本說明書涉及流量預(yù)測領(lǐng)域，更具體地說，本技術(shù)涉及一種基于信號特征分析的流量管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)的流量管理通過簡單的流量監(jiān)控工具，如snmp(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)，收集網(wǎng)絡(luò)的流量數(shù)據(jù)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬使用情況?；诮?jīng)驗(yàn)或預(yù)設(shè)的閾值設(shè)置靜態(tài)規(guī)則，如qos(服務(wù)質(zhì)量)策略，來優(yōu)先處理或限制某些類型的流量。當(dāng)流量達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，采取帶寬限制措施，如降低非關(guān)鍵應(yīng)用的優(yōu)先級。流量管理策略通常較為固定，缺乏根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整的能力。

2、因此，有必要提出一種根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整的流量管理方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本技術(shù)的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

2、第一方面，本技術(shù)提出一種基于信號特征分析的流量管理方法，上述方法包括：

3、收集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的不同層級節(jié)點(diǎn)下對應(yīng)的流量數(shù)據(jù)，其中，上述不同層級節(jié)點(diǎn)包括核心路由器、分配交換機(jī)和用戶設(shè)備終端；

4、對每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號特征分析操作，以獲取每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的流量特征信息；

5、根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量特征信息進(jìn)行流量分類以確定流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模；

6、根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量類型和上述流量規(guī)模通過流量預(yù)測模型獲取流量預(yù)測類型和流量預(yù)測類型對應(yīng)的流量預(yù)測規(guī)模；

7、根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量預(yù)測類型和上述流量預(yù)測規(guī)模調(diào)整帶寬分配策略和層級節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布。

8、在一種可行的實(shí)施方式中，上述收集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的不同層級節(jié)點(diǎn)下對應(yīng)的流量數(shù)據(jù)，包括：

9、通過netflow/sflow協(xié)議獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)上述核心路由器對應(yīng)的核心路由器流量數(shù)據(jù)；

10、通過rspan獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)上述分配交換機(jī)對應(yīng)的分配交換機(jī)流量數(shù)據(jù)；

11、通過dhcp服務(wù)器日志與wi-fi分析工具獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)上述用戶設(shè)備終端對應(yīng)的用戶設(shè)備終端流量數(shù)據(jù)。

12、在一種可行的實(shí)施方式中，上述對每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號特征分析操作，以獲取每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的流量特征信息，包括：

13、基于上述核心路由器流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號特征分析操作，以獲取上述核心路由器的周期特征、主導(dǎo)頻率特征和能量分布特征；

14、基于上述分配交換機(jī)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號特征分析操作，以獲取上述分配交互機(jī)的突變特征和噪聲特征；

15、基于上述用戶設(shè)備終端流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號特征分析操作，以獲取上述用戶終端設(shè)備的周期特征、主導(dǎo)頻率特征、噪聲特征和突變特征，其中，上述周期特征和主導(dǎo)頻率特征是通過傅里葉變換分析法確定的，上述能量分布情況是通過功率譜密度分析法確定的，上述突變特征是通過cusum算法確定的，上述噪聲特征是基于正常流量行為的統(tǒng)計(jì)模型確定的。

16、在一種可行的實(shí)施方式中，根據(jù)上述核心路由器對應(yīng)的上述流量特征信息進(jìn)行流量分類以確定流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模，包括：

17、將上述核心路由器的周期特征、主導(dǎo)頻率特征和能量分布特征輸入至第一k-means聚類模塊，以獲取第一流量數(shù)據(jù)初步分類簇；

18、將所有的第一流量數(shù)據(jù)初步分類簇輸入至支持向量機(jī)模塊，以獲取上述核心路由器對應(yīng)的流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模。

19、在一種可行的實(shí)施方式中，根據(jù)上述分配交換機(jī)對應(yīng)的上述流量特征信息進(jìn)行流量分類以確定流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模，包括：

20、將上述分配交互機(jī)的突變特征和噪聲特征輸入值lstm模塊，以獲取時(shí)間序列變化特征；

21、將上述時(shí)間序列變化特征輸入值cnn模塊，以獲取上述分配交換機(jī)對應(yīng)的流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模。

22、在一種可行的實(shí)施方式中，根據(jù)上述用戶設(shè)備終端對應(yīng)的上述流量特征信息進(jìn)行流量分類以確定流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模，包括：

23、將上述用戶終端設(shè)備的周期特征、主導(dǎo)頻率特征、噪聲特征和突變特征輸入至第二k-means聚類模塊，以獲取第二流量數(shù)據(jù)初步分類簇；

24、將所有的第二流量數(shù)據(jù)初步分類簇輸入至隨機(jī)森林模塊，以獲取上述用戶設(shè)備終端對應(yīng)的流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模。

25、在一種可行的實(shí)施方式中，根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量預(yù)測類型和上述流量預(yù)測規(guī)模調(diào)整帶寬分配策略的具體步驟包括：

26、基于所有的層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量預(yù)測類型和上述流量預(yù)測規(guī)模確定主流應(yīng)用和主流應(yīng)用對應(yīng)的高峰時(shí)段；

27、獲取每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)下屬的節(jié)點(diǎn)數(shù)量；

28、基于每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)下屬的上述節(jié)點(diǎn)數(shù)量和每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)所屬層級確定每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)權(quán)重系數(shù)；

29、基于每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述節(jié)點(diǎn)權(quán)重系數(shù)、上述主流應(yīng)用、上述主流應(yīng)用對應(yīng)的高峰時(shí)段調(diào)整每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)在不同時(shí)段的帶寬分配策略。

30、在一種可行的實(shí)施方式中，根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量預(yù)測類型和上述流量預(yù)測規(guī)模調(diào)整層級節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布的具體步驟包括：

31、分析所有層級節(jié)點(diǎn)在不同流量類型下的歷史性能參數(shù)，其中，歷史性能參數(shù)包括處理能力、存儲(chǔ)容量和傳輸速率；

32、根據(jù)上述流量預(yù)測類型、上述流量預(yù)測規(guī)模和上述歷史性能參數(shù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)性能評估，獲得性能評估結(jié)果；

33、基于上述性能評估結(jié)果進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化。

34、在一種可行的實(shí)施方式中，基于上述性能評估結(jié)果進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化，包括：

35、基于上述性能評估結(jié)果確定瓶頸節(jié)點(diǎn)；

36、獲取瓶頸節(jié)點(diǎn)的升級成本信息；

37、根據(jù)上述瓶頸節(jié)點(diǎn)使用最短路徑算法確定第一優(yōu)化路徑；

38、根據(jù)上述瓶頸節(jié)點(diǎn)使用最小生成樹算法確定第二優(yōu)化路徑；

39、根據(jù)上述升級成本信息確定上述第一優(yōu)化路徑對應(yīng)的升級成本和上述第二優(yōu)化路徑對應(yīng)的升級成本；

40、基于升級成本最小化原則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化。

41、第二方面、本技術(shù)提出一種基于信號特征分析的流量管理系統(tǒng)，包括：

42、收集單元，用于收集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的不同層級節(jié)點(diǎn)下對應(yīng)的流量數(shù)據(jù)，其中，上述不同層級節(jié)點(diǎn)包括核心路由器、分配交換機(jī)和用戶設(shè)備終端；

43、分析單元，用于對每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號特征分析操作，以獲取每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的流量特征信息；

44、分類單元，用于根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量特征信息進(jìn)行流量分類以確定流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模；

45、預(yù)測單元，用于根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量類型和上述流量規(guī)模通過流量預(yù)測模型獲取流量預(yù)測類型和流量預(yù)測類型對應(yīng)的流量預(yù)測規(guī)模；

46、調(diào)整單元，用于根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量預(yù)測類型和上述流量預(yù)測規(guī)模調(diào)整帶寬分配策略和層級節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布。

47、綜上，本技術(shù)實(shí)施例的基于信號特征分析的流量管理方法包括：收集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的不同層級節(jié)點(diǎn)下對應(yīng)的流量數(shù)據(jù)，其中，上述不同層級節(jié)點(diǎn)包括核心路由器、分配交換機(jī)和用戶設(shè)備終端；對每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號特征分析操作，以獲取每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的流量特征信息；根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量特征信息進(jìn)行流量分類以確定流量類型和上述流量類型對應(yīng)的流量規(guī)模；根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量類型和上述流量規(guī)模通過流量預(yù)測模型獲取流量預(yù)測類型和流量預(yù)測類型對應(yīng)的流量預(yù)測規(guī)模；根據(jù)每個(gè)層級節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上述流量預(yù)測類型和上述流量預(yù)測規(guī)模調(diào)整帶寬分配策略和層級節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布。傳統(tǒng)流量管理方法多依賴靜態(tài)規(guī)則和簡單閾值來響應(yīng)流量變化，這種方法在處理突發(fā)或非常規(guī)流量時(shí)往往反應(yīng)不夠靈敏。本技術(shù)通過使用信號特征分析和流量預(yù)測模型，能夠提前預(yù)測流量趨勢和高峰時(shí)段，從而實(shí)現(xiàn)更為動(dòng)態(tài)和主動(dòng)的帶寬調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。這種預(yù)測性的管理方式使網(wǎng)絡(luò)能夠在流量尚未達(dá)到峰值之前就進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁Y源調(diào)配，避免潛在的擁堵和服務(wù)質(zhì)量下降。本技術(shù)利用周期特征、突變特征、噪聲特征、主導(dǎo)頻率特征和能量分布特征等復(fù)雜信號特征對流量進(jìn)行分析。這種深入的特征分析提供了比傳統(tǒng)方法更精細(xì)的流量洞察，允許網(wǎng)絡(luò)管理員理解流量的本質(zhì)特性和行為模式。例如，通過分析主導(dǎo)頻率和能量分布特征，可以更精確地識別并優(yōu)先處理重要的實(shí)時(shí)通信或大數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。本技術(shù)實(shí)施的流量分類過程不僅基于流量的數(shù)量，還結(jié)合了流量的質(zhì)量和類型，通過流量預(yù)測模型進(jìn)一步估計(jì)未來的流量規(guī)模。這使得帶寬分配策略可以更加精細(xì)化和個(gè)性化，對不同類型和規(guī)模的流量需求進(jìn)行差異化管理，從而優(yōu)化資源利用效率和提高用戶體驗(yàn)。根據(jù)流量預(yù)測結(jié)果，本技術(shù)可以靈活調(diào)整帶寬分配策略和層級節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布。這種靈活性允許網(wǎng)絡(luò)在必要時(shí)增加帶寬支持或重新配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以應(yīng)對預(yù)測的流量增長，同時(shí)在流量較低時(shí)節(jié)約資源，減少不必要的成本支出。通過實(shí)施本技術(shù)的方法，網(wǎng)絡(luò)的整體性能和穩(wěn)定性得到提升，網(wǎng)絡(luò)管理更加智能化和自動(dòng)化，能夠有效應(yīng)對現(xiàn)代復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多變需求。這種基于深度分析和預(yù)測的流量管理策略，相比傳統(tǒng)技術(shù)，顯著提高了網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量，特別是在大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等高需求場景下的表現(xiàn)尤為突出。

48、本技術(shù)提出的基于信號特征分析的流量管理方法，本技術(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本技術(shù)的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。