一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法技术

本发明专利技术公开了一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法，针对移动现网和移动仿真网络的应用场景，采用网络主动测试工具获取网络数据包传输日志信息；分析数据包传输日志信息，提取数据包传输时延和丢包信息，生成现网场景和仿真场景的特征向量；然后计算现网场景特征向量与仿真场景特征向量的相似度，以量化仿真场景与现网场景的相似度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动网络仿真领域，涉及到移动网络仿真可信度评估的问题，特别是涉及到一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法。
技术介绍
随着4G移动通信技术和计算机技术的飞速发展，以及智能便携终端性能的不断提升，移动状态下的在线视频应用成为现实。但无线移动网络容易受到噪音干扰、多径衰落等影响，从而造成传输差错，这使得无线通信链路使用的基于有线链路的传输层优化算法性能下降，用户体验较有线网络有所降低。为此必须对无线移动网络进行研究，合理区分无线通路的性能下降是拥塞造成的还是差错造成的，为传输层乃至应用层进行传输优化提供参考和帮助。由于公共商业网络具有配置不可知、网络状态不可控，实验结果不可复现等特点，因此利用仿真手段再现现网场景，成为达到网络研究的目的不二选择。但是仿真系统只能尽可能地接近被仿真系统，而无法做到完全一致，人们需要客观、量化地研究仿真系统与被仿真系统的相似程度，这就是所谓的仿真可信度问题，即越是与现实相似的仿真越可信，反之则越不可信。仿真可信度是在特定的仿真目的和意义下，在总体结构和行为水平上能够复现原型系统的程度。据申请人调研，目前关于网络仿真技术的使用，是本着“公认即可信”原则，对例如Matlab、OPNET、QualNet等仿真软件的使用是认为其是可信的，所以很少有文章怀疑使用这些软件所建仿真模型的可信度。目前在仿真模型可信度评估方面，主要研究成果集中在模型VV&A上，面向仿真软件或平台的工业生产领域，使用相似元法对建模全过程进行规范化控制，其中在各个阶段均依赖专家经验和人的主观判断，所以其过既复杂、不适用于一般应用中仿真可信度评估，又缺少一种量化评估标准。此外但本专利技术认为，不同的网络应用场景具有巨大的差异，针对不同的现网应用场景有必要加以区别和仿真再现，并考量仿真场景的可信度，于是提出一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在已搭建移动网络仿真平台的基础上，提供一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法，评价仿真平台上某一场景与某现网场景的相似度。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提出一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法，该方法首先定义了场景的概念，根据不同场景的定义，使用网络主动测试工具，分别测试获取现网场景和仿真场景中每个数据包时延和丢包信息，并输出数据包的日志信息；分析日志信息，提取网络时延和丢包信息，依此生成现网场景和仿真场景的特征向量；然后通过使用余弦相似度计算现网场景特征向量与仿真场景特征向量的相似度，来考量仿真场景与现网场景的相似度。所述移动现网应用场景定义为：在现实的4G网络中一次持续时间为50秒的网络数据传输行为；移动仿真网络应用场景定义为：在仿真平台上一次持续时间为50秒的网络数据传输行为。所述传输数据包日志信息的获取，是使用测试工具，在网络通路两端输出包序号、发送时间和接收时间等信息，其步骤如下：步骤1，发送端发出数据包，数据包中写入包序号、发送时刻信息；步骤2，若接收端接收到数据包，则读取数据包中的包序号、发送时刻信息并写入向发送端返回的确认包中；同时读取数据包本地接收时刻，合并包序号、发送时刻信息一起输出到日志文件中；步骤3，发送端若收到来自接收端的确认包，则读取确认包中的包序号、发送时刻信息，同时读取本地系统时间作为数据包接收时间，合并输出到日志文件。所述仿真场景向量的生成，其方法步骤如下：步骤1，根据场景数据结构的形式化描述，针对每一场景中的每一速度样本，考虑到各网络参数统计数据的归一化问题，本专利技术使用各参数统计区间的占比为变量，提取其中每个数据包的统计信息，涉及以下：双向传输时延(RTT,RoundTripTime)、单向传输时延(ROTT,RelativeOne-wayTripTime)、连续丢包长度(CPL,ContinuePacketLoss)、双向传输时延抖动(RTTd,RoundTripTimedeviation)和单向传输时延抖动(ROTTd,RelativeOne-wayTripTimedeviation)五种网络参数信息，生成速度样本的参数向量：PRTT＝(RTT1,RTT2,…,RTTi,…,RTT100)PROTT＝(ROTT1,ROTT2,…,ROTTi,…,ROTT100)PCPL＝(CPL1,CPL2,…,CPLi,…,CPL100)PRTTd＝(RTTd1,RTTd2,…,RTTdi,…,RTTd100)PROTTd＝(ROTTd1,ROTTd2,…,ROTTdi,…,ROTTd100)式中:RTTi表示在相同速率下数据包的RTT在第i个区间的个数；PRTT表示由100个区间内的RTT个数，构成的关于RTT的一维向量；ROTTi表示在固定速率下数据包的ROTT在第i个区间的个数；PROTT表示由100个区间内的ROTT个数，构成的关于ROTT的一维向量；CPLi表示在固定速率下数据包的CPL在第i个区间的个数；PCPL表示由100个区间内的CPL个数，构成的关于CPL的一维向量；RTTdi表示在固定速率下数据包的RTTd在第i个区间的个数；PRTTd表示由100个区间内的RTTd个数，构成的关于RTTd的一维向量；ROTTdi表示在固定速率下数据包的ROTTd在第i个区间的个数；PROTTd表示由100个区间内的ROTTd个数，构成的关于ROTTd的一维向量；步骤2，针对任一个速度样本，由五个参数向量构成该速度样本的速度样本向量：rRate＝(PRTT,PROTT,PCPL,PRTTd,PROTTd)rRate表示在速率Rate下由RTT，ROTT，CPL，RTTd,ROTTd构成的向量；步骤3，依此生成现网场景和仿真场景的场景特征向量，该场景向量由Rate1、Rate2、…、Ratem共m个速度样本向量构成：式中：S表示某种场景下的特征向量。现网场景与仿真场景的相似度计算与筛选，其具体方法为：权利要求1所述面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法，其特征在于，利用如下公式计算现网场景特征向量与仿真场景特征向量的相似度：式中：Rate表示发送速率的集合；m表示发送速率的个数；ri表示仿真场景中第i个速率的速率样本向量；r′i表示现网场景中第i个速率的速率样本向量；Sim表示现网场景特征向量和与仿真场景特征向量的相似度。本专利技术的特点在于针对在移动现实网络场景数据传输过程中的传输特征和仿真场景下数据传输过程中的传输特征，建立不同速度的样本向量，然后对多个样本向量进行相似度计算，确定相识度最高的仿真场景进行实验。采用本技术方案，可以用有效的检查出仿真场景和现实场景的相似度，确定相似度高的仿真场景，解决现实场景做实验不可重复和费用昂贵的问题。附图说明图1为本专利技术面向场景的仿真可信度量化评估方法实例示意图。图2为本专利技术场景日志信息获取模块中仿真场景的日志信息获取工作流程图。图3为本专利技术场景日志信息获取模块中接收端日志信息输出工作流程图。图4为本专利技术场景日志信息获取模块中发送端日志信息输出工作流程图。图5为本专利技术场景日志信息处理和网络特征提取模块工作流程图。图6为本专利技术场景相似度计算模块工作流程图。具体实施方式为了增强对本专利技术的理解，网络测试速度选择为128KB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法，其特征在于：针对移动现网和移动仿真网络的应用场景，采用网络主动测试工具获取网络数据包传输日志信息；分析数据包传输日志信息，提取数据包传输时延和丢包信息，生成现网场景和仿真场景的特征向量；然后计算现网场景特征向量与仿真场景特征向量的相似度，以量化仿真场景与现网场景的相似度。

【技术特征摘要】
1.一种面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法，其特征在于：针对移动现网和移动仿真网络的应用场景，采用网络主动测试工具获取网络数据包传输日志信息；分析数据包传输日志信息，提取数据包传输时延和丢包信息，生成现网场景和仿真场景的特征向量；然后计算现网场景特征向量与仿真场景特征向量的相似度，以量化仿真场景与现网场景的相似度。2.据权利要求1所述面向场景的移动网络仿真可信度量化评估方法，其特征在于，分析数据包传输日志信息，提取数据包传输时延和丢包信息，生成现网场景和仿真场景的特征向量，其具体步骤为：步骤1：提取同一速率下所有数据包的双向传输时延(RTT)、单向传输时延(ROTT)、连续丢包长度(CPL)、双向传输时延抖动(RTTd)和单向传输时延抖动(ROTTd)信息，生成参数向量：PRTT＝(RTT1,RTT2,…,RTTi,…,RTT100)PROTT＝(ROTT1,ROTT2,…,ROTTi,…,ROTT100)PCPL＝(CPL1,CPL2,…,CPLi,…,CPL100)PRTTd＝(RTTd1,RTTd2,…,RTTdi,…,RTTd100)PROTTd＝(ROTTd1,ROTTd2,…,ROTTdi,…,ROTTd100)式中:RTTi表示在相同速率下数据包的RTT在第i个区间的个数；PRTT表示由100个区间内的RTT个数，构成的关于RTT的一维向量；ROTTi表示在固定速率下数据包的ROTT在第i个区间的个数；PROTT表示由100个区间内的RO...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑庆华，杜海鹏，黄云辉，闫继峰，杨春萌，何昌其，张未展，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61