網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測方法

1、 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)流量流量預(yù)測預(yù)測方法方法page-1 簡介 預(yù)測：預(yù)測：就是對尚未發(fā)生和目前還不明確的信息，根據(jù)過去和現(xiàn)在的信息進(jìn)行預(yù)先的估計(jì)和推測，即在一定的數(shù)學(xué)模型下對未來一段時(shí)間內(nèi)信息的發(fā)展趨勢、方向和可能的狀態(tài)作出合理的、在允許誤差范圍內(nèi)的推斷。隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上承載的業(yè)務(wù)和應(yīng)用日益豐富。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理建設(shè)是運(yùn)營商們急需解決的問題。有效提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度和利用率，網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測流量預(yù)測是關(guān)鍵。page-2 網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測的意義 當(dāng)流量出現(xiàn)異常情況時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)出告警通知后，由網(wǎng)絡(luò)管理人員著手解決出現(xiàn)的問題，這是一種響應(yīng)式的行為，即先有問題后處理的方式。這樣的方式，很可能由于沒有足夠

2、的時(shí)間來分析和處理。而影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。如果能夠預(yù)測流量過載，在流量過載發(fā)生之前分析和解決問題，就能顯著提高網(wǎng)絡(luò)的可用性。稱為預(yù)先的網(wǎng)絡(luò)管理。網(wǎng)路流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測是網(wǎng)絡(luò)管理的一個(gè)重要方面page-3 預(yù)測原理 以過去的已知狀況作為輸入，在預(yù)測算子的作用下，得到未來結(jié)果輸出的過程。預(yù)測算子已知狀況輸入未來結(jié)果輸出實(shí)質(zhì)page-4 流程和規(guī)劃 進(jìn)行流量測量，采集原始數(shù)據(jù)建立帶參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測模型在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件之上，用原始數(shù)據(jù)訓(xùn)練參數(shù)在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境下，預(yù)測并與實(shí)際情況比較修改參數(shù)，甚至預(yù)測模型，重復(fù)上述過程，直至得到誤差允許范圍內(nèi)的效果編制文檔，成果展示page-5 目前流量測量常用方法 S

3、NMP測量：基于SNMP的流量信息采集，實(shí)質(zhì)上就是提取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備代理提供的一些具體設(shè)備的與流量信息有關(guān)的變量的值。Packet Sniffing測量：一種用網(wǎng)卡在數(shù)據(jù)鏈路層捕獲網(wǎng)絡(luò)流量的方法，使用時(shí)將它串接在需要捕獲流量的鏈路中，通過分流鏈路上的數(shù)據(jù)信號(hào)而獲取流量信息。Netflow測量：Netflow流量信息采集是基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（Cisco）提供的Netflow機(jī)制實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)流量信息采集。page-6 常用的流量預(yù)測模型 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基于灰色模型的page-7 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 主要通過調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點(diǎn)之間相互連接的關(guān)系，從而達(dá)到處理信息的目的。概念：分類： 它的學(xué)習(xí)訓(xùn)練方式可分為兩種，一種是有監(jiān)督或

4、稱有導(dǎo)師的學(xué)習(xí)，這是利用給定的樣本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類或模仿；另一種是無監(jiān)督學(xué)習(xí)或稱無導(dǎo)師學(xué)習(xí)，這時(shí)，只規(guī)定學(xué)習(xí)方式或某些規(guī)則，而具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容則隨系統(tǒng)所處環(huán)境 （即輸入信號(hào)情況）而異，系統(tǒng)可以自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)環(huán)境的特征和規(guī)律性，具有更近似人腦的功能。 它是一個(gè)具有學(xué)習(xí)能力的系統(tǒng)，可以發(fā)展知識(shí)，以致超過設(shè)計(jì)者原有的知識(shí)水平。page-8 灰度系統(tǒng)理論 如果一個(gè)系統(tǒng)具有層次、結(jié)構(gòu)關(guān)系的模糊性，動(dòng)態(tài)變化的隨機(jī)性，指標(biāo)數(shù)據(jù)的不完備或不確定性，則稱這些特為灰色性。具有灰色性的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。在灰色系統(tǒng)理論中，利用較少的或不確切的表示灰色系統(tǒng)行為特征的原始數(shù)據(jù)序列作生成變換后建立的，用以描述灰色系統(tǒng)內(nèi)部事物連續(xù)變化

5、過程的模型，稱為灰色模型，簡稱GM模型。概念：應(yīng)用： 研究灰色系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一是如何從一個(gè)不甚明確的、整體信息不足的系統(tǒng)中抽象并建立起一個(gè)模型，該模型能使灰色系統(tǒng)的因素由不明確到明確，由知之甚少發(fā)展到知之較多提供研究基礎(chǔ)page-9 仿真網(wǎng)絡(luò)研究方法 目前進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究一般有3種手段：仿真方法實(shí)驗(yàn)方法分析方法分析方法：當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)很復(fù)雜時(shí)，無法用一些限制性假設(shè)來對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述。所以有效性和精確性受到限制。實(shí)驗(yàn)方法：成本很高，運(yùn)用起來不靈活。仿真方法：在很大程度上可以彌補(bǔ)前兩種方法的不足。page-10 網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 NS仿真器：免費(fèi)的 模塊版本號(hào)必選/可選1TclTcl release

6、 8.3.2必選2TkTk release 8.3.2必選3Otclotcl release 1.0a6必選4TclCLtclcl release 1.0b10必選5Nsns release 2.1b7必選6TclDebugtcl-debug relase 1.9可選7NamNam release 1.0a9可選8Xgraphxgraph version 12可選9GT-ITMGeorgia Tech Internetwork Topology Modeler可選10SGBStanford GraphBase package可選11CWEBCWeb version 1.0 (?)可選12Zli

7、bzlib version 1.1.3可選模塊概述：page-111、Tcl：Tcl提供了一個(gè)強(qiáng)有力的平臺(tái)，可以生成面向多種平臺(tái)的應(yīng)用程序，協(xié)議，驅(qū)動(dòng)程序等等。它與Tk(toolkit)協(xié)作，可生成GUI應(yīng)用程序，可在PC、Unix和Macintosh上運(yùn)行。Tcl 還可用來完成與網(wǎng)頁相關(guān)的任務(wù)，或是為應(yīng)用程序提供強(qiáng)有力的命令語言。2、Tk：與Tcl協(xié)調(diào)工作的圖形工具包。3、OTcl：MIT Object Tcl的簡稱，是Tcl/Tk 面向?qū)ο缶幊痰臄U(kuò)展。4、Tclcl：此目錄下含tcl/C+的接口，vic、vat、ns、rtp_play、和nam都會(huì)用到。5、ns：NS的主體代碼，內(nèi)含一個(gè)節(jié)

8、點(diǎn)移動(dòng)產(chǎn)生器、兩個(gè)傳輸事件產(chǎn)生器。6、TclDebug：Tcl調(diào)試工具包。7、Nam：即UCB/LBNL Network AniMator，它與NS協(xié)同工作，將NS仿真過程動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出來。page-127、Nam：即UCB/LBNL Network AniMator，它與NS協(xié)同工作，將NS仿真過程動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出來。8、Xgraph：Xgraph是一X-Windows應(yīng)用程序，包含： 交互式測量和繪制； 動(dòng)畫效果9、Gt-itm：GT Internetwork Topology Models的簡稱，產(chǎn)生模擬internt網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋱D，還提供了一些例子。10、SGB：Standford Graph

9、Base的簡稱，圖形產(chǎn)生器。11、Cweb：與網(wǎng)頁相關(guān)的工具。12、zlib：通用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)壓縮庫（data compression library）。page-13各模塊功能示意圖：page-14 進(jìn)行一次仿真的過程 1、開始編寫otcl腳本。首先配置仿真網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此時(shí)可以確定鏈路的基本特性，如延遲、帶寬和丟失策略。2、建立協(xié)議代理，包括設(shè)備的協(xié)議綁定和通信業(yè)務(wù)量模型的建立。3、配置業(yè)務(wù)量模型的參數(shù)，從而確定網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)量分布。4、設(shè)置Trace對象能夠 把仿真過程中發(fā)生的特定類型的事件記錄在Trace文件中。NS通過trace文件來保存整個(gè)仿真過程。仿真完成后，用戶可以對trace文件進(jìn)

10、行分析研究。5、編寫其它輔助過程，設(shè)定仿真結(jié)束時(shí)間，至此otcl腳本編寫完成。6、用NS解釋執(zhí)行編寫的otcl腳本。7、對trace文件進(jìn)行分析，得出有用的數(shù)據(jù)。也可以用Nam等工具觀看網(wǎng)絡(luò)仿真運(yùn)行過程。8、調(diào)整配置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)量模型，重新進(jìn)行上述仿真過程。page-15 利用NS及Matlab所做實(shí)驗(yàn) 利用NS2仿真軟件，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量模擬數(shù)據(jù)，基于時(shí)間序列建立流量預(yù)測模型。預(yù)測下一時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)流量，并檢驗(yàn)預(yù)測效果。1、獲取網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測數(shù)據(jù)。2、網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)預(yù)處理：差分是一種常用的預(yù)處理（平穩(wěn)化）方法。3、建立預(yù)測模型及預(yù)測過程。4、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果：使用Matlab軟件包中提供的trainlssvm.m和simlssvm.m文件： 對原始流量數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理。