一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，所述基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法根據(jù)不同時(shí)段網(wǎng)絡(luò)的健康狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整探測(cè)的間隔時(shí)間；包括故障探測(cè)階段和故障定位階段，所述故障探測(cè)階段發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在故障的區(qū)域，故障定位階段向故障區(qū)域繼續(xù)發(fā)送探測(cè)信息確定具體故障；所述故障探測(cè)階段和故障定位階段每次沿固定一組探測(cè)路徑發(fā)送探測(cè)消息。本發(fā)明根據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同時(shí)刻的健康狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整診斷過程的間隔，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)較好時(shí)增大探測(cè)間隔時(shí)間從而減少探測(cè)的花費(fèi)，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)較差時(shí)縮短間隔保證更快速及時(shí)地定位故障節(jié)點(diǎn)，使得診斷行為更加靈活、合理。
【專利說明】
-種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用愈加廣泛，網(wǎng)絡(luò)中信息的傳輸量更大、傳輸速度也變的更快。于 此同時(shí)網(wǎng)絡(luò)的故障也將帶來更大的損失。于是人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性也有了更多的 要求。網(wǎng)絡(luò)故障診斷作為網(wǎng)絡(luò)管理的重要部分，對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的保證至關(guān)重要，當(dāng)前常見的網(wǎng) 絡(luò)故障診斷技術(shù)可分為探測(cè)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)兩類。探測(cè)技術(shù)在獲取端到端信息方面的 優(yōu)勢(shì)使其成為目前非常常見的故障診斷方法，通過向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送探測(cè)信息可W獲取網(wǎng)絡(luò)的 各種狀態(tài)如路徑的聯(lián)通情況、傳輸延遲、吞吐量、丟包情況等。探測(cè)信息的發(fā)送方式可W為 簡(jiǎn)單的ping包或應(yīng)用程序之間的信息傳輸?shù)刃问?，探測(cè)信息由選出的某些節(jié)點(diǎn)（稱為探測(cè) 站點(diǎn))沿一定的路徑并按照一定的時(shí)間間隔定期向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送，站點(diǎn)與探測(cè)路 徑的選擇方式對(duì)探測(cè)能力W及探測(cè)過程所需的花費(fèi)有著直接影響，從而站點(diǎn)和路徑的選擇 策略是此方向研究的焦點(diǎn)。常見的探測(cè)方法又可W分為預(yù)計(jì)劃與適應(yīng)性探測(cè)兩種，預(yù)計(jì)劃 探測(cè)每次執(zhí)行故障診斷過程時(shí)沿預(yù)先選定的固定路徑發(fā)送探測(cè)信息，而適應(yīng)性探測(cè)則先發(fā) 送較少的探測(cè)信息，確定網(wǎng)絡(luò)各區(qū)域的健康狀態(tài)，并根據(jù)不同區(qū)域的狀態(tài)動(dòng)態(tài)選擇下一步 將要發(fā)送的探測(cè)信息直至定位所有故障。按探測(cè)路徑的發(fā)送方式來分，目前的探測(cè)方法可 分為預(yù)計(jì)劃探測(cè)與適應(yīng)性探測(cè)兩種。網(wǎng)絡(luò)中可用的探測(cè)路徑生成后，預(yù)計(jì)劃探測(cè)將可用的 路徑全部發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中，并根據(jù)運(yùn)些探測(cè)的返回結(jié)果分析得出網(wǎng)絡(luò)中存在的故障節(jié)點(diǎn)或故 障鏈路。P自ter Babarczi和Pin-Han化提出的探測(cè)方法即當(dāng)前在光網(wǎng)絡(luò)中很常用的一種預(yù) 計(jì)劃探測(cè)，向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送預(yù)先設(shè)定的探測(cè)路徑獲取路徑的信息，若某鏈路存在故障，則所有 覆蓋該鏈路的探測(cè)路徑均會(huì)產(chǎn)生告警，對(duì)照告警編碼表即可得出具體的故障鏈路。與預(yù)計(jì) 劃探測(cè)不同，適應(yīng)性探測(cè)技術(shù)不會(huì)一次性發(fā)送所有的探測(cè)路徑，而是會(huì)根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 動(dòng)態(tài)選擇需要發(fā)送的探測(cè)。適應(yīng)性探測(cè)一般可分為探測(cè)和定位兩個(gè)階段，探測(cè)階段會(huì)發(fā)送 少量但又足W覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)。根據(jù)此階段獲得的信息可W獲知網(wǎng)絡(luò)中是否存在故 障，或網(wǎng)絡(luò)中的故障大致存在于哪些區(qū)域。繼而在定位階段只向存在故障的區(qū)域發(fā)送額外 的探測(cè)路徑用W獲取更多的故障信息，并且繼續(xù)根據(jù)獲取的信息動(dòng)態(tài)地選擇合適的探測(cè)發(fā) 送至網(wǎng)絡(luò)中。預(yù)計(jì)劃探測(cè)策略由于每個(gè)周期發(fā)送的探測(cè)不變，均選擇發(fā)送按策略計(jì)劃好的 一組固定探測(cè)路徑。因此預(yù)計(jì)劃探測(cè)的鮮明優(yōu)點(diǎn)為定位故障的速度較快，探測(cè)信息的發(fā)送 每次均沿固定的探測(cè)路徑無需額外的分析。
[0003] 但是由于要由一組固定的探測(cè)路徑準(zhǔn)確定位各種可能的故障，因此每次都往往需 要發(fā)送大量的探測(cè)路徑，因而帶來的較高的花費(fèi)。使用預(yù)計(jì)劃探測(cè)方法至少需要發(fā)送條探 測(cè)路徑，然而運(yùn)個(gè)數(shù)字僅僅是理論上的下限，實(shí)際情況由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞南拗?，所需的探測(cè)路 徑條數(shù)往往遠(yuǎn)大于運(yùn)個(gè)數(shù)字。此外當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中可能同時(shí)出現(xiàn)的故障鏈路數(shù)較多或不確定時(shí)， 此方法的探測(cè)路徑設(shè)計(jì)方案復(fù)雜度和需要的探測(cè)路徑數(shù)都會(huì)隨著增高。而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的 增大花費(fèi)的增速更是直線上升導(dǎo)致算法的實(shí)用性大大降低。適應(yīng)性探測(cè)技術(shù)則能根據(jù)網(wǎng)絡(luò) 不同時(shí)刻的狀態(tài)動(dòng)態(tài)地選擇需要發(fā)送的探測(cè)路徑，當(dāng)確定網(wǎng)絡(luò)中某區(qū)域不存在異常時(shí)不會(huì) 再向運(yùn)些區(qū)域發(fā)送多余的探測(cè)，因此會(huì)大大減少每個(gè)周期所需發(fā)送的探測(cè)數(shù)，探測(cè)路徑的 選擇方式更為靈活，并且處理多故障的能力也強(qiáng)于預(yù)計(jì)劃探測(cè)技術(shù)。然而由于探測(cè)路徑的 選擇需要根據(jù)不同時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)計(jì)算分析得出，每次發(fā)送探測(cè)都需要額外的計(jì)算分析時(shí) 間和內(nèi)存花銷，因此不可避免的會(huì)增加診斷所需時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，旨在解決預(yù)計(jì)劃 探測(cè)方法復(fù)雜度和探測(cè)路徑數(shù)較高，實(shí)用性低;適應(yīng)性探測(cè)方法存在計(jì)算分析時(shí)間較長(zhǎng)，內(nèi) 存花銷較大的問題。
[0005] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，所述基于動(dòng)態(tài)時(shí) 間間隔的綜合探測(cè)方法根據(jù)不同時(shí)段網(wǎng)絡(luò)的健康狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整探測(cè)的間隔時(shí)間；包括故障 探測(cè)階段和故障定位階段，所述故障探測(cè)階段按照適應(yīng)性探測(cè)的策略發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在故障 的區(qū)域，故障定位階段按照預(yù)計(jì)劃探測(cè)的思想直接發(fā)送預(yù)先設(shè)定的所有可用探測(cè)路徑定位 具體故障，而不是根據(jù)返回的探測(cè)消息分步動(dòng)態(tài)選擇探測(cè)路徑，因此不必再花費(fèi)額外的分 析與計(jì)算時(shí)間，繼而可W大大縮短定位故障節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間；所述方法結(jié)合了預(yù)計(jì)劃探測(cè) 技術(shù)與適應(yīng)性探測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，使得定位的速度與花費(fèi)均得到一定的優(yōu)化。
[0006] 進(jìn)一步，所述故障探測(cè)階段采用貪婪算法，每步迭代選取最優(yōu)的路徑直至網(wǎng)絡(luò)中 的節(jié)點(diǎn)均被覆蓋，在迭代的每一步計(jì)算并選擇擁有最小化i/Ni值的節(jié)點(diǎn)Pi即路徑i，每條路 徑的花費(fèi)表示為化1其中hi為探測(cè)路徑Pi的跳數(shù)，k為花費(fèi)參數(shù)可簡(jiǎn)記為l，Ni表示探測(cè)路徑 覆蓋的節(jié)點(diǎn)數(shù)即Pi的鄰居數(shù)，并將PiW及它的鄰居點(diǎn)從原圖中移除；同時(shí)把當(dāng)前沒有鄰居節(jié) 點(diǎn)的Pi也從原圖中移除，迭代執(zhí)行直至所有Vi均被移除，即所有節(jié)點(diǎn)均至少被一條路徑所覆 單 rm 〇
[0007] 進(jìn)一步，所述故障探測(cè)階段的所用路徑選取完成后結(jié)束后，每次診斷執(zhí)行時(shí)探測(cè) 階段均沿路徑發(fā)送探測(cè)信息;根據(jù)返回的信息如果沒有路徑發(fā)生故障告警則得知網(wǎng)絡(luò)中沒 有故障節(jié)點(diǎn)，否則執(zhí)行故障定位階段，確定故障路徑中的故障節(jié)點(diǎn)。
[0008] 進(jìn)一步，所述故障探測(cè)階段W預(yù)計(jì)劃探測(cè)的方式將之前生成的可用探測(cè)路徑一次 性發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中，分析結(jié)果即可快速定位網(wǎng)絡(luò)中的所有故障節(jié)。
[0009] 進(jìn)一步，所述基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法具體包括：
[0010]輸入:可用路徑Ap，待檢測(cè)點(diǎn)集化
[00川輸出：故障節(jié)點(diǎn)FN
[0012] Step 0.執(zhí)行探測(cè)階段，發(fā)送探測(cè)路徑；
[0013] Step 1.若無探測(cè)路徑發(fā)送故障告警則故障點(diǎn)集為空，否則轉(zhuǎn)step 2;
[0014] Step 2.執(zhí)行定位階段向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送所有可用監(jiān)測(cè)路徑，找出故障點(diǎn)集FN。
[0015] 進(jìn)一步，所述故障探測(cè)階段的探測(cè)間隔動(dòng)態(tài)調(diào)整方法根據(jù)不同時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)的健康狀 態(tài)動(dòng)態(tài)地調(diào)整探測(cè)的間隔，執(zhí)行之間的時(shí)間間隔為Τ，Τ為[Το/4,2Το]，初始狀態(tài)下探測(cè)的發(fā) 送間隔時(shí)間為To，基于W下情況對(duì)Τ的值進(jìn)行調(diào)整；
[0016] 之前的連續(xù)兩個(gè)周期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)未診斷出故障，Τ = Τ+Τ/4;
[0017]之前的連續(xù)兩個(gè)周期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)均監(jiān)測(cè)出故障，Τ = Τ-Τ/4;
[001引其他情況，Τ的值不變。
[0019] 本發(fā)明提供的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同時(shí)刻的健康狀態(tài) 動(dòng)態(tài)調(diào)整診斷過程的間隔，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)較好時(shí)增大探測(cè)間隔時(shí)間從而減少探測(cè)的花費(fèi)，網(wǎng) 絡(luò)狀態(tài)較差時(shí)縮短間隔保證更快速及時(shí)地定位故障節(jié)點(diǎn)，使得診斷行為更加靈活、合理;本 發(fā)明按照適應(yīng)性探測(cè)的策略分為故障探測(cè)和故障定位兩個(gè)階段，首先執(zhí)行適應(yīng)性探測(cè)的探 測(cè)階段，發(fā)送花費(fèi)盡量少且足W覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)路徑。與適應(yīng)性探測(cè)不同，算法的第二 階段按照預(yù)計(jì)劃探測(cè)的思想直接發(fā)送預(yù)先設(shè)定的所有可用探測(cè)路徑，而不是根據(jù)返回的探 測(cè)消息分步動(dòng)態(tài)選擇探測(cè)路徑，因此不必再花費(fèi)額外的分析與計(jì)算時(shí)間，繼而可W大大縮 短定位故障節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間;故障診斷過程的執(zhí)行周期影響到故障發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性W及診斷 的花費(fèi)，與按照固定的時(shí)間間隔診斷故障不同，本發(fā)明提出了一種探測(cè)時(shí)間間隔的動(dòng)態(tài)調(diào) 整策略，根據(jù)不同時(shí)段網(wǎng)絡(luò)的健康狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整探測(cè)的間隔時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)在連續(xù)時(shí)間段內(nèi)狀 態(tài)較好時(shí)增大間隔，而連續(xù)出現(xiàn)故障時(shí)則縮短探測(cè)間隔時(shí)間；實(shí)驗(yàn)仿真數(shù)據(jù)表明本發(fā)明具 有很高的實(shí)用性;實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明可在較低花費(fèi)的情況下又W較快的速度定位故障。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法流程圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的站點(diǎn)1生成的可用探測(cè)路徑示意圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的刪除不必要的監(jiān)測(cè)路徑示意圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的探測(cè)路徑與節(jié)點(diǎn)的關(guān)系圖示意圖。
[0024] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的探測(cè)路徑選擇流程示意圖。
[0025] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的Ξ種探測(cè)方法花費(fèi)比較示意圖。
[0026] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的Ξ種探測(cè)技術(shù)定位速度示意圖。
[0027] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一定時(shí)間內(nèi)故障次數(shù)對(duì)算法花費(fèi)影響示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0029] 本發(fā)明結(jié)合預(yù)計(jì)劃探測(cè)技術(shù)與適應(yīng)性探測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，使得定位的速度與花費(fèi)均 得到一定的優(yōu)化。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同時(shí)期的健康狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整故障診斷過程執(zhí)行的間隔，實(shí)驗(yàn) 仿真證明了方法的實(shí)用價(jià)值及高效性。
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法包括W下步驟：
[0032] S101:基于二部圖的監(jiān)測(cè)路徑選取算法，考慮監(jiān)測(cè)路徑可覆蓋的節(jié)點(diǎn)數(shù)和重復(fù)覆 蓋的節(jié)點(diǎn)數(shù)，每步迭代選取最優(yōu)的路徑直至網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均被覆蓋，在迭代的每一步計(jì)算 并選擇擁有最小值的節(jié)點(diǎn)即路徑，把當(dāng)前沒有鄰居節(jié)點(diǎn)從原圖中移除，直至所有節(jié)點(diǎn)均被 移除，即所有節(jié)點(diǎn)均至少被一條路徑所覆蓋；
[0033] S102:探測(cè)階段的所用路徑選取完成后結(jié)束后，每次診斷執(zhí)行時(shí)探測(cè)階段均沿運(yùn) 些路徑發(fā)送探測(cè)信息，根據(jù)返回的信息如果沒有路徑發(fā)生故障告警則可w得知網(wǎng)絡(luò)中沒有 故障節(jié)點(diǎn)，否則執(zhí)行故障定位階段，確定故障路徑中的故障節(jié)點(diǎn)。
[0034] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。
[0035] 一、綜合探測(cè)方法
[0036] 基于預(yù)計(jì)劃探測(cè)和適應(yīng)性探測(cè)技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)提出一種針對(duì)故障節(jié)點(diǎn)的綜合式 探測(cè)算法，算法按照適應(yīng)性探測(cè)的策略分為故障探測(cè)和故障定位兩個(gè)階段，首先執(zhí)行適應(yīng) 性探測(cè)的探測(cè)階段，發(fā)送花費(fèi)盡量少且足W覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)路徑。與適應(yīng)性探測(cè)不同， 算法的第二階段按照預(yù)計(jì)劃探測(cè)的思想直接發(fā)送預(yù)先設(shè)定的所有可用探測(cè)路徑，而不是根 據(jù)返回的探測(cè)消息分步動(dòng)態(tài)選擇探測(cè)路徑，因此不必再花費(fèi)額外的分析與計(jì)算時(shí)間，繼而 可W大大縮短定位故障節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間。
[0037] 給定的網(wǎng)絡(luò)G=(V，E)中定位故障節(jié)點(diǎn)所需發(fā)送的探測(cè)路徑需要由一些特定的節(jié) 點(diǎn)發(fā)出，稱之為探測(cè)站點(diǎn)，探測(cè)站點(diǎn)的選取策略可直接影響探測(cè)的花費(fèi)W及故障的診斷能 力，本發(fā)明使用之前的探測(cè)站點(diǎn)選取算法。站點(diǎn)選取完成后，由站點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)可按照最短 路徑算法生成一組可用探測(cè)路徑，如圖2探測(cè)站點(diǎn)1可生成探測(cè)路徑1-2、1-2-3、1-2-4、1-5， 為減少探測(cè)所需的花費(fèi)首先刪除一些不必要的探測(cè)路徑，刪除的策略為:若某路徑上包含 其他的探測(cè)站點(diǎn)則此路徑可刪除，如圖3由站點(diǎn)巧Ij節(jié)點(diǎn)5可W生成一條監(jiān)測(cè)路徑，然而此路 徑為多余的，因?yàn)槁窂街邪硪粋€(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)3,因此，該監(jiān)測(cè)路徑可W由巧松巧化完全取 代，故可將其刪除。沿著運(yùn)些探測(cè)路徑發(fā)送信息即可獲取網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息，若路徑上存在故 障節(jié)點(diǎn)則此路徑會(huì)產(chǎn)生一條告警信號(hào)。
[0038] 探測(cè)階段需要W盡量小的花費(fèi)選擇足W覆蓋網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的探測(cè)路徑，與之前 建立路徑與節(jié)點(diǎn)關(guān)系矩陣圖選取算法不同，提出了一種基于二部圖的監(jiān)測(cè)路徑選取算法， 不僅考慮監(jiān)測(cè)路徑可覆蓋的節(jié)點(diǎn)數(shù)，為將花費(fèi)盡量降低還將其重復(fù)覆蓋的節(jié)點(diǎn)數(shù)考慮在 內(nèi)。為此建立如圖4的二部圖Gb=(P，V)，其中P康示第i條可用探測(cè)路徑，V康示節(jié)點(diǎn)i，Pi與 Vl之間有線相連表示路徑hi覆蓋節(jié)點(diǎn)Vi，將每條探測(cè)路徑的花費(fèi)表示為化1其中hi為探測(cè)路 徑Pi的跳數(shù)，k為參數(shù)可簡(jiǎn)單記為1，則總的花費(fèi)值為
庚中Ps表示所選擇的探測(cè)路徑 集。繼而的目標(biāo)為選擇合適的Ps，覆蓋所有的節(jié)點(diǎn)并使得花費(fèi)值盡量小。
[0039] 為此提出一種貪婪算法，每步迭代選取最優(yōu)的路徑直至網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均被覆蓋， 在迭代的每一步計(jì)算并選擇擁有最小化i/Ni值的節(jié)點(diǎn)Pi即路徑i，其中Ni表示探測(cè)路徑覆蓋 的節(jié)點(diǎn)數(shù)即Pi的鄰居數(shù)，并將PiW及它的鄰居點(diǎn)從原圖中移除，運(yùn)樣做的直觀意義是，分母 更小表示選較小的花費(fèi)值，分子更大表示該路徑覆蓋的尚未被覆蓋的節(jié)點(diǎn)更多。同時(shí)把當(dāng) 前沒有鄰居節(jié)點(diǎn)的Pi也從原圖中移除，因?yàn)榇藭r(shí)運(yùn)樣的節(jié)點(diǎn)的khi/Ni值的分母為0,不能再 覆蓋新的節(jié)點(diǎn)。算法迭代執(zhí)行直至所有Vi均被移除，即所有節(jié)點(diǎn)均至少被一條路徑所覆蓋， 算法流程圖如5所示。
[0040] 探測(cè)階段的所用路徑選取完成后結(jié)束后，每次診斷執(zhí)行時(shí)探測(cè)階段均沿運(yùn)些路徑 發(fā)送探測(cè)信息。準(zhǔn)根據(jù)返回的信息如果沒有路徑發(fā)生故障告警則可W得知網(wǎng)絡(luò)中沒有故障 節(jié)點(diǎn)，否則執(zhí)行故障定位階段，確定故障路徑中的故障節(jié)點(diǎn)。此階段為縮短診斷時(shí)間，不再 按照適應(yīng)性探測(cè)分階段發(fā)送，而是W預(yù)計(jì)劃探測(cè)的方式將之前生成的可用探測(cè)路徑一次性 發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中，分析結(jié)果即可快速定位網(wǎng)絡(luò)中的所有故障節(jié)點(diǎn)，完整的算法步驟如下所示。
[0041]
[0042] 二、探測(cè)間隔動(dòng)態(tài)調(diào)整策略
[0043] -般情況下每次診斷過程按照固定的時(shí)間間隔周期地執(zhí)行，即周期地發(fā)送探測(cè)信 息，本發(fā)明提出一種方法，根據(jù)不同時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)的健康狀態(tài)動(dòng)態(tài)地調(diào)整探測(cè)的間隔，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連 續(xù)多個(gè)時(shí)間段的探測(cè)結(jié)果都不存在故障告警，表明網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)健康、穩(wěn)定，此時(shí)增大探測(cè)的 間隔時(shí)間，可W減少不必要的探測(cè)花費(fèi)，相反若網(wǎng)絡(luò)在連續(xù)的多個(gè)時(shí)間段被診斷出故障，表 明當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況不好，則按照一定幅度縮短探測(cè)間隔，W便更加及時(shí)而有效地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 中存在的故障節(jié)點(diǎn)。設(shè)診斷過程執(zhí)行之間的時(shí)間間隔為T，初始狀態(tài)下探測(cè)的發(fā)送間隔時(shí)間 為To,基于W下情況對(duì)T的值進(jìn)行調(diào)整。
[0044] 1)之前的連續(xù)兩個(gè)周期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)未診斷出故障，Τ = Τ+Τ/4;
[0045] 2)之前的連續(xù)兩個(gè)周期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)均監(jiān)測(cè)出故障，Τ = Τ-Τ/4;
[0046] 3)其他情況，Τ的值不變；
[0047] 為保證Τ的值過小導(dǎo)致太頻繁而無意義地診斷故障，或Τ太大時(shí)影響故障診斷的及 時(shí)性，對(duì)周期限定一個(gè)范圍，本發(fā)明中設(shè)為[Το/4,2Το]當(dāng)Τ的值超出該范圍時(shí)，直接將Τ的值 設(shè)為邊界值。根據(jù)的策略診斷過程的執(zhí)行將更加靈活而合理，按照此調(diào)整策略執(zhí)行在提出 的綜合探測(cè)方法，實(shí)驗(yàn)仿真證明診斷的花費(fèi)得到了進(jìn)一步減少(尤其當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)較好時(shí)）。
[0048] 下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)仿真對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用效果作詳細(xì)的描述。
[0049] 使用MATLAB作為工具對(duì)算法進(jìn)行了仿真，首先對(duì)綜合探測(cè)算法在網(wǎng)絡(luò)故障與健康 兩種狀態(tài)下的探測(cè)花費(fèi)與傳統(tǒng)兩類方法進(jìn)行了比較，花費(fèi)值表示為
其中Ps為所選 的探測(cè)路徑集，hi為路徑i的跳數(shù)而k為參數(shù)此處簡(jiǎn)記為1。如圖6所示在1-5的時(shí)間段內(nèi)在20 個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中不設(shè)置故障點(diǎn)，由于綜合算法探測(cè)階段的發(fā)送策略與適應(yīng)性探測(cè)相同，探 測(cè)結(jié)果為網(wǎng)絡(luò)中不存在故障點(diǎn)，因此他們都不需要繼續(xù)發(fā)送額外的探測(cè)，所W在網(wǎng)絡(luò)沒有 故障時(shí)的花費(fèi)完全相同，且明顯低于預(yù)計(jì)劃探測(cè)。在時(shí)間6-10為網(wǎng)絡(luò)中存在故障時(shí)Ξ種策 略的花費(fèi)情況，適應(yīng)性探測(cè)的花費(fèi)值并沒有明顯地增大，而綜合探測(cè)因?yàn)樵诙ㄎ浑A段需要 發(fā)送全部的預(yù)計(jì)劃路徑，所W花費(fèi)值還要略高于預(yù)計(jì)劃探測(cè)，運(yùn)也是較快的診斷速度的犧 牲，將會(huì)使用間隔策略將此花費(fèi)再次降低。
[0050] 而圖7則顯示了Ξ種策略在網(wǎng)絡(luò)故障與健康兩種狀態(tài)下的診斷耗時(shí)，可W看出網(wǎng) 絡(luò)中存在故障點(diǎn)時(shí)，適應(yīng)性探測(cè)由于需要分析計(jì)算額外發(fā)送探測(cè)的路徑，定位故障所需的 時(shí)間明顯高于提出的算法和預(yù)計(jì)劃方案，而提出的算法即使在故障存在的情況下診斷速度 依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于適應(yīng)性探測(cè)方案，接近預(yù)計(jì)劃探測(cè)。而網(wǎng)絡(luò)不存在故障時(shí)又與適應(yīng)性探測(cè)的 速度相同，比預(yù)計(jì)劃探測(cè)的速度更快，優(yōu)勢(shì)明顯。
[0051] 表1中的數(shù)據(jù)體現(xiàn)了探測(cè)間隔動(dòng)態(tài)調(diào)整策略的有效性，W節(jié)點(diǎn)數(shù)分別為20、30及40 的Ξ個(gè)網(wǎng)絡(luò)分別在40個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行Ξ種探測(cè)方案和加入探測(cè)時(shí)間間隔策略的綜合探測(cè) 方案。初始探測(cè)間隔設(shè)為4個(gè)時(shí)間段，則未使用間隔調(diào)整策略的探測(cè)執(zhí)行次數(shù)均為10此，而 加入動(dòng)態(tài)調(diào)整策略本發(fā)明執(zhí)行次數(shù)則與網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)狀態(tài)即不同時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)中是否存在故障 相關(guān)，表1為在40個(gè)時(shí)間段內(nèi)僅存在一個(gè)故障時(shí)間點(diǎn)的情況下的花費(fèi)情況，可W看出間隔調(diào) 整的使用使得綜合探測(cè)的花費(fèi)值大大減少，運(yùn)是顯然的，因?yàn)檩^長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)均不存 在故障，算法會(huì)自動(dòng)將探測(cè)的間隔增大，從而使得探測(cè)的執(zhí)行次數(shù)減少，花費(fèi)值自然會(huì)降 低。
[0052] 圖8為在120個(gè)時(shí)間段內(nèi)隨機(jī)設(shè)置不同故障次數(shù)時(shí)不同的探測(cè)策略的花費(fèi)情況，可 W看出動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔調(diào)整策略已將綜合探測(cè)的花費(fèi)降低至適應(yīng)性探測(cè)的水平，甚至更低。 同時(shí)也可W看出一定時(shí)間內(nèi)隨著故障次數(shù)的增加間隔動(dòng)態(tài)調(diào)整策略會(huì)使得探測(cè)的執(zhí)行次 數(shù)增加，綜合考慮診斷速度的算法具有很高的實(shí)用性。
[0化3] 表1 [0化4]
[0055] 預(yù)計(jì)劃探測(cè)與適應(yīng)性探測(cè)技術(shù)均有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，預(yù)計(jì)劃探測(cè)診斷故障的速度 快所需探測(cè)路徑花費(fèi)高，適應(yīng)性探測(cè)方案花費(fèi)較低，探測(cè)路徑的選擇更加靈活因此診斷的 速度也較慢。結(jié)合兩類方案的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出一種綜合式探測(cè)方法，類似適應(yīng)性探測(cè)算法 分故障探測(cè)和故障定位兩個(gè)階段，探測(cè)階段首先發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在故障的區(qū)域，定位階段向 故障區(qū)域繼續(xù)發(fā)送探測(cè)信息確定具體故障。而兩個(gè)階段的探測(cè)路徑選擇策略均按照預(yù)計(jì)劃 的思想，每次沿預(yù)先制定好的固定一組探測(cè)路徑發(fā)送探測(cè)消息。
[0056] 故障診斷過程的執(zhí)行周期影響到故障發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性W及診斷的花費(fèi)，與按照固定 的時(shí)間間隔診斷故障不同，本發(fā)明提出了一種探測(cè)時(shí)間間隔的動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，根據(jù)不同時(shí) 段網(wǎng)絡(luò)的健康狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整探測(cè)的間隔時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)在連續(xù)時(shí)間段內(nèi)狀態(tài)較好時(shí)增大間隔， 而連續(xù)出現(xiàn)故障時(shí)則縮短探測(cè)間隔時(shí)間。實(shí)驗(yàn)仿真數(shù)據(jù)表明本發(fā)明具有很高的實(shí)用性。
[0057] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，其特征在于，所述基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜 合探測(cè)方法根據(jù)不同時(shí)段網(wǎng)絡(luò)的健康狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整探測(cè)的間隔時(shí)間；包括故障探測(cè)階段和 故障定位階段，所述故障探測(cè)階段發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在故障的區(qū)域，故障定位階段向故障區(qū)域 繼續(xù)發(fā)送探測(cè)信息確定具體故障;所述故障探測(cè)階段和故障定位階段每次沿固定一組探測(cè) 路徑發(fā)送探測(cè)消息。2. 如權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，其特征在于，所述故障探測(cè) 階段采用貪婪算法，每步迭代選取最優(yōu)的路徑直至網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均被覆蓋，在迭代的每一 步計(jì)算并選擇擁有最小kiuM值的節(jié)APi即路徑i，其中κ表示探測(cè)路徑覆蓋的節(jié)點(diǎn)數(shù)即？ 1 的鄰居數(shù)，并將Pi以及它的鄰居點(diǎn)從原圖中移除；同時(shí)把當(dāng)前沒有鄰居節(jié)點(diǎn)的Pi也從原圖中 移除，迭代執(zhí)行直至所有1均被移除，即所有節(jié)點(diǎn)均至少被一條路徑所覆蓋。3. 如權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，其特征在于，所述故障探測(cè) 階段的所用路徑選取完成后結(jié)束后，每次診斷執(zhí)行時(shí)探測(cè)階段均沿路徑發(fā)送探測(cè)信息;根 據(jù)返回的信息如果沒有路徑發(fā)生故障告警則得知網(wǎng)絡(luò)中沒有故障節(jié)點(diǎn)，否則執(zhí)行故障定位 階段，確定故障路徑中的故障節(jié)點(diǎn)。4. 如權(quán)利要求3所述的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，其特征在于，所述故障探測(cè) 階段以預(yù)計(jì)劃探測(cè)的方式將之前生成的可用探測(cè)路徑一次性發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中，分析結(jié)果即可 快速定位網(wǎng)絡(luò)中的所有故障節(jié)。5. 如權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，其特征在于，所述基于動(dòng)態(tài) 時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法具體包括： 輸入:可用路徑Ap，待檢測(cè)點(diǎn)集Nn 輸出：故障節(jié)點(diǎn)FN Step 0.執(zhí)行探測(cè)階段，發(fā)送探測(cè)路徑； Step 1.若無探測(cè)路徑發(fā)送故障告警則故障點(diǎn)集為空，否則轉(zhuǎn)Step 2; Step 2.執(zhí)行定位階段向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送所有可用監(jiān)測(cè)路徑，找出故障點(diǎn)集FN。6. 如權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)時(shí)間間隔的綜合探測(cè)方法，其特征在于，所述故障探測(cè) 階段的探測(cè)間隔動(dòng)態(tài)調(diào)整方法根據(jù)不同時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)的健康狀態(tài)動(dòng)態(tài)地調(diào)整探測(cè)的間隔，執(zhí)行 之間的時(shí)間間隔為T，T為[To/4,2To]，初始狀態(tài)下探測(cè)的發(fā)送間隔時(shí)間為To,基于以下情況 對(duì)T的值進(jìn)行調(diào)整； 之前的連續(xù)兩個(gè)周期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)未診斷出故障，T = T+T/4; 之前的連續(xù)兩個(gè)周期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)均監(jiān)測(cè)出故障，Τ = Τ-Τ/4; 其他情況，Τ的值不變。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK106059813SQ201610416368
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】齊小剛, 路大勇, 劉立芳, 胡紹林, 馮海林
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)