[发明专利]基于信息流的网络业务可靠性分析方法

权利要求书

1.一种基于信息流的网络业务可靠性分析方法，其特征在于：该方法流程如下：

步骤一：根据工程应用和用户需求，确定每个业务的权重及故障判据；

对每个业务i，要考察的性能指标为时延和丢包；根据工程实际应用和用户对不同业务的需求，确定业务i在整网业务中所占的权重ω_i，对于重要的业务，权重赋值高；确定时延阈值为T_i，丢包阈值为K_i，M为要评估的业务总量；其中，i＝1,…,M；

步骤二：对网络运行的业务进行建模和动态仿真，包括数据产生、传输、排队和移除；具体如下：

(1)数据产生过程：根据业务生成算法生成网络中的所有业务，包括业务的源节点，目的节点和业务路径；

(2)数据传输过程：遍历所有节点根据节点转发能力来转发节点队列的数据包，对所传输的每个数据包根据路由来确定该数据包当前节点与目标节点之间的下一跳地址；每个节点的处理能力为C_j，即每个时刻每个节点最多处理C_j个数据包，根据业务路径中下一节点的编号进行转发；

(3)数据排队过程：根据节点的队列存储调度算法，在每一时间步中，每个节点进行发送和接收数据包；在每一时间步中，每个节点将会经历两次操作，发送和接收数据包；首先，遍历所有队列，如果队列中有数据包，则根据队列存储调度算法把队列的C_j个数据包转发出去，如果没有数据包则不做操作；其次将所收到的来自别的节点的数据包根据队列存储调度算法存储在队列中，每个节点的缓存队列大小为Q_j，即每个节点中最多可存储Q_j个数据包，到达节点后根据节点的队列存储调度规则排队，依次等待被转发处理，如果没有空闲的缓存则节点无法接受新的数据包，此时数据包被丢弃；

(4)数据移除过程：如果数据包根据业务路径到达目的节点，则将此数据包从网络中移除，否则，继续转发到下一节点；对于到达目的节点的数据包，记下其到达时间计算时延，若其时延在允许的传输时间内，则认为该数据包传输成功；

步骤三：业务可靠度评估；

对于单业务的业务可靠度，即对于业务i，其业务可靠度表达式如下：

R_i＝P(Delay_i≤T_i,Loss_i≤K_i)

其中，对业务i，Delay_i表示业务i运行过程产生的时延，Loss_i为丢包的个数；根据每个业务所占的权重，多业务的业务可靠度表达式如下：

其中，ω_i为业务i在整网业务中所占的权重；

所述步骤三通过对业务的动态仿真来得到业务的性能指标值，进而得到业务可靠度的近似值，具体如下：

(1)确定网络拓扑结构，要评估的业务总量M，每个业务所占的权重，每个业务的时延阈值和丢包阈值，各节点的处理能力和缓存队列大小，输入仿真总时间T；

(2)对每一时间步，根据步骤二的四个过程进行业务的离散事件仿真，该仿真过程具体如下：

(2.1)令仿真时间t＝1，运行成功的业务总数success＝0，业务i运行成功的次数success_i＝0，业务i的丢包个数为Loss_i＝0；

(2.2)生成M个业务，包括每个业务的数据包个数，业务的源节点，目的节点和业务路径；

(2.3)将数据包加入到源节点的队列中，记下数据包产生的时间t，若节点的队列已满，则将数据包丢弃，相应的业务的丢包个数Loss_i＝Loss_i+1；

(2.4)根据节点的队列存储调度算法，各节点根据其处理能力并转发相应数量的数据包；

(2.5)判断每个业务的未丢弃的数据包是否到达目的节点，若已到达目的节点，则将数据包移除，并记录下数据包到达时间t，即得到传输时延Delay_i；若时延未超过该业务的时延阈值且丢包个数未超过该业务的丢包阈值，则认为该业务传输成功，相应地success_i＝success_i+1，success＝success+1；若没到达目的节点则转发至下一个节点；

(2.6)判断节点缓存队列是否已满，若未满则根据节点的队列存储调度算法将新到的数据包排列在节点缓存区中；若已满则将多余的数据包丢弃，认为这些数据包未传输成功，相应的业务的丢包个数Loss_i＝Loss_i+1；

(2.7)仿真时间t＝t+1；

(2.8)判断是否满足t≤T，如果满足，则进入(2.2)；如果不满足，则达到仿真时长，进入(3)；

(3)计算业务可靠度；在(2)中，每一时间步，随机生成M个业务，即每一时间步相当于一次仿真的随机抽样，记录每个业务的时延和丢包数，即得到业务可靠度表达式中的Delay_i和loss_i，进而判断每一个业务是否传输成功；故对于业务i的业务可靠度计算公式为：

其中，success_i为业务i运行成功的次数，all_i为业务i总的运行次数；多业务的业务可靠度计算公式为：

其中，ω_i为业务i在整网业务中所占的权重。