步骤一：建立基于马尔科夫奖励模型(MRM)的网络性能模型，确定网络性能指标。

首先建立节点的连续时间马尔科夫链(CTMC)模型。节点CTMC模型考虑节点的状态空间，每个节点视为一个独立的M/M/1/n_i排队模型。将节点中数据包个数不同看作节点不同的状态，把所有网络中可能出现的状态全部列出，并确定了各个状态间转换的概率(也即转移概率)。接着建立MRM网络性能模型，即在CTMCs的状态空间的基础上，通过赋予系统每个状态不同的奖励值，将网络中单节点CTMC模型结合起来，计算网络的性能度量：平均到达数据包总时延。

步骤二：蒙特卡洛仿真方法评估网络性能可靠度。