中職學校網絡流量特性分析研究

席小勇

摘要：中職學校日益增長的網絡用戶、各類P2P應用及其他網絡業務和基礎網絡業務、QOS之間存在一定的矛盾。如何合理分配有限的帶寬有效保證正常網絡業務高效、快速運行是當前急需解決的問題，這就需要通過可靠的理論指導以及有效的方法對中職學校的網絡流量特性進行研究分析，該文通過采集于中職學校校園網絡流量對其網絡流量特性進行分析研究。

關鍵詞：自相似性；長相關性；周期性；突發性；混沌性

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）10-0041-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

在大量各類網絡流量特性的分析研究中發現，不論網絡協議類型、拓撲結構、用戶數量、傳輸介質、業務類型等怎樣改變，長相關性、自相似性、周期性 、突發性和混沌性始終都是網絡中普遍存在的現象[1]。文章從中職學校網絡采集不同時間尺度上的數據樣本，經過對樣本數據的分析研究，發現中職學校的網絡流量呈現出自相似、長相關、周期、突發和混沌等特性。

1 中職學校網絡流量的自相似和長相關性

采集中職學校校園網不同時間尺度網絡流量數據樣本，依據采集的樣本數據繪制不同時間尺度下的校園網絡流量圖。

通過圖2分析發現，周一至周五的網絡流量走勢非常相似，也就是說中職學校網絡出口流量在不同時間尺度下呈現明顯的自相似性、長相關性。長相關性特性證明未來中職學校網絡流量蘊含在過去的網絡流量里，也就是說可以以各種理論和技術做指導，建立網絡流量預測模型可以預測未來時間段內的網絡流量趨勢、方向等方面。

2 中職學校網絡流量的周期性

網絡流量時間序列隨著時間變化而表現出來一種季節性的變化規律稱之為周期性，以天、周、月、年為單位作為周期。

因為網絡流量變化均會呈現出周期性特性，因此必須在網絡流量預測的過程中予以考慮，以全面掌握學校網絡的運行狀況。網絡流量產生周期性特性的因素有：

（1）網絡流量數據的周期時間間隔采集，以固定頻率尺度對網絡數據流量周期性抽樣的方法稱為周期抽樣算法，這種抽樣算法將會導致網絡業務流量的周期性。

（2）全校師生上網行為也會導致網絡流量出現周期性，如工作日的網絡流量要大于周末，每天上班時間網絡流量高于下班時間，節假日幾乎無網絡流量產生。

下面分別采集了中職學校1天、1周、1月的網絡流量，繪制相應網絡流量圖，下面就根據圖3-圖5對學校網絡流量周期性進行分析。

圖4中顯示的是以一天作為一個周期時，中職學校的網絡流量圖。從圖中可以明顯看出周期性的特點，凌晨0：00到8：00幾乎無流量，上午8：00師生開始活動，每小時之內必定有一網絡流量高峰期，因為每節45分鐘課后師生利用課間休息訪問網絡產生網絡流量。上午10：00學生課間操時間出現一低峰期，中午12：00到14：30左右師生午休時間產生一低峰期，晚自習前后產生網絡波峰，夜間23：00至早8：00處于低峰期。

從圖5中發現一月網絡流量呈現如下特點：每周的網絡流量之間具有很強的自相似性，周期性特性非常明顯。

經過細致的研究分析發現，學校網絡流量周期特性和長相關之間有關聯。我們可以根據網絡流量的上述特性，將網絡流量[X（t）]分解如下[2]，

3 中職學校網絡流量的突發性和混沌性

突發性是網絡流量的重要特性，網絡流量的突發性是指網絡流量在傳輸中表現出非正常的突變狀態。網絡流量在較小的時間尺度上呈現出復雜的變化規律，在局部突發業務的變化時，突發性更為明顯。一種具有不可長期預報性、不可分解性和稠密的無窮多個周期軌道的復雜的運動形式稱之為混沌。

在圖1時間尺度5分鐘的網絡業務流量圖可以看出，在學校網絡流量圖中，波峰位置有特別突出、尖銳的網絡流量，這種突變的軌跡說明中職學校網絡業務流量均呈現出時間的突發性，當然還有部分網絡流量看起來沒有規則，比較模糊的部分，這就說明中職學校網絡流量亦存在混沌性。

參考文獻：

[1] 楊家海，吳建平，安長青.互聯絡測量理論與應用[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2] 王西鋒，張曉孿.基于混合模型的網絡流量預測研究[J].西華大學學報，2009，28（2）：34-37.

【通聯編輯：代影】