專利名稱：基于測量的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能綜合因子評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)性能評價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于測量的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能綜合因子評價(jià)方法。

背景技術(shù)：
隨著Internet技術(shù)的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的日益提高，網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)更加多樣化，對業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(QoS)的要求也不斷提高，越來越多的網(wǎng)絡(luò)管理開發(fā)者、運(yùn)營商和網(wǎng)絡(luò)使用者關(guān)注網(wǎng)絡(luò)性能。而如何在網(wǎng)絡(luò)性能評價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)，亦成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。因此，如何評價(jià)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能日益重要。
網(wǎng)絡(luò)性能分析目前主要有模型法和測量法。模型法是指對要評價(jià)和分析的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立一個(gè)適當(dāng)?shù)哪Ｐ停缓笄蟪瞿Ｐ偷男阅苤笜?biāo)，以便對系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)。測量法是指通過一定的測量設(shè)備或一定的測量程序可以直接從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測得各項(xiàng)性能指標(biāo)或與之相關(guān)的度量，然后由它們經(jīng)過一些運(yùn)算求出相應(yīng)的性能指標(biāo)，準(zhǔn)確性高。
目前，測量法普遍使用的是指標(biāo)體系評價(jià)法。指標(biāo)體系評價(jià)法就是用不同的指標(biāo)對評估對象發(fā)展的多個(gè)方面分別予以反映。IETF和ITU-T都各自定義了一套性能指標(biāo)，提出了定義性能指標(biāo)的原則與總體框架。
但是現(xiàn)有的評價(jià)方法還存在一些問題(1)在測量系統(tǒng)模型化方面做的工作比較少，缺乏宏體系結(jié)構(gòu)模型；(2)普遍采用指標(biāo)體系評價(jià)方法，雖然能從多個(gè)角度對事物進(jìn)行評價(jià)，但不利于對事物的綜合評估、統(tǒng)一比較，如甲、乙兩網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)性能指標(biāo)中，各有部分優(yōu)于對方，如此，很難說甲乙兩網(wǎng)絡(luò)的性能孰優(yōu)孰劣；(3)尤其對于多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，同一網(wǎng)絡(luò)在不同業(yè)務(wù)時(shí)表現(xiàn)出來的性能優(yōu)劣不同，而多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的在不同業(yè)務(wù)下的綜合性能不易量化、比較。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于測量的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能綜合因子評價(jià)方法，利用此方法可以量化評價(jià)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能，也可比較不同多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能優(yōu)劣。
本發(fā)明提供的基于測量的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能綜合因子評價(jià)方法，其步驟 包括 第1步 確定待評價(jià)的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)所包含的業(yè)務(wù)類型，設(shè)業(yè)務(wù)類型總數(shù)為n，按照自定義的排序規(guī)則對各業(yè)務(wù)進(jìn)行編號，業(yè)務(wù)類型的編號為j，確定對待評價(jià)的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)進(jìn)行評價(jià)的性能指標(biāo)，設(shè)性能指標(biāo)的總數(shù)為p； 第2步 利用數(shù)據(jù)采集工具進(jìn)行不同業(yè)務(wù)下的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集，得到每個(gè)業(yè)務(wù)下的p個(gè)性能指標(biāo)的測量值；定義測量值數(shù)據(jù)越大，代表其性能越好的性能指標(biāo)為正指標(biāo)，測量值數(shù)據(jù)越大，代表其性能越差的性能指標(biāo)為負(fù)指標(biāo)；按照自定義的排序規(guī)則對各性能指標(biāo)進(jìn)行編號，設(shè)各性能指標(biāo)的編號為i； 第3步 對各性能指標(biāo)進(jìn)行正向化處理，即在負(fù)指標(biāo)的測量值前加上負(fù)號，使之為負(fù)值，正指標(biāo)保持原值； 第4步 設(shè)xij0表示第j個(gè)業(yè)務(wù)的第i個(gè)性能指標(biāo)的正向化處理后的測量值，將正向化處理后的指標(biāo)值用矩陣表示為
第5步 將矩陣中的各性能指標(biāo)的測量值按照下式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換 i＝1，2，...，p；j＝1，2，...，n； xij表示第j個(gè)業(yè)務(wù)的第i個(gè)性能指標(biāo)的進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值； 其中i＝1，2，…，p； 得標(biāo)準(zhǔn)化后的性能指標(biāo)矩陣為
第6步 性能指標(biāo)向量為p維x＝(x1，x2，…，xp)′，則將第i個(gè)性能指標(biāo)的值記為xi；xi′為第i′個(gè)性能指標(biāo)的值，建立標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的協(xié)方差矩陣S， 其中，表示性能指標(biāo)xi的方差； Cov(xi，xi′)＝Cov(xi′，xi)＝E(xi-xi)(xi′-xi′)，表示性能指標(biāo)xi和性能指標(biāo)xi′的兩性能指標(biāo)的協(xié)方差； 得到S是對稱且正定的矩陣 第7步 設(shè)λ是待求得的特征根，I是單位矩陣； 則利用式|S-λI|＝0 求得S的特征根，得到λ1、λ2、...λp； 根據(jù)求特征向量的方法，利用式(S-λiI)ei＝0，求得相應(yīng)的正交單位特征向量為e1，e2，…，ep； 第8步 記p維隨機(jī)向量(x1，x2，…，xp)′的均值μ＝(μ1，μ2，…，μp)′，建立因子模型為 其中，稱f1，f2，…，fm為公共因子，ε1，ε2，…，εm為特殊因子 則上式用矩陣表示為 x＝μ+Af+ε 式中，f＝(f1，f2，…，fm)′為公共因子向量，ε＝(ε1，ε2，…，εm)′為特殊因子向量，A＝(aij)p×m稱為因子載荷矩陣； 第9步 求出滿足不等式的盡可能小的m，其中，c表示百分比，取值為80％～90％； 計(jì)算初始因子載荷矩陣A； 第10步 利用湯姆森因子得分進(jìn)行樣本的因子評價(jià)分析
第11步 計(jì)算得到總因子得分F也即綜合評價(jià)值， 總因子得分 現(xiàn)有的對多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的性能評價(jià)多是從某些單個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，但這些性能指標(biāo)僅能從單方面反映出網(wǎng)絡(luò)的各方面性能，對于網(wǎng)絡(luò)的綜合性僅能通過這些性能指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合模糊評估，不能進(jìn)行精確的量化評估。尤其是對于不同的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)來說，常常存在著一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的某幾項(xiàng)性能指標(biāo)比另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的更優(yōu)，而另幾項(xiàng)卻更差的情況，這樣很難綜合比較這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能誰更好。本發(fā)明方法提出一種評價(jià)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)綜合性能的方法，通過對網(wǎng)絡(luò)基本性能指標(biāo)的測量，經(jīng)過本方法的處理，對多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能得以精確量化，得到該多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)綜合性能量化值，可以量化評價(jià)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的性能，尤其便于比較幾個(gè)不同多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能。這為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員評價(jià)以及選擇更好的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供了方法依據(jù)。



圖1為本發(fā)明方法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
步驟1.對于要評價(jià)的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)指標(biāo)體系選取恰當(dāng)?shù)臏y量指標(biāo)，并利用數(shù)據(jù)采集工具進(jìn)行不同業(yè)務(wù)下的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集。一般來說，有以下性能指標(biāo)連通性，吞吐量，帶寬，包轉(zhuǎn)發(fā)率，信道利用率，信道容量，帶寬利用率，時(shí)延，時(shí)延抖動，丟包，丟包率等，并可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)進(jìn)行增減。本發(fā)明設(shè)性能指標(biāo)的總個(gè)數(shù)為p。
步驟2.定義其指標(biāo)的測量值數(shù)據(jù)越大，代表其性能越好的指標(biāo)為正指標(biāo)，測量值數(shù)據(jù)越大，代表其性能越差的指標(biāo)為負(fù)指標(biāo)。若無增減，對于上述列舉的測量指標(biāo)，則p＝11，對于這11個(gè)性能指標(biāo)，則連通性，吞吐量，帶寬，包轉(zhuǎn)發(fā)率，信道利用率，信道容量，帶寬利用率屬于正指標(biāo)；時(shí)延，時(shí)延抖動，丟包，丟包率屬于負(fù)指標(biāo)。并定義在負(fù)指標(biāo)的測量值前加上負(fù)號，使之為負(fù)值，此過程稱為負(fù)指標(biāo)正向化。被正向化后的負(fù)指標(biāo)也符合正指標(biāo)的特征數(shù)值越大，則表明性能越好。
自定義順序依次進(jìn)行編號，一般可采用定義的正指標(biāo)在前，負(fù)指標(biāo)在后的順序。依次進(jìn)行編號得x1，x2，…，xp，按以上原則處理，得正指標(biāo)k個(gè)x1，x2，…，xk(k＝7)，為正值；正向化后的負(fù)指標(biāo)p-k個(gè)xk+1，xk+2，…，xp，即x8，x9，x10，x11，均為負(fù)值，其中x1表示連通性，x2表示吞吐量，…，xp即x11表示丟包率。下文中用i表示性能指標(biāo)的序號，1≤i≤p。
步驟3.現(xiàn)有的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)分類主要有FT、數(shù)據(jù)庫、交互式業(yè)務(wù)、郵件、服務(wù)、萬維網(wǎng)、P2P、攻擊、游戲、多媒體，共10類，當(dāng)然，也可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況對業(yè)務(wù)分類進(jìn)行適當(dāng)增減。
設(shè)總業(yè)務(wù)數(shù)為n，按照任意確定的排序規(guī)則從1到n對其依次進(jìn)行編號。若無增減，則n＝10。設(shè)業(yè)務(wù)的編號為j，1≤j≤n，即第j個(gè)業(yè)務(wù)下文中稱為業(yè)務(wù)j；加大其中業(yè)務(wù)j的業(yè)務(wù)量，減輕其它業(yè)務(wù)量，并測得該情況下的p個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，它們表示該業(yè)務(wù)j下的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。對每一個(gè)業(yè)務(wù)的p個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行測量，共得到n×p個(gè)結(jié)果。
步驟4.對各性能指標(biāo)進(jìn)行正向化處理，即在負(fù)指標(biāo)的測量值前加上負(fù)號，使之為負(fù)值，正指標(biāo)保持原值。
并將正向化后的指標(biāo)值矩陣化，即將正向化后的指標(biāo)值用矩陣表示為
其中，xij0表示第j個(gè)業(yè)務(wù)的第i個(gè)性能指標(biāo)的觀測值。
步驟5.將矩陣中的各性能指標(biāo)值按照下式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換 i＝1，2，…，p；j＝1，2，…n，； xij表示在業(yè)務(wù)j下，編號為i的性能指標(biāo)的進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值。
其中i＝1，2，…，p； 經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化變換后的數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣正好是原始向量的相關(guān)矩陣，且這些無量綱的數(shù)據(jù)具有相對的穩(wěn)定性。
得標(biāo)準(zhǔn)后的性能指標(biāo)矩陣為
步驟6.可得性能指標(biāo)向量為p維x＝(x1，x2，…，xp)′。則將第i個(gè)性能指標(biāo)的值記為xi；xi′為第i′個(gè)性能指標(biāo)的值。
建立標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的協(xié)方差矩陣S， 其中，表示性能指標(biāo)xi的方差。
Cov(xi，xi′)＝Cov(xi′，xi)＝E(xi-xi)(xi′-xi′)，表示性能指標(biāo)xi和性能指標(biāo)xi′的兩性能指標(biāo)的協(xié)方差。
可得S是對稱且正定的矩陣 步驟7.設(shè)λ是待求得的特征根，I是單位矩陣。
則利用式|S-λI|＝0 求得S的特征根，并依次排序?yàn)棣?≥λ2≥…≥λp≥0， 根據(jù)求特征向量的方法，利用式(S-λiI)ei＝0，求得相應(yīng)的正交單位特征向量為e1，e2，…，ep’，又設(shè) 步驟8.建模 因有p維隨機(jī)向量x＝(x1，x2，…，xp)′，記p維隨機(jī)向量的均值μ＝(μ1，μ2，…，μp)′，建立因子模型為 其中，稱f1，f2，…，fm為公共因子，ε1，ε2，…，εm為特殊因子，它們都是不可觀測的隱變量。
則上式可以用矩陣表示為 x＝μ+Af+ε 式中，f＝(f1，f2，…，fm)′為公共因子向量，ε＝(ε1，ε2，…，εm)′為特殊因子向量，A＝(aij)p×m稱為因子載荷矩陣。
限定 則，公共因子彼此不相關(guān)且具有單位方差，特殊因子也彼此不相關(guān)且和公共因子也不相關(guān)。
步驟9.根據(jù)主成分分析，導(dǎo)出主成分； 作以下線性變換 限定y1是x1，x2，…，xp的一切線性函數(shù)中方差最大的，稱y1為第一主成分，并可推出它的方差具有最大值λ1，以此類推，推出x的第i主成分yi的方差最大值λi； 前m個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為

它表明前m個(gè)主成分y1，y2，…，ym解釋x1，x2，…，xp的能力； 并可計(jì)算初始因子載荷矩陣A； 其中，λ1，λ2，…λm是(之前)步驟5中求出的矩陣S的特征根，e1，e2，…，em是它們分別對應(yīng)的正交單位特征向量，在步驟5中也亦求出。
步驟10.利用湯姆森因子得分進(jìn)行樣本的因子評價(jià)分析
步驟11.計(jì)算得到總因子得分也即綜合評價(jià)值。
總因子得分 此即為該多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能評價(jià)值。
根據(jù)此方法結(jié)果分析，評價(jià)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能；也可比較不同多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的綜合性能優(yōu)劣。
權(quán)利要求
1、一種基于測量的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能綜合因子評價(jià)方法，其步驟包括
第1步 確定待評價(jià)的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)所包含的業(yè)務(wù)類型，設(shè)業(yè)務(wù)類型總數(shù)為n，按照自定義的排序規(guī)則對各業(yè)務(wù)進(jìn)行編號，業(yè)務(wù)類型的編號為j，確定對待評價(jià)的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)進(jìn)行評價(jià)的性能指標(biāo)，設(shè)性能指標(biāo)的總數(shù)為p；
第2步 利用數(shù)據(jù)采集工具進(jìn)行不同業(yè)務(wù)下的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集，得到每個(gè)業(yè)務(wù)下的p個(gè)性能指標(biāo)的測量值；定義測量值數(shù)據(jù)越大，代表其性能越好的性能指標(biāo)為正指標(biāo)，測量值數(shù)據(jù)越大，代表其性能越差的性能指標(biāo)為負(fù)指標(biāo)；按照自定義的排序規(guī)則對各性能指標(biāo)進(jìn)行編號，設(shè)各性能指標(biāo)的編號為i；
第3步 對各性能指標(biāo)進(jìn)行正向化處理，即在負(fù)指標(biāo)的測量值前加上負(fù)號，使之為負(fù)值，正指標(biāo)保持原值；
第4步 設(shè)xij0表示第j個(gè)業(yè)務(wù)的第i個(gè)性能指標(biāo)的正向化處理后的測量值，將正向化處理后的指標(biāo)值用矩陣表示為
第5步將矩陣中的各性能指標(biāo)的測量值按照下式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換
i＝1，2，...，p；j＝1，2，...，n；
xij表示第j個(gè)業(yè)務(wù)的第i個(gè)性能指標(biāo)的進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的值；
其中i＝1，2，…，p；
得標(biāo)準(zhǔn)化后的性能指標(biāo)矩陣為
第6步性能指標(biāo)向量為p維x＝(x1，x2，…，xp)′，則將第i個(gè)性能指標(biāo)的值記為x1；xi′為第i′個(gè)性能指標(biāo)的值，建立標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的協(xié)方差矩陣S，
其中，表示性能指標(biāo)xi的方差；
Cov(xi，xi′)＝Cov(xi′，xi)＝E(xi-xi)(xi′-xi′)，表示性能指標(biāo)xi和性能指標(biāo)xi′的兩性能指標(biāo)的協(xié)方差；
得到S是對稱且正定的矩陣
第7步 設(shè)λ是待求得的特征根，I是單位矩陣；
則利用式|S-λI|＝0
求得S的特征根，得到λ1、λ2、…、λp；
根據(jù)求特征向量的方法，利用式(S-λiI)ei＝0，求得相應(yīng)的正交單位特征向量為e1，e2，…，ep；
第8步 記p維隨機(jī)向量(x1，x2，…，xp)′的均值μ＝(μ1，μ2，…，μp)′，建立因子模型為
其中，稱f1，f2，…，fm為公共因子，ε1，ε2，…，εm為特殊因子
則上式用矩陣表示為
x＝μ+Af+ε
式中，f＝(f1，f2，…，fm)′為公共因子向量，ε＝(ε1，ε2，…，εm)′為特殊因子向量，A＝(aij)p×m稱為因子載荷矩陣；
第9步 求出滿足不等式的盡可能小的m，其中，c表示百分比，取值為80％～90％；
計(jì)算因子載荷矩陣A；
第10步 利用湯姆森因子得分進(jìn)行樣本的因子評價(jià)分析
第11步 計(jì)算得到總因子得分F也即綜合評價(jià)值，
總因子得分
全文摘要
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)性能評價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于測量的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能綜合因子評價(jià)方法。該方法鑒于多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的動態(tài)性和未知性等特點(diǎn)，根據(jù)采集數(shù)據(jù)構(gòu)造性能矩陣(如網(wǎng)絡(luò)利用率、時(shí)延抖動等，該矩陣可以實(shí)時(shí)地反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和業(yè)務(wù)需求)，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、用戶行為等因素，采用因子分析進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能綜合評價(jià)。此評價(jià)方法基于測量，能夠?qū)Χ鄻I(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行綜合評價(jià)；此外，基于此評價(jià)方法還能為比較不同多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣提供參考。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了此評價(jià)方法的有效性。
文檔編號H04L12/24GK101610170SQ20091006284
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者莉 喻, 李兆婧, 云 白, 劉祖浩, 聰 劉 申請人:華中科技大學(xué)