使用改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量的製作方法

2023-04-28 14:58:51 3

使用改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量的製作方法
【專利摘要】公開了使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析網絡流量的方法和產品，其包括：為所述改進MMPP模型中每個狀態建立操作的時間尺度；根據所述狀態的操作時間尺度建立每個狀態的轉變值；測量一個或多個網絡適配器中所接收的各個包之間的到達間隔時間；以及根據所測量的最新接收的包的到達間隔時間和所述轉變值而確定所述網絡流量的當前狀態。
【專利說明】使用改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡
流量
[0001]
[0002]本申請是2007年8月14日提交的、發明名稱為「使用改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量」的中國專利申請N0.200780032119.5的分案申請。
【技術領域】
[0003]本發明的領域是數據處理，或者更具體地說，是用於使用具有一個突發傳輸(bursty)狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量的方法和產品。
【背景技術】
[0004]在網絡中信息的流動經常被稱作「流量(traffic ) 」。在網絡通信中使用的信息單位被稱作「包(packet)」。包通常以隨機的間隔到達網絡中的一點，導致流量的「突發傳輸」、引起阻塞、並導致了流量更加稀少的「空閒」時間段。
[0005]使用通信網絡的系統可從網絡流量的分析和表徵中獲益，從而優化關鍵性能參數以優化各種網絡資源的利用。用於這類分析的應用例子可包括將用戶過程與在系統到網絡接口的接收操作的完成同步、負載平衡、路由、服務質量管理和系統/網絡性能參數自適應調整。執行網絡流量分析的一種方式是提供一種識別網絡流量特徵的模型。在過去的十年中，網絡流量已經 被表徵為本質上既突發傳輸且自相似。突發傳輸行為描述在網絡中的一點的網絡流量以突發串突發串的方式到達。自相似是當在時間維度上以不同的放大程度或不同的比例觀察時，網絡流量行為表現相同的現象。因為網絡流量已經顯示出突發傳輸和自相似，用於分析網絡流量的方法應當能表示在自相似流量中突發傳輸的行為。
[0006]已知有不同的方法用於分析和表徵網絡流量。泊松過程是廣泛用於分析來自語音源的流量的模型。然而，在自相似流量中的突發行為由馬爾科夫調製泊松過程(MMPP)來近似。MMPP模型由描述描述網絡流量的兩個狀態組成——突發狀態和空閒狀態。突發狀態表示在包到達間隔(inter-arrival)時間相對小的期間的網絡流量的狀態,這是因為與空閒狀態表示的由於流量更稀疏導致的包到達間隔時間相對大的其它期間相比，包以突發串的方式到達。包到達間隔時間是一個包到達和下一個包到達之間的時間段，並且可以從網絡上一個或多個點的角度來進行測量。
[0007]目前的MMPP模型基於每個狀態中的平均到達間隔時間和最新接收的包的到達間隔時間，通過在突發狀態和空閒狀態之間轉變而進行工作。在突發狀態中接收的包的平均
到達間隔時間是2f￡a? *在空閒狀態中接收的包的平均到達間隔時間是2 L.,,。當最新接收的包的到達間隔時間下降到A 以下時，發生從空閒狀態到突發狀態的轉變。類似地，當最新接收的包的到達間隔時間上升到以上時，發生從突發狀態到空閒狀態的轉變。[0008]雖然目前的MMPP模型有助於網絡流量的分析，但是現有技術中的MMPP模型沒有提供在多個時間尺度上表徵網絡流量的能力。因此，使用目前MMPP模型的網絡流量分析的應用受到網絡流量的不準確表徵的困擾。此外，使用目前MMPP模型的網絡模擬應用不能準確產生具有突發行為的自相似網絡流量以用於諸如路由器、網絡適配器、橋等網絡產品的設計、測試和評估。因此，本領域普通技術人員應當理解，存在改進模型以分析和產生網絡流量的必要。

【發明內容】

[0009]公開了用於使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析網絡流量的方法和產品，其包括:為所述改進MMPP模型中每個狀態建立操作的時間尺度；根據所述狀態的操作時間尺度建立每個狀態的轉變值；測量一個或多個網絡適配器中所接收的各個包之間的到達間隔時間；以及根據所測量的最新接收的包的到達間隔時間和所述轉變值而確定所述網絡流量的當前狀態。
[0010]還公開了用於使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來產生網絡流量的方法，所述方法包括:為該模型中每個狀態建立操作的時間尺度；根據所述改進MMPP模型的當前狀態來產生待傳輸的下一個包的到達間隔時間；以及根據所產生的到達間隔時間從網絡適配器傳輸包。
[0011]根據下面結合附圖對本發明的示例性實施例的更具體描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和益處將變得清晰，其中類似的附圖標記通常表示本發明的示例性實施例的類似部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面將參考附圖，並僅通過例子來描述本發明，其中:
[0013]圖1給出了網絡示意圖，例示了用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量的示例性系統；
[0014]圖2給出了自動計算機器的框圖，包括用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量的示例性伺服器；
[0015]圖3A給出了示例性狀態圖，例示了根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型的例子；
[0016]圖3B給出了網絡流量的示例性時序圖，用於使用圖3A例示的示例性的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型進行分析；
[0017]圖4A給出了進一步示例性的狀態圖，例示了根據本發明實施例的具有一個突發狀態和三個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型的例子；
[0018]圖4B給出了網絡流量的進一步不例性的時序圖，用於使用圖4A例不的具有一個突發傳輸和多個空閒狀態的示例性的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型進行分析；
[0019]圖5A給出了進一步的示例性狀態圖，例示了根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型的例子，其中一個空閒狀態已經被合併到突發狀態中；
[0020]圖5B給出了進一步示例性的網絡流量的時序圖，用於使用圖5A例示的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的示例性改進的馬爾科夫調製泊松過程模型進行分析；
[0021]圖6給出了流程圖，例示了用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析網絡流量的示例性方法；
[0022]圖7給出了流程圖，例示了用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析網絡流量的進一步的示例性方法；以及
[0023]圖8給出了流程圖，例示了用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來產生網絡流量的示例性方法。
【具體實施方式】
[0024]從圖1開始，將參照附圖描述用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量的示例性方法和產品。圖1給出了網絡示意圖，例示了根據本發明實施例的用於使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型(『MMPP』 )來分析和產生網絡流量的示例性系統。
[0025]圖1的示例性系統包括連接到數據通信網絡(100)和存儲區域網絡(『SAN』)(101)的兩個伺服器(104，106)。伺服器(104)通過線路連接(136)連接到數據通信網絡(100)並通過線路連接(140)連接到SAN (101)。伺服器(106)通過線路連接(138)連接到數據通信網絡(100)並通過線路連接(142)連接到SAN (101)。
[0026]每個伺服器(104，106)都是其上安裝有網絡分析和產生模塊(102)的計算機裝置。圖1的網絡分析和產生模塊(102)包括電腦程式指令，其被配置用於:為模型中每個狀態建立時間尺度；根據每個狀態的操作時間尺度為該狀態建立轉變值；測量一個或多個網絡適配器接收的各個包之間的到達間隔時間；以及根據所測量的最新接收的包的到達間隔時間和轉變值來確定網絡流量的當前狀態。圖1的網絡分析和產生模塊(102)還包括被配置用於以下用途的電腦程式指令:為模型中每個狀態建立操作時間尺度；根據改進MMPP模型的當前狀態產生下一個待傳輸的包的到達間隔時間；以及根據所產生的到達間隔時間從網絡適配器傳輸一個包。
[0027]基於特定時間段的網絡適配器中的包到達，模型中的每個狀態表示網絡流量的特定特徵。例如，突發狀態表示在一個時間段到達網絡適配器的包以相對於空閒狀態表徵的其它時間段較小的到達間隔時間到達。也就是說，與更稀疏的網絡流量表徵的其它時間段相比，在一個時間段期間到達的包以『突發串』相對接近地一起到達。空閒狀態表示在一個時間段到達網絡適配器的包以相對突發狀態表徵的其它時間段較大的到達間隔時間到達。改進模型中的每個狀態具有一個轉變值，模型使用該轉變值來指定何時從突發狀態轉變到多個空閒狀態之一以及反之亦然。
[0028]在圖1的例子中，安裝在每個伺服器(104，106)上的網絡分析和產生模塊(102)使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進MMPP模型來實時地分析並且產生用於網絡(100)和SAN (101)的網絡流量。網絡分析和產生模塊(102)通常分別地為網絡(100)和SAN (101)分析和產生網絡流量。即對於每個網絡(100，101)，網絡分析和產生模塊(102)通常根據該改進的模型來確定網絡流量的當前狀態或傳輸一個包。儘管每個單獨網絡的網絡流量通常由圖1的網絡分析和產生模塊(102)來分別地分析和產生，但是讀者將注意到這種分別的分析或產生並不是本發明的限制。
[0029]圖1的網絡分析和產生模塊(102)還可基於為網絡提供接口的一個或多個網絡適配器中接收的包來分析網絡的網絡流量。例如，網絡分析和產生模塊(102)可通過把分析限制在安裝於單個伺服器中的單個網絡適配器中接收的包來分析網絡流量。圖1的網絡分析和產生模塊(102)還可通過分析安裝於單個伺服器中的多個網絡適配器中接收的包來分析網絡流量。更進一步地，圖1的網絡分析和產生模塊(102)可通過分析安裝於多於一個伺服器的多個網絡適配器中接收的包來分析網絡流量。事實上，根據本發明的實施例，對於使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量而言，不存在對網絡適配器數量或安裝有這些適配器的裝置數量的限制。
[0030]在圖1的示例性系統中，數據通信網絡(100)是用於連接共同用於數據通信的各種裝置的硬體和軟體基礎結構。在圖1的例子中，客戶裝置(120)通過線路連接(128)連接到網絡(100)。客戶裝置(122)通過線路連接(130)連接到網絡(100)。客戶裝置(124)通過線路連接(132)連接到網絡(100)。客戶裝置(126)通過線路連接(134)連接到網絡(100)。
[0031]圖1的SAN (101)是用於連接共同用於數據通信的各種計算機裝置和存儲裝置的硬體和軟體基礎結構。SAN (101)的主要目的是在計算機裝置和存儲裝置之間傳輸數據。通常使用乙太網(IEEE802.3)標準或光線通道(Fibre Channel)標準SAN來實現SAN，但是就像本領域普通技術人員將想到的那樣，可使用任一標準來實現SAN。在圖1的例子中，存儲裝置(108)通過線路連接(114)連接到SAN (101)。存儲裝置(110)通過線路連接(116)連接到SAN (101)。存儲裝置(112)通過線路連接(118)連接到SAN (101)。就像本領域普通技術人員所能想到的那樣，存儲裝置可被實現為共享存儲陣列、磁帶庫、或任何其它裝置。
[0032]圖1中例示的構成示例性系統的伺服器和其它裝置的設置是為了解釋，而不是限制。根據本發明的各種實施例，有用的數據處理系統可包括附加的伺服器、路由器、本領域普通技術人員所能想到的其它裝置和點對點架構，圖1中並未示出。在這種數據處理系統中的網絡可支持許多數據通信協議，包括例如傳輸控制協議(『TCP』)、網際網路協議(『IP』)、超文本傳輸協議(『HTTP』)、無線接入協議(『WAP』)、手持設備傳輸協議(『HDTP』)，以及本領域普通技術人員能想到的其它協議。除了圖1例示的硬體平臺以外，本發明的各種實施例可在各種硬體平臺上實現。
[0033]通常使用計算機(S卩，自動計算機器)來實現根據本發明的使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量。例如，在圖1的系統中，全部的節點、伺服器和通信裝置都在某種程度上作為計算機而實現。因此，為了進一步的解釋，圖2給出了自動計算機器的框圖，包括用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量的示例性伺服器(104)。圖2的伺服器(104)包括至少一個計算機處理器(156)或『CPU』以及通過高速存儲器總線(166)和總線適配器(158)連接到處理器(156)和伺服器其它部件的隨機存取存儲器(168) (『RAM』)。
[0034]RAM (168)中存儲網絡分析和產生模塊(102)和作業系統(154)。圖2例示的網絡分析和產生模塊(102)是軟體部件，即電腦程式指令，其參照上面有關伺服器的圖1描述的那樣進行操作。圖2的網絡分析和產生模塊(102)可通過對作業系統(154)、已安裝的設備驅動程序(未示出)、計算機BIOS或其它本領域普通技術人員能想到的方式的函數調用以與安裝在伺服器(104)中的部件(例如網絡適配器(167))進行通信。根據本發明實施例的伺服器中有用的作業系統包括UNIX?、Linux?、Microsoft NT?、IBM的AIX?、IBM的i5/OS?以及本領域普通技術人員能想到的其它作業系統。在RAM (168)中示出了圖2的例子中的作業系統(154)以及網絡分析和產生模塊(102)，但是這種軟體的許多部件通常還存儲在非易失性存儲器中，例如在盤驅動器(170)上。
[0035]圖2的示例性伺服器(104)包括總線適配器(158)、含有用於高速總線的驅動電路的計算機硬體部件、前端總線(162)、視頻總線(164)和存儲器總線(166)、以及用於較慢擴展總線(160)的驅動電路。根據本發明的實施例的有用伺服器中的有用的總線適配器的例子包括英特爾北橋、英特爾存儲器控制器中心、英特爾南橋、以及英特爾I/O控制器中心。根據本發明的實施例的有用的伺服器中的有用的擴展總線可包括外圍部件互連(『PCI』)總線和 PCI Express (『PCIe』)總線。
[0036]圖2的示例性伺服器(104)還包括通過擴展總線(160)和總線適配器(158)耦合到示例性伺服器(104)的處理器(156)和其它部件的盤驅動器適配器(172)。盤驅動器適配器(172)把盤驅動器(170)形式的非易失性數據存儲連接到示例性伺服器(104)。伺服器中有用的盤驅動器適配器包括集成驅動器電路(『IDE』 )適配器、小型計算機系統接口( 『SCSI』)適配器、以及本領域普通技術人員能想到的其它適配器。此外，就像本領域普通技術人員所能想到的那樣，對於伺服器，非易失性計算機存儲器可實現為光碟驅動器、電可擦可編程只讀存儲器(也稱作『EEPR0M』或『閃速』存儲器)、RAM驅動器等。
[0037]圖2的示例性伺服器(104)包括一個或多個輸入/輸出(『I/O』)適配器(178)。伺服器中的I/o適配器通過例如用於控制到顯示裝置(例如計算機顯示屏)的輸出和來自用戶輸入裝置(例如鍵盤和滑鼠)的用戶輸入的軟體驅動程序和計算機硬體來實現面向用戶的輸入/輸出。圖2的示例性伺服器(104)包括視頻適配器(176)，其是為輸出圖形到顯示裝置(180)(例如顯示屏幕或計算機監視器)而特別設計的I/O適配器的例子。視頻適配器(176)通過高速視頻總線(164)、總線適配器(158)和前端總線(162)(其也是高速總線)連接到處理器(156)。
[0038]圖2的示例性伺服器(104)還包括用於與數據通信網絡(200)進行數據通信和用於與存儲區域網絡(101)進行數據通信的網絡適配器(167)。這種數據通信可通過數據通信網絡(例如IP數據通信網絡)、通過存儲區域網絡(例如光纖通道網絡)以及以本領域普通技術人員所能想到的其它方式進行。網絡適配器實現了數據通信的硬體水平，通過網絡適配器，一個計算機裝置通過數據通信網絡發送數據通信到另一個計算機裝置。對根據本發明的實施例的使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量有用的通信適配器的例子包括用於有線數據通信網絡通信的IEEE802.3乙太網適配器、用於無線數據通信網絡通信的IEEE802.1lb適配器、光纖通道網絡適配器等。[0039]為了進一步解釋，圖3A給出了示例性狀態圖，例示了根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型的例子。圖3A的狀態圖包括突發狀態『B』(300)、第一空閒狀態『I1』(302)、和第二空閒狀態『I2』(304)。改進MMPP模型中的每個狀態描述了不同操作時間尺度上的包的到達間隔時間。典型地，諸個狀態之間的操作時間尺度相差至少一個數量級。例如，突發狀態(300)可描述在10毫秒到100毫秒範圍上的包的到達間隔時間，第一空閒狀態(302)可描述在100毫秒到1000毫秒範圍上的包的到達間隔時間，並且第二空閒狀態(304)可描述在I秒到10秒範圍上的包的到達間隔時間。在這種例子中，當包的到達間隔時間位於10毫秒到100毫秒範圍內時，網絡流量的狀態可由突發狀態來表示。當包的到達間隔時間位於100毫秒到1000毫秒範圍內時，網絡流量的狀態可由第一空閒狀態來表示。當包的到達間隔時間位於I秒到10秒的範圍內時，網絡流量的狀態可由第二空閒狀態來表示。因為圖3A的每個狀態(300、302、304)描述了在不同操作時間尺度上的包的到達間隔時間，所以根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進MMPP模型提供了在多個時間尺度上準確表徵既突發傳輸又自相似的網絡流量的優點。
[0040]為了描述在一個特定時間尺度上的包的到達間隔時間，通過在該狀態的特定時間尺度上包的到達間隔時間的指數分布來描述圖3A的例子中的每個狀態(300、302、304 )。使用按照為該狀態建立的時間尺度而指定的分布平均和分布標準方差來限定每個狀態(300、302、304 )的指數分布。例如，使用上面提到的時間尺度的示例性數值，可使用具有50
毫秒數值的平均到達間隔時間和15毫秒標準方差的突發狀態來限定突發狀態的指數
分布。當包到達間隔時間在10毫秒到100毫秒的示例性範圍上變化時，使用這種示例性數值限定指數分布允許圖3Α的突發狀態(300)表示網絡流量的狀態。為了表示當包到達間隔時間在100毫秒到1000毫秒的示例性範圍上變化時的網絡流量狀態，可使用具有500毫
秒數值的平均到達間隔時間 <丄,,和150毫秒的標準方差來限定第一空閒狀態(302)的指
數分布。為了表示當包到達間隔時間在I秒到10秒的示例性範圍上變化時的網絡流量狀
態，可使用具有5秒數值的平均到達間隔時間和1.5秒的標準方差來限定第二空閒狀
態(304)的指數分布。
[0041]在圖3Α的例子中，每個狀態(300、302、304)都具有一個轉變值，其根據該狀態的操作時間尺度而建立。轉變值是由模型使用的數值，用於指定何時從突發狀態轉變到各個空閒狀態之一以及反之亦然。在圖3Α的例子中，突發狀態(300)的轉變值為λΒ。第一空閒狀態的轉變值是λ1。第二空閒狀態的轉變值是λ2。在圖3Α的例子中，λ B充分小於λ1;入1充分小於λ2;並且λ 2充分小於λ3。術語『充分』意味著轉變值的數值至少變化一個數量級。
[0042]每個狀態的轉變值可實現為轉變值λ _η，其是該狀態期間接收的包的平均到達間隔時間。使用上述用於每個狀態的指數分布的示例性平均值，突發狀態(300)的轉變值入B可為50毫秒，第一空閒狀態(302)的轉變值λ1可為500毫秒，且第二空閒狀態(304)的轉變值λ 2可為5秒。使用這些示例性的轉變值，當包的到達間隔時間小於50毫秒時，則網絡流量的當前狀態可由突發狀態(300 )來表示。而在突發狀態(300 )時，如果網絡適配器中接收到的包的到達間隔時間大於500毫秒但小於5秒，則網絡流量的當前狀態可轉變到第一空閒狀態(302)。如果網絡適配器中接收到的包的到達間隔時間大於5秒，則網絡流量的當前狀態可轉變到第二空閒狀態(304 )。
[0043]與使用每個狀態的平均到達間隔時間作為轉變值相反，突發狀態(300)的轉變值還可實現為轉變值/ ，其表示突發狀態中到達間隔時間的上界並且定義了具有小於
Aix的到達間隔時間的包屬於突發狀態(300)的概率PB。例如，轉變值^L可被計算為比
突發狀態的平均到達間隔時間Af, 大5個標準方差。當在使用這種2s值的突發狀態時，
當到達間隔時間小於時的包到達屬於突發狀態的相對概率大於百分之九十九。每個
空閒狀態(302、304)的轉變值可被實現為轉變值^ Ln，其表示每個空閒狀態中的到達間
隔時間的下界並且定義了具有大於1_的到達間隔時間的包屬於該轉變值的特定空閒狀
態的概率P1。例如，轉變值Aimn可被計算為比每個空閒狀態(302、304)的平均到達間隔時
間夂1_小兩個標準方差。當在使用這種尤m值的空閒狀態中時，當到達間隔時間大3 / 時的包到達屬於空閒狀態的相對概率大於百分之九十九。
[0044]為了防止突發狀態和各空閒狀態之間的過早轉變以及反之亦然，根據本發明實施例的改進MMPP模型還可包括改進MMPP模型中的突發狀態和各空閒狀態之間的兩個障礙狀態(未示出)。例如，圖3A的例子中，突發狀態(300)和第一空閒狀態(302)之間可包括兩個障礙狀態以阻止突發狀態(300)和第一空閒狀態(302)之間的過早轉變。類似地，突發狀態(300)和第二空閒狀態(304)之間可包括兩個障礙狀態以阻止突發狀態(300)和第二空閒狀態(304)之間的過早轉變。在完成突發狀態(300)和各個空閒狀態(302、304)之一之間的轉變之前，且反之亦然，通過要求接收到不止一個滿足轉變要求的包，障礙狀態還可操作以阻止過早轉變。可通過 將障礙狀態設置在突發狀態和各空閒狀態之間並利用一個計數器值，來實現在完成突發狀態(300)和各個空閒狀態(302、304)之一之間的轉變之前接收到不止一個滿足轉變要求的包的要求。除非計數器值達到某一預定限制，否則可以避免從突發狀態到不同於前一狀態的狀態的轉變。
[0045]因為圖3A的改進MMPP模型具有實施不同操作時間尺度的兩個空閒狀態，所以改進MMPP模型提供了在相應於兩個不同時間尺度的兩個空閒時間段中識別或產生突發網絡流量的能力。使用上述範圍的示例性的時間尺度，改進MMPP模型可被用於在IOOms到1000ms的尺度的空閒時間段和Is到IOs的尺度上的空閒時間段中識別或產生網絡流量的突發時間段。該能力允許該模型區分不同長度的空閒時間段。為了進一步解釋，圖3B給出了網絡流量的示例性時序圖，用於使用圖3A例示的示例性的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型進行分析。
[0046]圖38的時序圖描述了使用垂直箭頭的包？1"十1。"十1^的到達。垂直箭頭之間的空間表示包之間的到達間隔時間。在圖3B的時序圖中，包Pp P2和P3之間的到達間隔時間為λ B。包P3和P4之間的到達間隔時間為λ1。包P4和P5之間的到達間隔時間為λ Β。P5和P6之間的到達間隔時間為λ2。包^、匕和P8之間的到達間隔時間為λ Β。包MPP9之間的到達間隔時間為λ1。包P9和Pltl之間的到達間隔時間為λ Β。包Plt^P Pn之間的到達間隔時間為λ3。在圖3Β的例子中，λ β充分小於λ1:11充分小於λ2;並且λ 2充分小於λ3。
[0047]圖3Β的時序圖中表示的每個到達間隔時間下方是相應於特定到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型中的狀態。因為λΒ是圖3Α的突發狀態(300)的轉變值，所以相應於圖3Β中包P1、P2和P3之間的到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型的狀態是突發狀態(300 )。類似地，相應於包P4和P5之間的到達間隔時間、包P6、P7和P8之間的到達間隔時間和包P9和Pltl之間的到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型的狀態是突發狀態(300 )。
[0048]圖3Β的時序圖中的網絡流量的突發時間段分散在由圖3Α的狀態圖中的空閒狀態(302、304)之一表示的多個網絡流量空閒時間段之間。相應於包P3和P4之間的到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型的狀態是第一空閒狀態(302)。相應於包P3和P4之間的到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型的狀態是第一空閒狀態(302)。類似地，相應於包？8和P9之間的到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型的狀態是第一空閒狀態(302)。相應於包P5和P6之間的到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型狀態是第二空閒狀態(304)。此外，因為λ3大於λ2，所以相應於包Pic^PPn之間的到達間隔時間的圖3Α的改進MMPP模型狀態是第二空閒狀態(304)。
[0049]如上所述，第一空閒狀態(302)和第二空閒狀態(304)使用不同操作時間尺度來表徵網絡流量。例如，第一空閒狀態(302)可在100毫秒到1000毫秒的時間尺度上表徵具有指數分布的網絡流量，而例如第二空閒狀態(304)可在1秒到10秒的時間尺度上表徵具有指數分布的網絡流量。讀者們應當從圖3Β的示例性時序圖中注意到，具有根據不同時間尺度表徵網絡流量的空閒狀態允許該改進MMPP模型來區分具有不同長度的網絡流量的空閒時間段。
[0050]在根據本發明的實施例的改進MMPP模型中增加空閒狀態的數量增強了該改進MMPP模型區分具有不同長度的各種網絡流量空閒時間段的能力。因此，為了進一步解釋，圖4Α給出了一個進一步示例性的狀態圖，例示了根據本發明實施例的具有一個突發狀態和三個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型的例子。圖4Α的示例性狀態圖類似於圖3Α的示例性狀態圖。即，圖4Α的示例性狀態圖與圖3Α的示例性狀態圖的相似之處在於圖4Α的狀態圖包括突發狀態『B，(300)、第一空閒狀態『I1』(302)和第二空閒狀態『I2』(304)。圖4Α的狀態圖還包括第三空閒狀態『I3』(306)。圖4Α的改進MMPP模型中的每個狀態描述了不同操作時間尺度上的包的到達間隔時間。例如，突發狀態(300)可描述在10毫秒到100毫秒範圍上的包的到達間隔時間，第一空閒狀態(302)可描述在100毫秒到1000毫秒範圍上的包的到達間隔時間，第二空閒狀態(304)可描述在I秒到10秒範圍上的包的到達間隔時間，並且第三空閒狀態(306)可描述在10秒到100秒範圍上的包的到達間隔時間。
[0051]在圖4Α的示例性狀態圖中，每個狀態(300、302、304、306)具有根據操作時間尺度而為該狀態建立的轉變值。在圖4Α的例子中，突發狀態(300)的轉變值是λ β ;第一空閒狀態(302)的轉變值是λ 1 ;第二空閒狀態(304)的轉變值是λ 2 ;並且第三空閒狀態(306)的轉變值是λ3。在圖4Α的例子中，λ β充分小於λ1 充分小於λ2; λ2充分小於λ3。
[0052]如上所述，每個狀態(300、302、304、306)的轉變值可實現為在該狀態期間接收的包的平均到達間隔時間的轉變值λπ_。不使用每個狀態的平均到達間隔時間作為轉變值，突發狀態(300)的轉變值還可實現為轉變值2Lx ,其表示突發狀態中到達間隔時間的上界並且限定了具有低於<ιχ的到達間隔時間的包屬於突發狀態(300)的概率PB。每個空閒狀態(302、204、306)的轉變值可實現為轉變值尤m，其表示每個空閒狀態中到達間隔時間的下界並且限定了具有大於2^的到達間隔時間的包屬於該轉變值的特定空閒狀態的概率
P 1O
[0053]因為圖4A的改進MMPP模型具有實現不同操作時間尺度的三個空閒狀態，所以改進MMPP模型提供了在相應於三個不同時間尺度的三個空閒時間段之間識別或產生突發網絡流量的能力。該能力允許該模型區分不同長度的空閒時間段。為了進一步解釋，圖4B給出了網絡流量的進一步示例性的時序圖，用於使用圖4A例示的具有一個突發傳輸和多個空閒狀態的示例性的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型進行分析。
[0054]圖4B的時序圖類似於圖3B的時序圖。圖4B的時序圖描述了使用垂直箭頭的包P1-P10-Pn的到達。垂直箭頭之間的空間表示包之間的到達間隔時間。圖4B的示例性時序圖中的包P^hPwPn之間的到達間隔時間λ B、λ1、λ2和λ 3與圖3Β的示例性時序圖中包Ρ^..Ρ1(τ.ΡΝ之間的到達間隔時間相同。
[0055]圖4Β的時序圖中表示的每個到達間隔時間下方是相應於特定到達間隔時間的圖4Α的改進MMPP模型中的狀態。因為圖4Α的改進的模型包括了圖3Α的改進MMPP模型的全部狀態，所以在每個到達間隔時間λ'λ1和λ 2下方的圖4Β的狀態與圖3Β中描述的每個到達間隔時間λ'λ1和λ2下方的狀態相同。然而，在圖4Β中，在包Pic^PPn之間在到達間隔時間λ 3下方描述的狀態是第三空閒狀態(306)。因為λ 3是第三空閒狀態(306)的轉變值，所以包PlO和PN之間的到達間隔時間λ 3將圖4Α的改進MMPP模型轉變成第三空閒狀態(306)。因此，三個空閒狀態(302、304、306)提供了區分具有三個不同長度的網絡流量空閒時間段的能力。
[0056]雖然在改進MMPP模型中增加空閒狀態的數量增強了該改進MMPP模型區分具有不同長度的各種網絡流量空閒時間段的能力，但是空閒狀態還可被合併到突發狀態中以改變改進MMPP模型把網絡流量表徵為突發或空閒的粒度。因此，為了進一步解釋，圖5Α給出了進一步的示例性狀態圖，例示了根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模`型的例子，其中一個空閒狀態已經被合併到突發狀態(300)中。
[0057]圖5Α的示例性狀態圖類似於圖4Α的示例性狀態圖。即，圖5Α的示例性狀態圖與圖4Α的示例性狀態圖的相似之處在於圖5Α的狀態圖包括分別具有轉變值λΒ、λ2和λ3的突發狀態『B，(300)、空閒狀態『I2』 (304)和空閒狀態『I3』 (306)。然而，在圖5Α的例子中，圖4Α的第一空閒狀態(302)已經被合併到突發狀態(300)中。把空閒狀態合併到突發狀態(300)是指校正突發狀態(300)的指數分布以覆蓋由所合併的空閒狀態覆蓋的時間尺度。然後可根據突發狀態(300)的新時間尺度來建立突發狀態(300)的轉變值。在圖5Α的例子中，突發狀態(300)的轉變值是λ1。從上面的描述，讀者將回憶起來，λΒ充分小於入1 J1充分小於λ2;並且λ 2充分小於λ3。因此，包到達間隔時間等於λ β的值(其小於轉變值λ O以及小於或等於λ 1的值可導致轉變到突發狀態(300)。這樣，圖5Α的改進MMPP模型將網絡流量表徵為突發傳輸或空閒的粒度被改變為不再檢測由圖4Α的第一空閒狀態(304)(目前已經被合併到圖5Α的突發狀態(300)中)檢測的時間尺度的空閒時間段。[0058]為了進一步解釋，圖5B給出了進一步示例性的網絡流量的時序圖，用於使用圖5A例示的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的示例性改進的馬爾科夫調製泊松過程模型進行分析。圖5B的時序圖類似於圖4B的時序圖。圖5B的時序圖使用垂直箭頭描述了包Ρ^..到達。垂直箭頭之間的空間表示包之間的到達間隔時間。圖5B的示例性時序圖中的包P1H^PwPn之間的到達間隔時間λ B、λ1、λ2和λ 3與圖4Β的示例性時序圖中包Pi...Pi。...Pn之間的到達間隔時間相同。
[0059]圖5B的時序圖中表示的每個到達間隔時間下方是相應於特定到達間隔時間的圖5A的改進MMPP模型中的狀態。圖5B中到達間隔時間λ Β、λ \ λ 2和λ 3和狀態之間的對應關係與圖4Β中的對應關係類似。然而，在圖5Β的例子中，因為與圖4Α的改進MMPP模型相比，圖5Α的改進MMPP模型的粒度減小了，所以在包P3和P4之間和在包P8和P9之間的到達間隔時間λ 1現在對應於突發狀態(300)。在圖5Α的改進MMPP模型中到達間隔時間為λ1或更小表示突發網絡流量。
[0060]如上所述，可利用根據本發明實施例的改進MMPP模型來分析或產生網絡流量。因此，為了進一步解釋，圖6給出了流程圖，例示了用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型(『ΜΜΡΡ』 )來分析網絡流量的示例性方法。
[0061]圖6所示的實施例包括為改進MMPP模型中的每個狀態建立操作時間尺度(802)(800)。每個時間尺度(802)表示包到達間隔時間的範圍。在圖6的實施例中，可通過為每個狀態的指數分布設定數值來為該模型中的每個狀態建立(800)時間尺度(802)，使得每個時間尺度(802)中的充分數量的到達間隔時間構成了描述特定狀態的指數分布所覆蓋的充分數量的到達間隔時間。例如，考慮一個空閒狀態，其中建立了 I秒到10秒的時間尺度。可通過把指數分布的平均值和標準方差分別設定為5秒和2秒，來建立這種示例性時間尺度。即，在I秒到10秒的時間尺度中的充分數量的到達間隔時間構成了通過由5秒的分布平均值和2秒的標準方差限定的指數分布所覆蓋的充分數量的到達間隔時間。
[0062]圖6所示的實施例還包括根據狀態的操作時間尺度(802)而為每個狀態建立(804)轉變值(806)。每個轉變值(806)表示該模型使用的值以指定何時從突發狀態轉變到諸空閒狀態之一以及反之亦然。根據圖6的實施例，可通過把每個狀態的轉變值(806)設定為與該時間尺度的充分數量的值相同幅度量級的值，來依賴於該狀態的操作時間尺度來為每個狀態建立(804)轉變值(806)。根據圖6的實施例，還可通過把每個狀態的轉變值(806)設定為與用於描述為其建立時間尺度(802)的狀態的值相同幅度量級的值，來執行依賴於該狀態的操作時間尺度來為每個狀態建立(804)轉變值(806)。例如，考慮為突發狀態建立的10毫秒到100毫秒的時間尺度。用於在描述突發狀態的這種示例性時間尺度上限定指數分布的值可包括50毫秒的分布平均值和15毫秒的分布標準方差。該轉變值和用於描述突發狀態的指數分布相同的幅度量級以及例如在該時間尺度中的充分數量的值可以是50毫秒。
[0063]上述例子例示了每個狀態的轉變值可被實現為轉變值λ _η，其為在該狀態期間所接收的包的平均到達間隔時間一即，描述每個狀態的指數分布的平均值。然而，與使用每個狀態的平均到達間隔時間作為轉變值相反，用於突發狀態的轉變值還可被實現為轉變
值2 L，其表示突發狀態中到達間隔時間的上界並且限定了具有小於的到達間隔時間屬於突發狀態的概率P B。例如，轉變值t可被計算為比突發狀態的平均到達間隔時間<_大5個標準方差。每個空閒狀態的轉變值可被實現為轉變值<nm，其表示每個空閒狀態中的到達間隔時間的下界並且限定了具有大於的到達間隔時間的包屬於該傳輸值的特定空閒狀態的概率P 1O例如，轉變值/可被計算為比每個空閒狀態的平均到達間隔時間小兩個標準方差。
[0064]圖6所示實施例包括測量(808)在一個或多個網絡適配器中接收的各個包之間的到達間隔時間(810)。包到達間隔時間(810)是在一個或多個網絡適配器中連續包到達之間的時間段。可通過從一個或多個網絡適配器獲取包的到達時間戳，來執行根據圖6的實施例測量(808)在一個或多個網絡適配器中接收的各個包之間的到達間隔時間(810)。還可進一步通過從網絡適配器中第二新接收包的到達時間戳中減去從網絡適配器中最新接收包的到達時間戳，來根據圖6的實施例執行測量(808)在一個或多個網絡適配器中接收的各個包之間的到達間隔時間(810)。當在多於一個網絡適配器上進行測量(808)時，可使用同步時鐘信號來周期性同步提供到達時間戳的每個網絡適配器的時鐘。
[0065]圖6的實施例還包括根據所測量的最新接收包的到達間隔時間(810)和轉變值(806)來確定網絡流量的當前狀態(814) (812)。圖6的當前狀態(814)表示由表徵當前網絡流量的改進的模型限定的諸狀態之一。當前一狀態為空閒狀態時，可通過如果所測量的最新接收包的到達間隔時間(810)的值小於或等於突發狀態的轉變值(806)，則把當前狀態設定到突發狀態，來執行根據圖6的方法而根據所測量的最新接收包的到達間隔時間(810)和轉變值(806)來確定(812)網絡流量的當前狀態(814)。在這種實施例中，當前一狀態是空閒狀態並且所測量的到達間隔時間(810)的值大於突發狀態的轉變值(806)時，則當前狀態(814)保持空閒狀態。當前一狀態為突發狀態時，還可通過把當前狀態設定到具有小於或等於所測量的最新接收包的到達間隔時間(810)的最大轉變值(806)的空閒狀態，來根據圖6的方法執行根據所測量的最新接收包的到達間隔時間(810)和轉變值(806)來確定(812 )網絡流量的當前狀態(814)。在這種實施例中，當前一狀態是突發狀態並且沒有空閒狀態具有小於或等於所測量的到達間隔時間(810)的轉變值時，則當前狀態(814)保持突發狀態。
[0066]圖6的實施例還包括依賴於所測量的到達間隔時間(810)來調整(816)每個狀態的轉變值(806)。通過跟蹤(818)在每個狀態期間接收的各個數據包之間的到達間隔時間(810)的改變(820)並且依賴於所跟蹤的該狀態的改變(820)調整(822)每個狀態的轉變值(824)，來執行根據圖6的方法的依賴於所測量的到達間隔時間(810)而調整(816)每個狀態的轉變值(806)。圖6的所跟蹤的改變(820)表示在改進MMPP模型的每個狀態期間，一個或多個網絡適配器中接收的包的包到達間隔時間(810)隨時間的改變。讀者們應當注意到，依賴於所測量的到達間隔時間(810)來調整(816)每個狀態的轉變值(806)有利於允許使用根據本發明實施例的改進MMPP模型的網絡流量分析在時間上變得更準確。
[0067]在圖6的方法中，可通過保持在每個狀態期間所接收的各個包之間的到達間隔時間的移動平均(moving average)，來執行跟蹤(818)每個狀態期間所接收的各個數據包之間的到達間隔時間(810)的改變(820)。雖然可利用移動平均來執行跟蹤(818)在每個狀態期間所接收的各個數據包之間的到達間隔時間(810)的改變(820)，但是還可以本領域普通技術人員能想到的其它方式來根據圖6的方法執行跟蹤(818)改變(820)。
[0068]在圖6的方法中，可通過把每個狀態的轉變值(824)設定為每個狀態期間所接收的各個包之間的到達間隔時間的移動平均λ m_，來執行依賴於所跟蹤的該狀態的改變(820)而調整(822)每個狀態的轉變值(824)。如上所述，與利用每個狀態的平均到達間隔
時間作為轉變值相反，突發狀態的轉變值可被實現為轉變值Iix，其表示突發狀態中到達間隔時間的上界，並且每個空閒狀態的轉變值可被實現為轉變值;ILm，其表示每個空閒狀態的到達間隔時間的下界。還可通過把轉變值Y調整為比突發狀態的移動平均尤_大
5個標準方差以及把轉變值^ 調整為比每個空閒狀態的移動平均尤 小2個標準方差，
來根據圖6的方法執行依賴於所跟蹤的改變(820)來調整(822)每個狀態的轉變值(824)。雖然可利用平均值和標準方差的計算來執行依賴於所跟蹤的改變(820)而調整(822)每個狀態的轉變值(824)，但是還可以本領域普通技術人員所能想到的其它方式來根據圖6的方法執行依賴於所跟蹤的改變(820)而調整(822)每個狀態的轉變值(824)。
[0069]除了上述分析網絡流量的當前狀態之外，具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進馬爾科夫調整泊松過程模型還可用於預測網絡適配器中將要接收的包的到達間隔時間。這種預測有益於幫助諸應用利用網絡資源同步用戶過程的能力。此外，為了進一步解釋，圖7給出了一個流程圖，例示了用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進馬爾科夫調製泊松過程(『MMPP』 )模型來分析網絡流量的進一步的示例性方法，其包括根 據當前狀態(814)來預測(900)將要接收的下一個包的到達間隔時間(902)。
[0070]圖7所示的實施例類似於圖6的方法。即，圖7所示的實施例與圖6的方法的相似之處在於圖7包括為該模型中每個狀態建立(800)操作時間尺度(802)，依賴於該狀態的操作時間尺度(802 )建立(804 )每個狀態的轉變值(806 )，測量(808 ) —個或多個網絡適配器中接收的各個包之間的到達間隔時間(810)，以及根據所測量的最新接收的包的到達間隔時間(810)和轉變值(806)而確定(812)網絡流量的當前狀態(814)。
[0071]然而，圖7的實施例與圖6的實施例的不同之處在於圖7的方法包括根據當前狀態(814 )來預測(900 )將要接收的下一個包的到達間隔時間(902 )。可通過使用分布平均和分布標準方差，根據由當前狀態(814)的指數分布限定的概率產生隨機數，來執行根據圖7的方法的根據當前狀態(814)來預測(900)將要接收的下一個包的到達間隔時間(902)。所產生的隨機數表示待接收的下一個包的預測的到達間隔時間(902)。利用圖7的方法的應用可使用預測的到達間隔時間(902)以力圖使用戶過程與系統到網絡接口處的接收操作的完成相同步。然而，讀者們將注意到，圖7的方法的這種使用是用於解釋而不是用於限制。
[0072]圖7的方法還包括測量(904)下一個包的實際到達間隔時間(906)。可以類似於上面參照圖6描述的測量(808)在一個或多個網絡適配器中接收的各個包之間的到達間隔時間(810)的方式來執行根據圖7的方法的測量(904)下一個包的實際到達間隔時間(906)。
[0073]圖7的方法包括根據預測的到達間隔時間(902)和實際到達間隔時間(906)來調整(908)當前狀態(814)。如果預測的到達間隔時間(902)大於實際的到達間隔時間(906)，可通過與預測的到達間隔時間(902)和實際的到達間隔時間(906)之間的差值成比例地降低當前狀態(814)的分布平均值，來根據圖7的方法執行根據預測的到達間隔時間(902)和實際到達間隔時間(906)來調整(908)當前狀態(814)。如果預測的到達間隔時間(902)小於實際的到達間隔時間(906)，還可通過與預測的到達間隔時間(902)和實際的到達間隔時間(906)之間的差值成比例地提高當前狀態(814)的分布平均值，來根據圖7的方法執行根據預測的到達間隔時間(902 )和實際到達間隔時間(906 )來調整(908 )當前狀態(814)。可根據當前狀態(814)的指數分布的標準方差或根據本領域普通技術人員所能想到的任何其它增量來對當前狀態(814)的分布平均值做出更高或更低的調整。依賴於預測的到達間隔時間(902)和實際的到達間隔時間(906)來調整(908)當前狀態(814)有益於使利用根據本發明實施例的改進MMPP模型的網絡流量的分析在時間上變得更準確。
[0074]如上所述，可利用根據本發明實施例的改進MMPP模型來分析或產生網絡流量。因此，為了進一步解釋，圖8給出了一個流程圖，例示了用於使用根據本發明實施例的具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進馬爾科夫調製泊松過程(『MMPP』 )模型來產生網絡流量的示例性方法。
[0075]圖8所示實施例類似於圖6所示的實施例。即，圖8所示實施例與圖6的方法的相似之處在於圖8的方法包括為模型中每個狀態建立(800)操作時間尺度(802)以及依賴於該狀態的時間尺度(802)而建立(804)每個狀態的轉變值(806)。圖8的例子與圖6的例子的相似之處還在於圖8的例子包括當前狀態(814)。
[0076]圖8所示實施例與圖6所示實施例的不同之處在於圖8的方法包括根據改進MMPP模型的當前狀態(814)來產生(920)待傳輸的下一個包的到達間隔時間(922)。可通過根據利用分布平均和分布標準方差，由當前狀態(814)的指數分布限定的概率，來根據圖8的方法執行根據改進MMPP模型的當前狀態(814 )來產生(920 )待傳輸的下一個包的到達間隔時間(922)。所產生的隨機數表示為待傳輸的下一個包產生的到達間隔時間(922)。
[0077]圖8的方法還包括根據所產生的到達間隔時間(922)從網絡適配器傳輸(924)包。可通過在前一包之後經過由所產生的到達間隔時間(922)指定的時間段之後，在網絡上傳輸下一個包，來根據圖8的方法執行根據所產生的到達間隔時間(922)從網絡適配器傳輸(924)包。網絡適配器可使用任意數量的通信協議(諸如例如IP、Ethernet?、IEEE802.11規範族等)來傳輸包。
[0078]圖8的方法還包括根據所產生的到達間隔時間(922)和轉變值(806)來確定(926)網絡流量的下一個狀態(928)。噹噹前狀態(814)是空閒狀態時，如果所產生的到達間隔時間(922)的值小於或等於突發狀態的轉變值，可通過把下一個狀態(928)設定為突發狀態來執行根據圖8的方法的根據所產生的到達間隔時間(922)和轉變值(806)來確定(926)網絡流量的下一個狀態(928)。在這種實施例中，噹噹前狀態(814)是空閒狀態，並且所產生的到達間隔時間(922)的值大於突發狀態的轉變值(806)時，則下一個狀態保持為空閒狀態。噹噹前狀態(814)是突發狀態時，可通過把下一個狀態(928)設定為具有小於或等於所產生的到達間隔時間(922)的最大的轉變值(806)的空閒狀態，來根據圖8的方法執行根據所產生的到達間隔時間(922)和轉變值(806)來確定(926)網絡流量的下一個狀態(928)。在這種實施例中，噹噹前狀態(814)是突發狀態並且沒有空閒狀態具有小於或等於所產生的到達間隔時間(922)的轉變值(806)時，則下一個狀態(928)保持為突發狀態。
[0079]考慮到本文檔上面提出的解釋，讀者們將認識到使用利用根據本發明實施例的改進的馬爾科夫調製泊松過程模型來分析和產生網絡流量提供了下面的好處:[0080].使用戶過程與在系統到網絡接口的接收操作的完成準確同步、平衡網絡中負載和路由數據、調整系統/網絡性能參數、以及利用行為網絡流量模型來替代現有技術中存在的複雜數學模型以提供網絡流量的實時分析的能力，以及
[0081].在多個時間尺度上產生自相似的突發傳輸網絡流量的能力用於設計、測試和評估網絡節點處的產品。
[0082]使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調整泊松過程模型，主要在全功能性的計算機系統的上下文中描述了本發明的示例性實施例。然而，本領域普通技術人員應當理解，本發明還可在用於任何適當數據處理系統的信號承載介質上設置的電腦程式產品中實現。這種信號承載介質可以是用於機器可讀信息的傳輸介質或可記錄介質，包括磁介質、光介質或其它適當的介質。可記錄介質的例子包括硬碟或軟盤中的磁碟、用於光碟機動器的壓縮盤、磁帶和本領域普通技術人員能想到的其它介質。傳輸介質的例子包括用於語音通信的電話網絡和諸如例如Ethernet?的數字數據通信網絡和與網際網路協議和全球資訊網通信的網絡以及諸如例如根據IEEE802.11規範族實現的網絡的無線傳輸介質。本領域普通技術人員將立刻認識到，具有適當編程裝置的任何計算機系統都將能執行在程序產品中實現的本發明的方法的步驟。本領域普通技術人員將立刻認識到，雖然本說明書中描述的一些示例性實施例適於在計算機硬體上軟體安裝並執行，然而，作為固件或作為硬體實現的可替換實施例也在本發明的範圍內。
【權利要求】
1.用於使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程(『MMPP』 )模型來分析網絡流量的方法，該方法包括: 為所述改進MMPP模型中每個狀態建立操作時間尺度，其中所述改進MMPP模型包括一個突發狀態和至少兩個空閒狀態，所述各個狀態之間的操作時間尺度相差至少一個數量級； 根據所述每個狀態的操作時間尺度建立該狀態的轉變值； 測量一個或多個網絡適配器中所接收的各個包之間的到達間隔時間；以及根據所測量的最新接收的包的到達間隔時間和所述轉變值而確定所述網絡流量的當前狀態。
2.權利要求1的方法，還包括: 根據當前狀態預測將要接收的下一個包的到達間隔時間； 測量所述下一個包的實際到達間隔時間；以及 根據所述預測的到達間隔時間和所述實際到達間隔時間來調整所述當前狀態。
3.權利要求1的方法，還包括根據所述測量的到達間隔時間來調整每個狀態的轉變值。
4.權利要求3的方法，其中所述根據所述測量的到達間隔時間來調整每個狀態的轉變值進一步包括: 跟蹤每個狀態期間所接收的各個數據包之間的到達間隔時間的改變；以及 根據所跟蹤的每個狀態的改變來調整該狀態的轉變值。
5.權利要求1的方法，其中所述每個狀態的轉變值是轉變值λπ_，所述轉變值λπ_是在所述狀態期間接收的包的平均到達間隔時間。
6.權利要求1的方法，其中: 所述突發狀態的轉變值是轉變值f ，所述轉變值表示在突發狀態中到達間隔時間的上界，以及 每個空閒狀態的轉變值是轉變值/ ，所述轉變值義^表示每個空閒狀態中所述到達間隔時間的下界。
7.權利要求1的方法，其中使用所述具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進MMPP模型來對網絡流量進行的分析是實時執行的。
8.權利要求1的方法，其中所述具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進MMPP模型進一步包括在該改進MMPP模型中的所述突發狀態和每個空閒狀態之間的兩個障礙狀態。
9.用於使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程(『MMPP』 )模型來產生網絡流量的方法，所述方法包括: 為該模型中每個狀態建立操作時間尺度，其中所述改進MMPP模型包括一個突發狀態和至少兩個空閒狀態，所述各個狀態之間的操作時間尺度相差至少一個數量級； 根據所述改進MMPP模型的當前狀態來產生待傳輸的下一個包的到達間隔時間；以及 根據所產生的到達間隔時間從網絡適配器傳輸包。
10.權利要求9的方法，進一步包括: 根據所述狀態的操作時間尺 度來建立每個狀態的轉變值；以及根據所產生的到達間隔時間和所述轉變值來確定所述網絡流量的下一個狀態。
11.一種使用具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進的馬爾科夫調製泊松過程(『MMPP』)模型來分析網絡流量的系統，: 用於為所述改進MMPP模型中每個狀態建立操作時間尺度的裝置，其中所述改進MMPP模型包括一個突發狀態和至少兩個空閒狀態，所述各個狀態之間的操作時間尺度相差至少一個數量級； 用於根據所述狀態的操作時間尺度建立每個狀態的轉變值的裝置； 用於測量一個或多個網絡適配器中所接收的各個包之間的到達間隔時間的裝置；以及用於根據所測量的最新接收的包的到達間隔時間和所述轉變值而確定所述網絡流量的當前狀態的裝置。
12.權利要求11的系統，進一步包括: 用於根據所述當前狀態預測將要接收的下一個包的到達間隔時間的裝置； 用於測量所述下一個包的實際到達間隔時間的裝置；以及 用於根據所述預測的到達間隔時間和所述實際到達間隔時間來調整所述當前狀態的>j-U ρ?α裝直。
13.權利要求11的系統，進一步包括用於能根據所述測量的到達間隔時間來調整每個狀態的轉變值的裝置。`
14.權利要求13的系統，其中所述用於根據所述測量的到達間隔時間來調整每個狀態的轉變值的裝置進一步包括: 用於跟蹤每個狀態期間所接收的各個數據包之間的到達間隔時間的改變的裝置；以及 用於根據所跟蹤的所述狀態的改變來調整每個狀態的轉變值的裝置。
15.權利要求11的系統，其中所述每個狀態的轉變值是轉變值λm_，所述轉變值λ_η是在所述狀態期間接收的包的平均到達間隔時間。
16.權利要求11的系統，其中: 所述突發狀態的轉變值是轉變值，所述轉變值表示在突發狀態中到達間隔時間的上界，以及 每個空閒狀態的轉變值是轉變值Z ，所述轉變值2 表示每個空閒狀態中所述到達間隔時間的下界。
17.權利要求11的系統，其中使用所述具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進MMPP模型來對網絡流量進行的分析是實時執行的。
18.權利要求11的系統，其中所述具有一個突發狀態和多個空閒狀態的改進MMPP模型進一步包括在該改進MMPP模型中的所述突發狀態和每個空閒狀態之間的兩個障礙狀態。
【文檔編號】H04L12/24GK103825770SQ201410099469
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2007年8月14日 優先權日:2006年8月31日
【發明者】G·巴拉克裡什南, J·羅德裡格茲 申請人:國際商業機器公司