[发明专利]基于链路拥塞强度分布的网络拥塞链路诊断方法及系统

权利要求书

1.基于链路拥塞强度分布的网络拥塞链路诊断方法，其特征在于，包括：

S1、对待测IP网络中端到端路径进行t时刻快照，获得t时刻待测IP网络中各端到端路径性能及拓扑结构的探测结果，使用快照获得待测IP网络链路的初始概率，初始概率包括链路的初始拥塞概率以及链路的初始拥塞强度概率；

S2、根据t时刻快照所得到的初始概率使用EM算法模型计算得到待测IP网络的先验概率，先验概率包括先验拥塞概率和链路的先验拥塞强度概率；

所述步骤S2计算先验概率包括：

a、根据所述探测结果，获得某一时刻t对应的链路的拥塞概率向量p和链路的拥塞强度概率分布D^t；

b、根据t时刻得到的初始概率以及IP网络路径状态Z，计算对数似然LL(D|Z，X)关于X的期望，得到最可能发生的链路状态X；

c、根据链路状态X，重新计算每条链路的拥塞强度概率分布，得到新的D^t+1；

d、当迭代到一定次数，或者算法收敛到一定精度，结束算法，得到所述待测IP网络中的先验链路拥塞强度概率分布；否则，回到步骤b；

S3、建立待测IP网络中各链路的先验拥塞概率求解的线性方程组；

建立所述线性方程组包括：

A、在所述待测IP网络中，将各端到端与其路径的各链路之间的关系使用布尔代数模型表示为：

n_c为各端到端路径经过的链路总和，Z_i为第i条路径的状态变量，x_j为第j条链路的状态变量；当Z_i≥1时，表示第i条路径为拥塞状态，当Z_i＝0时，表示第i条路径为正常状态；当x_j＝1时，表示第j条链路为拥塞状态，当x_j＝0时，表示第j条链路为正常状态；D_ij为路径和链路的关系变量，当D_ij＝1时，表示第i条路径经过第j条链路，当D_ij＝0时，表示第i条路径不经过第j条链路；

B、在所述待测IP网络中，将各端到端与其路径的各链路之间的拥塞强度的关系使用线性代数模型表示为：

n_c为各端到端路径经过的链路总和，M_i为第i条路径的状态变量，x_j为第j条链路的状态变量；当M_i≥1时，表示第i条路径为拥塞状态，当M_i＝0时，表示第i条路径为正常状态；当x_j≥1时，表示第j条链路为拥塞状态，当x_j＝0时，表示第j条链路为正常状态；D_ij为路径和链路的关系变量，当D_ij＝1时，表示第i条路径经过第j条链路，当D_ij＝0时，表示第i条路径不经过第j条链路；

C、对所述A步骤中的布尔代数模型，找到向量x＝[x₁ x₂…x_n]，使得如下条件概率公式得到最大化：

其中z＝[z1 z2 … zm]表示快照得到的待测IP网络的状态，n表示待测IP网络中链路的个数，m表示待测IP网络中路径的个数，

ρ_G为测量标记为正常链路的集合，ρ_C为测量标记为拥塞链路的集合，P_i表示路径i；最大化概率公式化简为：

其中，ε_R表示去除所有经过正常路径的链路以及确定为正常链路之后所得到的路由矩阵，表示判断的拥塞链路集合，p_k表示链路k的拥塞概率；

S4、根据步骤S2得到待测IP网络的先验概率，结合步骤S3得到的线性方程组，计算推断待测IP网络中最有可能发生拥塞的链路集合；

所述步骤S4具体包括：

在当前推断时刻拥塞路径链路集合中查找权值最高的链路的判断公式如下：

其中，D_k表示链路k经过的路径的集合，|D_k|即为链路k经过的路径的个数；

根据所述判断公式，对未判断的链路集合∈_A进行查找，对满足所述判断公式的链路e_k，将链路e_k标记到推断出的拥塞链路集合χ中；根据拥塞强度概率，将链路e_k的拥塞强度标记为拥塞强度概率最大所对应的拥塞强度Y_k；

根据步骤S3中得到的链路和路径的拥塞强度的线性关系，对链路e_k所经过的所有路径的拥塞强度进行更新，更新后的拥塞强度为M_k-Y_k，此后，将链路e_k从未判断的链路集合∈_A中剔除；

重复所述查找过程，直到未判断的链路集合∈_A为空，输出得到的拥塞链路集合χ。

2.基于链路拥塞强度分布的网络拥塞链路诊断系统，其特征在于，包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1所述的基于链路拥塞强度分布的网络拥塞链路诊断方法。