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[文章精选]面向大规模网络测量的数据恢复算法:基于关联学习的张量填充

内容简介


湖南大学信息科学与工程学院谢鲲教授课题组对多指标网络性能测量与监控展开了研究,相关研究成果以“面向大规模网络测量的数据恢复算法:基于关联学习的张量填充”(A Data Recovery Algorithm for Large-Scale Network Measurements: Association Learning Based Tensor Completion)为题,发表在《电子学报》2022年第7期。

网络应用,如网络状态跟踪、服务等级协议保障和网络故障定位等,依赖于完整准确的吞吐量测量数据。由于测量代价大,网络监控系统通常难以获得全网吞吐量测量数据。稀疏网络测量技术基于采样的方式降低测量代价,通过张量填充等算法挖掘数据内部的时空相关性,从部分网络测量数据恢复缺失数据。然而,现有研究仅考虑了单个性能指标,忽略了多个指标之间的关联信息,导致恢复精度受限且整体测量代价依然很大。

为解决上述问题,本工作提出了一个面向大规模网络测量的数据恢复算法——基于关联学习的张量填充。本工作首先基于张量模型系统地建模了多指标网络测量数据恢复问题。通过分析真实网络数据集中吞吐量与往返时延之间的关联,设计了一个关联学习模型,捕获网络性能指标之间的复杂关系,利用低测量开销的往返时延推测高测量开销的吞吐量,降低网络测量代价。在此基础上设计了一个新的张量填充模型,该模型同时学习吞吐量测量数据内部的时空相关性和来自往返时延的外部辅助关联信息,最终以更高的恢复精度获取全网吞吐量数据。


图1. WS-DREAM数据集吞吐量与往返时延之间的关联

图2. 吞吐量-往返时延关联学习模型

图3. 基于关联学习的张量填充算法的步骤


作者简介


谢鲲(通讯作者),博士。湖南大学信息科学与工程学院教授,博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者。主持国家自然科学基金四项,在国际主流会议和期刊发表论文170余篇,其中CCF A类期刊和会议论文40篇。主要研究方向为计算机网络、网络测量、网络安全、大数据和人工智能。


欧阳与点(第一作者),湖南大学信息科学与工程学院博士研究生。主要研究方向为网络测量、张量填充和深度学习。

论文信息

面向大规模网络测量的数据恢复算法:基于关联学习的张量填充
欧阳与点, 谢鲲, 谢高岗, 文吉刚
电子学报, 2022, 50 (7): 1653-1663
DOI:10.12263/DZXB.20211703

原文链接:https://www.ejournal.org.cn/article/2022/0372-2112/0372-2112-2022-50-7-1653.shtml




发布日期: 2023-03-02    访问总数: 316