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赫斯特指數

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赫斯特指數(英語:Hurst exponent)以英國水文學哈羅德·赫斯特英語Harold Edwin Hurst命名,起初被用來分析水庫河流之間的進出流量,後來被廣泛用於各行各業的分形分析。利用Hurst參數可以表徵網絡流量的自相似性,Hurst參數越大,說明流量的自相似程度就越高,也就是說網絡的業務流量在很長的時間內都具有長相關性,這主要是由於網絡流量的突發性造成的。現有的文獻給出的估計方法主要是兩大類:時域法和頻域法,其中時域法包括R/S分析法[1]、時間方差圖法[2][3]、IDC法,頻域法包括Whittle的最大似然估計[4]小波[5]等。常用的Hurst估值算法都有不同的適用條件,不能廣泛的應用於各種情況,因為每一種算法在時域或者是頻域的範圍內應用了求和平均的方法,這樣就會使得時間序列的高突發可變的細節信息丟失,從而導致出估算結果為負值,增大了估計誤差

應用

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時域法是直接對時間序列進行處理,並用最小二乘法擬合估計出Hurst參數,頻域法通過利用FFT對時間序列的譜密度進行估計。時域法及頻域法都要求整個觀察時間段內全部的時間序列,當時間範圍較大時,就需要大量的序列樣本和高採樣率,同時很難觀察到Hurst參數的時變性。同時,對有限長度的時間序列進行Hurst估算,結果雖然可以反映出網絡流量局部的突發性,但是由於估值算法容易受到各種因素的干擾而產生誤差,並且由於相鄰的估算值之間沒有數據關聯,就不能夠體現出突發的漸進性。因此如何估算出無限增長的流量的突發性,同時又能夠體現出網絡流量變化的全局漸進性,並且還能夠體現出局部變化的時變性,這些都需要做進一步的研究。比如,在IDC基礎上定義複數取值的赫斯特指數等等。

參考文獻

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  1. ^ Shu Y T, YANG O., Zhang H F, Estimation of Hurst parameter by variance-time plots, Proceedings of the IEEE Pacrim, 1997, 2: 883–886. 
  2. ^ Wang X., Guo D, Fast real-time Hurst parameter estimation via adaptive wavelet lifting, IEEE Trans. on Vehicular Technology, 2004, 53: 1266–1273. 
  3. ^ 王汝傳,王海艷等, 傅雷揚, R/S方法求解网络流量自相似参数的实现与应用, 南京航空航天大學學報, 2007, 39(3): 358–362. 
  4. ^ Cadzow J., Bodruzzaman M, Hurst rescaled-range analysis and fractal dimension of electromyo-graphic signal, Proc. of IEEE Southeastcon, 1991, April: 1121–1120. 
  5. ^ A., Popescu, Traffic self-similarity, IEEE International Conference on Telecommunications, 2001, June: 20–24.