高速網(wǎng)絡流量控制及自相似業(yè)務流的研究.pdf

1、隨著計算機和通信技術的廣泛應用和更新，網(wǎng)絡越來越向著高速、高性能的方向發(fā)展。我們將高速網(wǎng)絡定義為能夠支持大量應用并具有可擴展性的通信網(wǎng)絡。為支持各種網(wǎng)絡應用，網(wǎng)絡必須能夠以高速率、低延遲來傳輸用戶的信息，必須能根據(jù)用戶需要來分配網(wǎng)絡資源，并提供一定的QoS。網(wǎng)絡的組織與管理也要靈活，當出現(xiàn)新的需要時，網(wǎng)絡能夠支持。為了實現(xiàn)高性能的網(wǎng)絡，許多關鍵的瓶頸問題都需要解決。此外，高速網(wǎng)絡的出現(xiàn)使得許多新的應用成為可能。幾年前，大多數(shù)應用還是基于

2、文本的，如今很大部分的應用都包括了多媒體技術。隨著網(wǎng)絡速度的不斷提高，還會有更多的會話應用，會有更多的人使用實時廣播和視頻，遠程通信和家用視頻會議的使用也會更為普遍，因此網(wǎng)絡資源的優(yōu)化工作將是一個嚴峻的問題?！　∫粋€網(wǎng)絡的各種承載服務包括了比特流的點到點傳輸，這個過程中比特流是以某種格式流經某些路由的。這些服務用速度、延遲、差錯率等服務質量(QoS)來區(qū)分。質量的好壞是由5個基本機制決定的，即多路復用、交換、差錯控制、流量控制以及擁塞

3、控制和資源分配。在這里主要關注擁塞控制和資源分配問題?！　〔煌膽眯枰煌|量(延遲、誤碼率等)的承載服務，只有能滿足某個應用所需要的資源時，網(wǎng)絡才能保證一個應用所需的特殊服務質量(帶寬、緩沖區(qū))。擁塞控制是QoS中最基本也是最核心的部分，實施擁塞控制是網(wǎng)絡保證基本服務質量的前提。因此，有效的解決擁塞問題對提高網(wǎng)絡性能具有重要的意義?！　”疚脑趯鴥韧饨谝詠碛嘘P通信網(wǎng)絡流量控制及資源管理和網(wǎng)絡業(yè)務流的建模及特性的研究進展進行回顧

4、和總結，并在國家自然科學基金項目“高速信息網(wǎng)絡中傳輸控制策略最優(yōu)化研究”課題組前期研究的基礎上，結合廣東省自然科學基金項目“高速信息網(wǎng)絡管理與流量控制大系統(tǒng)方法的研究”的課題工作，重點研究了網(wǎng)絡中的資源管理策略尤其是帶寬分配管理策略以及帶寬的計算問題、高速網(wǎng)絡中廣泛存在的自相似性業(yè)務流的性能分析問題等，并針對存在的問題，提出了相應的解決思路及其方案。通過理論分析并結合仿真實驗。 本論文針對步進式帶寬分配過程中運行時間起伏波動大的

5、問題，分析了網(wǎng)絡資源分配中帶寬分配過程時間復雜度的特性，提出了一種自適應步長的帶寬分配算法。該算法不采用固定的單步步長，而是根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)實時的調整步長，可從根本上克服單步步進算法運行時間在業(yè)務負載較重情況下起伏波動大的缺點?！　『喾N業(yè)務類型的呼叫阻塞概率(CBP)的精確計算函數(shù)是相當復雜的，它是一個遞推的過程，沒有嚴格的解析表達式，所以其逆過程根據(jù)CBP和負荷確定需要的帶寬通常也只能采用諸如二分法之類的迭代法，而每次迭代又需要根據(jù)

6、一個試探性的帶寬用遞推法來求得相應的CBP。這是一個相當耗時的過程。因此，本文中提出了一種計算帶寬的近似方法，用來代替反復試探算法。實驗表明，近似帶寬算法與傳統(tǒng)試探法相比，兩種算法在帶寬結果上幾乎相等。此外，由于近似算法的計算速度與負荷大小無關，而二分探索法則是負荷越大，耗費的時間就越多，兩者形成鮮明的對比，因此近似算法在計算速度有著明顯的優(yōu)勢，在大負荷情況下尤為顯著。在此基礎上，還將近似帶寬算法應用于大規(guī)模網(wǎng)絡的帶寬優(yōu)化分配問題中，針

7、對不同的帶寬分配方法，這種近似算法都適用，說明該算法的實用性很強并且對帶寬優(yōu)化分配在性能上無論是時間上還是降低復雜度上都有了很大的提高，并且誤差幾乎可以忽略不計?！　≡诜治霰容^中小規(guī)模的幾種帶寬優(yōu)化算法“二分法”、“遺傳算法”、“步進式算法”的基礎上，簡單介紹了在算法中需要涉及到的呼叫阻塞概率計算的兩種方法：Kaufman精確算法和Siebenhaar近似算法，并將Siebenhaar近似算法應用在步進式帶寬分配中，運算速度得到顯著提

8、高，說明了呼叫阻塞概率計算在步進式算法中的重要性?！　”疚睦门抨犗到y(tǒng)求解的矩陣幾何方法，重點研究了排隊系統(tǒng)中G/M/1的特性，證明了該排隊系統(tǒng)的比例性問題，即在G/M/1/K系統(tǒng)中的顧客數(shù)為j的穩(wěn)定概率在參數(shù)相同的情況下是呈比例的，且比值相等。同時還將其推廣到了緩存無窮的情況?！　∽韵嗨茦I(yè)務流下的網(wǎng)絡性能分析具有很大的難度，這使得到目前為止還沒有能給出較準確結果的解析分析方法。本文在基于混沌映射的自相似業(yè)務流的研究基礎上，運用G/