[发明专利]一种引入随机概率参数的业务端到端性能分析方法

权利要求书

1.一种引入随机概率参数的业务端到端性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、引入随机概率参数，表示无线网络采用软件定义网络规划路由，使其路由选择具备随机性；

步骤S2、在引入随机概率参数的无线网络中，根据WiMAX中不同类QoS具有不同的优先级，将业务分为高优先级业务、中优先级业务和低优先级业务；其中高优先级业务包括网络语音电话业务，中优先级业务包括视频业务，低优先级业务包括文件传输业务；

步骤S3、通过基于矩母函数的随机网络演算方法，对引入随机概率参数的无线网络进行分析，得出上述三种优先级业务到达过程的矩母函数形式；具体如下：

(1)高优先级网络语音电话业务，到达过程服从泊松分布，其中λ_VoIP表示电话业务的平均到达率，θ为自由变量，所以其在时间间隔(s,t)内的累积到达数据量的矩母函数形式为：

其中A_VoIP(s,t)表示与服务链上各个智能体节点相邻的非本服务链节点在(s,t)内网络语音电话业务累积到达数据量；

(2)中优先级视频业务到达速率为常数r，在时间间隔(s,t)内的累积到达数据量的矩母函数形式为：

其中A_Video(s,t)表示与服务链上各个智能体节点相邻的非本服务链节点在(s,t)内视频业务累积到达数据量；

(3)低优先级文件传输业务到达过程服从泊松分布，其中λ_FTP表示文件传输业务的平均到达率，在时间间隔(s,t)内的累积到达数据量的矩母函数形式为：

其中A_FTP(s,t)表示与服务链上各个智能体节点相邻的非本服务链节点在(s,t)内文件传输业务累积到达数据量；

根据剩余服务定理，分别得出三种优先级业务的服务曲线的矩母函数形式如下：

(a)高优先级网络语音电话业务：

(b)中优先级视频业务：

(c)低优先级文件传输业务：

步骤S4、根据卷积和反卷积定理，获得业务时延和积压上界边界和违约概率之间关系的闭合表达式；具体地，

步骤S4.1、推导得出时延上界边界与违约概率之间的通用闭合表达式：

其中N表示服务链上节点的个数，D_[.](t)表示业务[.]在时刻t处的时延；

步骤S4.2、推导各优先级业务作为贯穿流时的时延边界上界和违约概率之间关系的闭合表达式：

(1)高优先级网络语音通话业务：

其中

(2)中优先级视频业务：

其中y_VoIP(j)表示网络语音电话业务在各个节点上占据服务量的概率，具体如下式：

(3)低优先级文件传输业务：

其中y_Video(j)表示视频业务在各个节点上占据服务量的概率，具体如下式：

步骤S4.3、推导得出积压上界边界与违约概率之间的通用闭合表达式：

其中B_[.](t)表示业务[.]在时刻t处的积压；

步骤S4.4、推导各优先级业务作为贯穿流时的时延边界上界和违约概率之间关系的闭合表达式：

(1)高优先级网络语音电话业务：

(2)中优先级视频业务：

(3)低优先级文件传输业务：

2.根据权利要求1所述的一种引入随机概率参数的业务端到端性能分析方法，其特征在于，所述步骤S1中引入随机概率参数的具体步骤具体如下：

对于业务[.]，设置三个概率参数，组成概率参数集合(P_[.].a,P_[.].b,P_[.].c)；其中P_[.].a表示业务[.]到达指定服务链上的智能体并且需要处理或转发的概率；P_[.].b表示在P_[.].a条件下的业务[.]与服务链上的研究对象下一跳的路径相同的概率；P_[.].c表示在P_[.].b条件下，来到服务链的下一个智能体节点之后，需要智能体处理或者转发的概率。

3.根据权利要求1所述的一种引入随机概率参数的业务端到端性能分析方法，其特征在于，所述步骤S3中获取三种优先级业务服务曲线的矩母函数形式具体步骤包括：

(一)、获取三种优先级业务作为贯穿服务链的研究对象时受到来自其他业务的干扰，包括：

(1)高优先级网络语音电话业务：优先级最高，不受到其他业务的干扰；

(2)中优先级视频业务：接受的服务受到网络语音电话业务的干扰，在服务链的各个节点上，受到的干扰如下：

其中表示在时间间隔(s,t)内，网络语音电话业务作为干扰业务时在各个节点上占据的数据量，表示在时间间隔(s,t)内网络语音电话业务作为干扰业务从非本服务链上到达本服务链各个节点的数据量，表示在时间间隔(s,t)内本服务链上网络语音电话业务从节点j-1到达节点j的数据量，具体表达式如下所示：

(3)低优先级文件传输业务：接受服务受到网络语音电话业务和视频业务的干扰；其中网络语音电话业务的干扰如下：

视频业务干扰如下：

其中表示在时间间隔(s,t)内，视频业务作为干扰业务时在服务链各个节点上占据的数据量，表示在时间间隔(s,t)内视频业务作为干扰业务从非本服务链上到达本服务链各个节点的数据量，表示在时间间隔(s,t)内本服务链上视频业务从节点j-1到达节点j的数据量，具体表达式如下所示：

综上，低优先级文件传输业务受到的干扰数量为：

(二)、推导各优先级业务作为贯穿服务链的研究对象时的服务曲线；

(1)高优先级网络语音电话业务：作为贯穿流时，不受到其他类型业务的干扰，其服务曲线为：

(2)中优先级视频业务：作为贯穿流时，受到网络语音电话业务的干扰；通过剩余服务定理，其服务曲线为：

(3)低优先级文件传输业务：作为贯穿流时，受到网络语音电话业务以及视频业务的干扰，通过剩余服务定理，其服务曲线如下：

(三)、无线网络业务接受的服务分为两个类型，包括智能体节点提供的数据处理服务和无线信道提供的数据传输服务，两类服务节点间隔分布；智能体节点提供数据处理服务，数据传输服务选择Nakagami-M信道提供信道，求解服务曲线的矩母函数形式：

(1)智能体节点的服务速率为常数C，所以智能体服务节点在(s,t)内的矩母函数形式为：

(2)Nakagami-M信道节点服务曲线的矩母函数形式为：

其中B表示信道的带宽，M是Nakagami参数，γ表示信噪比，l表示相邻智能体的距离，α表示路径衰落因子，

(3)将(1)和(2)相结合，得到服务链的节点服务曲线的矩母函数的通用公式为：

(4)据此得到三种业务的服务曲线矩母函数形式：

(a)高优先级网络语音电话业务：

(b)中优先级视频业务：

(c)低优先级文件传输业务：