韋烜，黃曉瑩

（中國電信股份有限公司研究院，廣東 廣州 510630）

1 引言

隨著各類新型業(yè)務(wù)和應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，通信網(wǎng)絡(luò)向全業(yè)務(wù)、全I(xiàn)P 化演進(jìn)成為大勢所趨，身負(fù)承載重任的IP 網(wǎng)絡(luò)面臨著巨大挑戰(zhàn)，其承載性能的好壞直接影響業(yè)務(wù)開展，并最終決定網(wǎng)絡(luò)的核心競爭力。網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是衡量網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)之一，對(duì)實(shí)時(shí)性要求敏感的交互式音/視頻流業(yè)務(wù)對(duì)IP 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延性能與服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求。在此背景下，IP 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延性能評(píng)測和優(yōu)化迫在眉睫，如何科學(xué)合理地評(píng)估現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改造、建設(shè)更優(yōu)質(zhì)的新網(wǎng)絡(luò)以滿足上層業(yè)務(wù)的需要、提高用戶體驗(yàn)，成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)工作中需要重點(diǎn)考慮的問題。

目前，針對(duì)IP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的研究主要集中于時(shí)延的原因分析、時(shí)延的測量方法、時(shí)延對(duì)業(yè)務(wù)的影響、通信技術(shù)層面如何降低時(shí)延等方面，而對(duì)于如何客觀評(píng)價(jià)整網(wǎng)的時(shí)延性能、時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的深層關(guān)系、如何通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改善時(shí)延性能等方面的研究尚比較欠缺。本文嘗試通過主成分統(tǒng)計(jì)方法對(duì)大型IP 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延進(jìn)行研究分析，旨在挖掘網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的深層原因及其與網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間的相互依賴關(guān)系，并搭建一個(gè)相對(duì)合理的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延評(píng)價(jià)體系。

2 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延概述

2.1 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延及其構(gòu)成

IP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延通常指一個(gè)報(bào)文或分組從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的構(gòu)成如圖1 所示。它主要由節(jié)點(diǎn)時(shí)延和傳輸時(shí)延構(gòu)成，其中節(jié)點(diǎn)時(shí)延又包括處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延和發(fā)送時(shí)延。

處理時(shí)延主要指檢查數(shù)據(jù)分組頭部并決定將該分組發(fā)往何處所需要的時(shí)間，同時(shí)還包含檢查比特差錯(cuò)等其他因素所需要的時(shí)間；排隊(duì)時(shí)延是數(shù)據(jù)分組等待鏈路上前面數(shù)據(jù)分組傳輸完畢所需要的時(shí)間，一個(gè)特定數(shù)據(jù)分組的排隊(duì)時(shí)延取決于先期到達(dá)的正在排隊(duì)等待鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的數(shù)量；發(fā)送時(shí)延是路由器將數(shù)據(jù)分組的所有比特發(fā)送到鏈路所需要的時(shí)間，它等于數(shù)據(jù)分組長度除以鏈路傳輸速率。傳輸時(shí)延是數(shù)據(jù)分組從路由設(shè)備一端傳輸?shù)搅硪欢怂枰臅r(shí)間，它等于兩臺(tái)路由器之間的距離除以鏈路傳輸速率，而傳輸速率取決于鏈路的物理媒質(zhì)（光纖、雙絞銅線等），廣域網(wǎng)中傳輸時(shí)延為毫秒量級(jí)。

通常，發(fā)送時(shí)延與傳輸時(shí)延是網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的主要組成部分，對(duì)于報(bào)文長度較大的情況，發(fā)送時(shí)延是主要矛盾；對(duì)于報(bào)文長度較小的情況，傳輸時(shí)延是主要矛盾。而對(duì)于大型的IP 網(wǎng)絡(luò)而言，由于端到端距離跨度長達(dá)數(shù)千千米甚至上萬千米，此時(shí)傳輸時(shí)延將成為最需要關(guān)注的主要矛盾。

圖1 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的構(gòu)成

2.2 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延對(duì)通信性能的影響

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是衡量網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)之一，一般而言，時(shí)延越小越好，但時(shí)延只能降低卻不可能消除，并且受通信設(shè)備處理能力及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹鬏斆劫|(zhì)等物理?xiàng)l件的限制，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延只能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化和改善。

不同的業(yè)務(wù)和應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)性要求不同，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的要求也不同。例如交互型直播視頻類業(yè)務(wù)，對(duì)時(shí)延的要求較高；而文件傳輸、郵件等應(yīng)用，對(duì)時(shí)延的要求則較低。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化時(shí)，通常會(huì)考慮不同業(yè)務(wù)的需求及其業(yè)務(wù)等級(jí)，優(yōu)先保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的時(shí)延性能。一個(gè)設(shè)計(jì)不合理的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延容易出現(xiàn)異?；虺薜那闆r，由此可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞、數(shù)據(jù)丟包甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓，從而影響數(shù)據(jù)傳送的效率和有效性。

3 PCA 基本原理

主成分分析（principal component analysis，PCA），是數(shù)據(jù)挖掘中一種常用的降維算法，是一種多變量的統(tǒng)計(jì)方法。PCA 通過正交變換將一組可能存在相關(guān)性的變量重新轉(zhuǎn)換為一組線性不相關(guān)的綜合變量以代替原來的變量，其基本思想是將原來n維特征映射到p維特征上（p＜n），這個(gè)重新構(gòu)造的相互獨(dú)立p維特征則稱為主成分。

PCA 提取較少數(shù)量的主成分以減少數(shù)據(jù)空間的維度，被提取出的主成分必須能夠最大限度地包含原始數(shù)據(jù)的特征，同時(shí)最小限度地?fù)p失原始數(shù)據(jù)的信息量，以期在降維的同時(shí)發(fā)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的最主要特性及高緯度背后更豐富的內(nèi)涵。PCA每一個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率可用其方差來度量，第1主成分Comp.1 是所有變量的線性組合中方差最大的，其次是第2 主成分Comp.2，依次類推，n維變量最多具有n個(gè)主成分，一般提取方差累計(jì)貢獻(xiàn)率在80%以上的前p（p＜n）個(gè)主成分即可。

通常，主成分分析方法主要包括以下5 個(gè)步驟。

步驟1對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使之零均值、歸一化以消除量綱不同的影響。

步驟2計(jì)算指標(biāo)變量的相關(guān)系數(shù)矩陣（或協(xié)方差矩陣）并求解特征值和特征向量。

X的相關(guān)系數(shù)矩陣為R=(rij)n×n，其中相關(guān)系數(shù)rij的計(jì)算式如下：

Z1稱為第一主成分，Z2稱為第二主成分，…，Zn稱為第n主成分。

步驟3計(jì)算主成分的方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率，并依據(jù)方差累計(jì)貢獻(xiàn)率選擇前p個(gè)（p＜n）主成分。

根據(jù)研究問題的實(shí)際情況，通常選取方差累計(jì)貢獻(xiàn)率大于80%的前p個(gè)主成分代替原來的n個(gè)指標(biāo)變量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維。

步驟5結(jié)合主成分綜合得分及實(shí)際情況，做進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析。

4 大型IP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的PCA 分析

4.1 大型IP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延簡介

對(duì)于大型IP 網(wǎng)絡(luò)而言，端到端距離跨度少則數(shù)千千米、多則數(shù)萬千米，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延將成為評(píng)估和考核網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。通常運(yùn)維部門會(huì)利用相應(yīng)的技術(shù)手段實(shí)時(shí)監(jiān)測并定期采集記錄網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間端到端的時(shí)延，并形成時(shí)延矩陣報(bào)表。通過對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)時(shí)延數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，可以及時(shí)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況并發(fā)現(xiàn)異常情況，進(jìn)而采取相應(yīng)的處理措施。

為了適應(yīng)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)扁平化的演進(jìn)，近年中國電信在原有IP 骨干網(wǎng)基礎(chǔ)上啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)新平面的建設(shè)工作，同時(shí)原有舊平面將逐步縮容并分批退網(wǎng)，該過程將持續(xù)3～5 年，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的無縫切換和高效承載。本文將以中國電信新、舊平面全國28 個(gè)地市到IP 骨干網(wǎng)9 個(gè)大型節(jié)點(diǎn)的時(shí)延矩陣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過主成分分析方法對(duì)IP 骨干網(wǎng)的新、舊兩個(gè)平面的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延矩陣進(jìn)行研究分析，試圖找出網(wǎng)絡(luò)時(shí)延與大型節(jié)點(diǎn)之間深層的相互依賴關(guān)系，并對(duì)其中相對(duì)重要的節(jié)點(diǎn)提出優(yōu)化改造建議；同時(shí)通過主成分分析搭建更科學(xué)合理的時(shí)延評(píng)價(jià)體系，評(píng)估和分析新平面相對(duì)舊平面網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的改善情況，并借鑒舊平面運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步為新平面的時(shí)延優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供有價(jià)值的參考。

4.2 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的PCA 分析過程

4.2.1 時(shí)延數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

大型IP網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延矩陣經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后見表1、表2，其中表1 對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)舊平面的時(shí)延矩陣，表2 對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)新平面的時(shí)延矩陣；其中A1～A28代表分布于全國各省份的28 個(gè)地市，X1～X9 代表IP 網(wǎng)絡(luò)的9 個(gè)大型節(jié)點(diǎn)；表中每行指示了某地Am（m=1, 2, …, 28）到各大節(jié)點(diǎn)Xn（n=1, 2, …, 9）標(biāo)準(zhǔn)化后的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，每列指示了全國28 個(gè)地市到某大型節(jié)點(diǎn)Xn（n=1, 2, …, 9）標(biāo)準(zhǔn)化后的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。

4.2.2 時(shí)延相關(guān)系數(shù)矩陣

網(wǎng)絡(luò)舊平面相關(guān)系數(shù)矩陣見表3。

網(wǎng)絡(luò)新平面相關(guān)系數(shù)矩陣見表4。

兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)系數(shù)越接近1 則相關(guān)性越高。由表3 可見，網(wǎng)絡(luò)舊平面中節(jié)點(diǎn)X1、X2間的相關(guān)度很高，節(jié)點(diǎn)X3、X7、X8、X9 間的相關(guān)度很高，X5、X6 間的相關(guān)度也較高。由表4可見，新平面中各節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)性整體較舊平面有一定增強(qiáng)，其中X1、X2 間的相關(guān)度仍很高，X3、X4、X7、X8、X9 之間的相關(guān)度較高，X4與以上其他幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)性較舊平面有增強(qiáng)。大型節(jié)點(diǎn)相互之間的相關(guān)性說明，這些節(jié)點(diǎn)并非相互獨(dú)立，而是密切關(guān)聯(lián)的，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況分析，節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)性大體與它們之間的鏈路數(shù)量、帶寬大小、距離遠(yuǎn)近等因素呈正相關(guān)的關(guān)系。

4.2.3 主成分個(gè)數(shù)的選取

通過求解相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值及特征向量，得到圖2 的碎石圖，圖2（a）對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)舊平面的碎石圖，圖2（b）對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)新平面的碎石圖。圖2 中每個(gè)圓點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)延相關(guān)系數(shù)矩陣的每個(gè)特征值，這些特征值由大到小排序，形成斷崖式的碎石圖。由碎石圖可見，可以選取前兩個(gè)或前三個(gè)特征值所對(duì)應(yīng)的主成分來進(jìn)行后續(xù)的分析。

表5、表6 是網(wǎng)絡(luò)舊平面和網(wǎng)絡(luò)新平面的各主成分的方差貢獻(xiàn)率，其中第一行是各主成分的標(biāo)準(zhǔn)差，第二行為各主成分的方差貢獻(xiàn)率，第三行為主成分的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率。

表1 舊平面標(biāo)準(zhǔn)化后的時(shí)延矩陣

表2 新平面標(biāo)準(zhǔn)化后時(shí)延矩陣

表3 網(wǎng)絡(luò)舊平面相關(guān)系數(shù)矩陣

表4 網(wǎng)絡(luò)新平面相關(guān)系數(shù)矩陣

圖2 碎石圖

由表5 看到，網(wǎng)絡(luò)舊平面第1 主成分Comp.1貢獻(xiàn)率為57%，前兩個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為81%，前3 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為90%。由表6可知，網(wǎng)絡(luò)新平面第1 主成分Comp.1 貢獻(xiàn)率為65%，前兩個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為80%，前3 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為91%。

結(jié)合碎石圖考慮，前兩個(gè)主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到80%，新、舊平面統(tǒng)一選取前兩個(gè)主成分來進(jìn)行分析，圖3 是前兩個(gè)主成分的載荷圖。

由圖3 可見，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)舊平面，第1 主成分Comp.1 中，9 個(gè)大型節(jié)點(diǎn)的載荷在0.15～0.43，說明9 個(gè)大型節(jié)點(diǎn)的權(quán)重存在差異，節(jié)點(diǎn)X3、X7、X8、X9 的載荷比較高，說明這4 個(gè)節(jié)點(diǎn)比較重要；第2 組成分Comp.2 中，節(jié)點(diǎn)X1、X2 扮演主要的正向作用，X6 扮演主要的負(fù)向作用。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)新平面，第1 主成分Comp.1 中，9 個(gè)節(jié)點(diǎn)的載荷分布較舊平面更均衡些，說明各節(jié)點(diǎn)的重要性差異不大，但節(jié)點(diǎn)X3、X7、X8、X9 與網(wǎng)絡(luò)舊平面一樣，載荷也比較高，說明它們?cè)谛缕矫嬷幸餐瑯颖容^重要；第二主成分Comp.2 中，網(wǎng)絡(luò)新平面與舊平面有所不同，新平面中節(jié)點(diǎn)X5、X6 扮演著主要的正向作用，沒有節(jié)點(diǎn)扮演主要負(fù)向作用。

4.2.4 計(jì)算主成分得分

利用以上步驟得到的各主成分的載荷，可以寫出各個(gè)主成分的表達(dá)式。以第1 主成分Comp.1為例，寫出第1 主成分Comp.1 的計(jì)算式。

網(wǎng)絡(luò)舊平面第1 主成分Comp.1 的表達(dá)式為：

表5 網(wǎng)絡(luò)舊平面主成分貢獻(xiàn)率

表6 網(wǎng)絡(luò)新平面主成分貢獻(xiàn)率

圖3 前兩個(gè)主成分的載荷圖

網(wǎng)絡(luò)新平面第1 主成分Comp.1 的計(jì)算式為：

為了更直觀地對(duì)28個(gè)地市的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延進(jìn)行綜合評(píng)估和對(duì)比，定義主成分綜合指數(shù)Comp.，用每個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的方差占所提取主成分總方差的比例作為該主成分的權(quán)值系數(shù)，計(jì)算主成分綜合指數(shù)Comp.。對(duì)應(yīng)于提取前兩個(gè)主成分的情況，主成分綜合指數(shù)的計(jì)算式如下：

利用主成分表達(dá)式及主成分綜合指數(shù)表達(dá)式，可以計(jì)算得到各地市的主成分得分及主成分綜合指數(shù)。前兩個(gè)主成分的得分及綜合指數(shù)如圖4、圖5 所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)舊平面主成分得分

圖5 網(wǎng)絡(luò)新平面主成分得分

由圖4、圖5 可見，新、舊兩個(gè)平面中，地市A22、A23、A24 的第1 主成分Comp.1 得分較其他地市都要大；第2 主成分Comp.2 舊平面各地市的差異起伏較大，而新平面各地市表現(xiàn)較平穩(wěn)。舊平面中，由于第2主成分Comp.2的占比不算小，因此主成分綜合指數(shù)Comp.介于第1 主成分Comp.1 與第2 主成分Comp.2 之間，與第1 主成分Comp.1 的偏離度稍大一些；而新平面中，由于第2 主成分Comp.2 的占比較小，因此主成分綜合指數(shù)Comp.與第1 主成分Comp.1 的重合度很高。

兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)平面在前兩個(gè)主成分樣本的分布如圖6 所示，兩個(gè)平面的樣本分布并未呈現(xiàn)出規(guī)律性的結(jié)構(gòu)，說明很難對(duì)它們進(jìn)行歸類。但舊平面的A22、A23 和新平面的A23 遠(yuǎn)離其他地市，它們的第1 主成分Comp.1 特別大，說明這幾個(gè)地市的時(shí)延受第1 主成分Comp.1 的重要節(jié)點(diǎn)X3、X7、X8、X9 的影響很大，在優(yōu)化這幾個(gè)地市的時(shí)延時(shí)建議著重優(yōu)化X3、X7、X8、X9 節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的設(shè)備及鏈路。對(duì)于第2 主成分Comp.2 較大的地市，如舊平面的A5、A10、A19、A24，建議重點(diǎn)優(yōu)化第2 主成分Comp.2 的大權(quán)重節(jié)點(diǎn)X1、X2 和X6所對(duì)應(yīng)的設(shè)備及鏈路。

圖6 各地市網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分布

4.3 時(shí)延評(píng)價(jià)及建議

為了更好地對(duì)各地市的IP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延進(jìn)行分析和評(píng)估，可以基于主成分分析結(jié)果建立一個(gè)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的評(píng)價(jià)體系。這個(gè)評(píng)價(jià)體系與通常采用的平均值、中位數(shù)等簡單指標(biāo)來評(píng)估的系統(tǒng)不同，可以更科學(xué)、更準(zhǔn)確地揭示網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的真實(shí)情況，以及各地市時(shí)延與各大型節(jié)點(diǎn)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系。

兩種方法對(duì)兩個(gè)平面中各地市網(wǎng)絡(luò)時(shí)延進(jìn)行排序如圖7 所示，由圖7 可知，新、舊兩個(gè)平面兩種方法的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延排序情況在頭、尾兩端一致性比較好，但中間區(qū)域則出現(xiàn)較大差異，如圖7（a）舊平面的A1、A2、A4、A15、A16、A28 等地市，圖7（b）新平面的A1、A2、A4、A15、A17、A20、A26 等地市，而采用主成分分析結(jié)果的排序更符合網(wǎng)絡(luò)情況的客觀實(shí)際。因此，這兩種方法的差異表明，通常所使用的平均值評(píng)價(jià)方法對(duì)于多指標(biāo)、復(fù)雜變量系統(tǒng)是不適用的，需要尋求更適合的方法（如主成分方法）來進(jìn)行分析。

為了研究新平面相對(duì)舊平面的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的改進(jìn)情況，用以上得到的新平面的主成分綜合指數(shù)Comp.減去舊平面的主成分綜合指數(shù)Comp.，得到兩者的差值并畫圖，對(duì)應(yīng)圖8 中的深灰色柱子，而圖8 中淺灰色柱子則對(duì)應(yīng)新平面網(wǎng)絡(luò)時(shí)延平均值減去舊平面網(wǎng)絡(luò)時(shí)延平均值所得到的差值。從左往右按主成分綜合指數(shù)Comp.差值從大到小排序，即新平面相對(duì)舊平面時(shí)延性能的改善程度由差到優(yōu)排序，最左邊最差的地市是A23，即新平面的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延相對(duì)舊平面未減反增，最右邊改善最好的地市是A22，即新平面的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延相對(duì)舊平面大為減少了。主成分綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，新平面相對(duì)舊平面網(wǎng)絡(luò)時(shí)延得到改善的地市占了多數(shù)。

主成分綜合指數(shù)法及平均值法得到的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延改善情況對(duì)于大多數(shù)地市是吻合的，但也有一些地市兩種方法得到的結(jié)果是相反的，如A15、A17、A1、A2 等，而事實(shí)證明主成分分析方法的結(jié)果與網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況及其他相關(guān)指標(biāo)所得到的結(jié)果是一致的。為何會(huì)出現(xiàn)這樣的差異？這說明常規(guī)利用平均值進(jìn)行評(píng)估判斷的方法是存在問題的，這種方法可能因?yàn)閿?shù)值的平均化而掩蓋了事物的主要矛盾，而主成分分析方法則通過抓住事物的主要矛盾和本質(zhì)關(guān)聯(lián)得以很好地避免此類問題的出現(xiàn)。針對(duì)多指標(biāo)、復(fù)雜變量評(píng)估系統(tǒng)的情況，主成分分析方法可以提供更科學(xué)合理的參考依據(jù)。

圖7 各地市網(wǎng)絡(luò)時(shí)延排名情況

圖8 兩種分析方法下網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的改進(jìn)

通過前面的分析可知，大型節(jié)點(diǎn)X3、X7、X8、X9 在兩個(gè)平面的第1 主成分Comp.1 的權(quán)重占比較大，舊平面的X1、X2，新平面的X5、X6在第2 主成分Comp.2 中占比較大，因此在實(shí)際工程建設(shè)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)時(shí)延優(yōu)化時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)這些權(quán)值較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整和改造，如更新設(shè)備、增加帶寬等，尤其是第1 主成分Comp.1 權(quán)值較大的節(jié)點(diǎn)；對(duì)于新平面時(shí)延性能大大劣于舊平面的地市A23、A24 等，建議通過增加到大型節(jié)點(diǎn)X3、X7、X8、X9 的直達(dá)方向以減少流量繞轉(zhuǎn)、適當(dāng)擴(kuò)容帶寬以降低擁塞可能性等方式進(jìn)行改造；對(duì)于新平面其他地市的時(shí)延優(yōu)化，建議著重優(yōu)化X5、X6 節(jié)點(diǎn)將更容易達(dá)到較好的結(jié)果。另外，通過對(duì)新、舊平面的PCA 分析得知，增加大型節(jié)點(diǎn)之間的連接和保持節(jié)點(diǎn)間的均衡性有利于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延性能的提升，網(wǎng)絡(luò)扁平化依然是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。

5 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是衡量網(wǎng)絡(luò)通信性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，對(duì)于具有多變量、多指標(biāo)的復(fù)雜的大型IP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，簡單的平均值分析方法不再適用，而主成分分析方法則為此提供了一種更科學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法及分析思路，它能夠挖掘網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的深層原因及網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間的相互依賴關(guān)系，最終獲取網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、改造優(yōu)化的有效建議。目前，本文僅對(duì)歷史網(wǎng)絡(luò)時(shí)延矩陣進(jìn)行離線的分析，今后可考慮將主成分分析方法應(yīng)用到針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)丟包等網(wǎng)絡(luò)性能的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測中，同時(shí)可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、現(xiàn)網(wǎng)流量流向、路由、距離等相關(guān)因素進(jìn)行更廣泛深入的分析，發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘統(tǒng)計(jì)方法的更大效能，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的效率和質(zhì)量。