基于离散时间休假排队理论的交换虚通道性能指标分析

论文摘要

随着互联网应用的普及,用户对带宽及网络服务质量QoS（Quality of Service）的要求逐步提高。在众多网络控制技术中,IP技术以其灵活、高效的数据交换方式著称,而ATM（Asynchronous Transfer Mode）既可以解决带宽问题,也能够为IP提供很好的QoS,且话音、图像和视频流等多媒体业务也可以应用在ATM上,IP-over-ATM技术应运而生。IP-over-ATM是建立在交换虚通道SVC（Switched Virtual Channel）基础上的,对SVC的性能分析与评价是IP-over-ATM技术研究与发展前提。本文在前人所完成的,基于连续时间排队理论的SVC的性能分析理论的基础上,顺应数字化技术的发展趋势,以离散时间排队理论为基础,依据SVC的运作机制,建立了一套系统的,具有递进关系的,带有启动机制的延迟休假排队模型。通过对排队系统的理论分析,结合数值例子与仿真实验对SVC的性能做了系统的研究。 首先,对前人所完成的,基于连续时间SVC的性能指标分析工作进行了归纳、总结与分析,提炼出了一套较系统的,基于连续时间的SVC性能指标分析的排队模型:带有启动实施/关停延迟的M/G/1排队模型;带有启动实施/关停延迟/关停实施的M/G/1/K排队模型;带有启动实施/关停延迟/关停实施的MAP/G/1/K排队模型;带有启动实施/关停延迟/关停实施的BMAP/G/1/K排队模型。针对每一种模型给出了稳态下SVC建立（释放）比率、SVC有效利用率、SVC的闲置率及信元平均等待时间及丢失率等性能指标解析式。 其次,针对网络中用户触发事务的无后效性,建立了带有启动实施/关停延迟/关停实施的Geom/G/1排队模型,利用嵌入Markov链方法,给出了稳态下到达间隔具有无后效性的信元的平均响应时间、SVC建立（释放）比率、SVC有效利用率、SVC闲置比率等性能指标解析式,通过数值例子和仿真实验,进一步解释了性能指标与超时定时器长度及系统负载大小的关系。 再次,在排队模型的输入过程中引入成批到达机制,建立了带有启动实施/关停延迟/关停实施的Geomζ/G/1排队模型,在批量大小服从一般分布的前提下,利用嵌入Markov链方法,给出了排队性能指标。针对信元到达过程的突发性,作为特例,设批量大小ζ服从Pareto（c,α）分布,导出了稳态下到达呈现突发性的信元的平均响应时间、SVC建立（释放）比率、SVC有效利用率、SVC闲置比率等性能指标的解析

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 交换虚通道 SVC性能分析与评价问题的引入
• 1.1.1 IP-over-ATM技术的出现
• 1.1.2 SVC工作机制的分析
• 1.1.3 SVC定时器的设置
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基于测量方法的研究工作
• 1.2.2 基于仿真方法的研究工作
• 1.2.3 基于理论分析方法的研究工作
• 1.3 研究方案与技术路线
• 1.4 课题来源与主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.4.3 课题的研究意义
• 1.5 论文结构
• 第2章 基于连续时间排队系统的 SVC性能分析
• 2.1 SVC带有启动机制与关闭延迟的M/G/1排队模型
• 2.1.1 模型描述及符号表示
• 2.1.2 模型的分析
• 2.2 SVC的带有启动机制的延迟休假M/G/1/K排队模型
• 2.2.1 模型的描述及符号表示
• 2.2.2 模型的分析
• 2.2.3 系统处于各状态的概率
• 2.2.4 SVC性能指标的分析
• 2.3 SVC的带有启动机制的延迟休假 MAP/G/1/K排队模型
• 2.3.1 模型描述与符号表示
• 2.3.2 模型的分析
• 2.3.3 SVC性能指标的分析
• 2.4 SVC的带有启动机制的延迟休假 BMAP/G/1/K排队模型
• 2.4.1 模型描述与符号表示
• 2.4.2 模型的分析
• 2.4.3 SVC性能指标
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于用户触发事务的 SVC性能指标的分析
• 3.1 经典的Geom/G/1模型
• 3.1.1 离散时间排队系统
• 3.1.2 Geom/G/1排队模型描述
• 3.1.3 Geom/G/1排队模型的分析
• 3.2 排队模型的建立与符号表示
• 3.2.1 模型的建立
• 3.2.2 模型的符号表示
• 3.3 带有启动机制的延迟休假 Geom/G/1排队模型的分析
• 3.3.1 稳态下缓冲区中的信元数
• 3.3.2 稳态下信元的等待时间
• 3.3.3 信元传输循环分析
• 3.4 SVC性能指标的分析
• 3.4.1 SVC建立（释放）比率γ
• 3.4.2 SVC闲置比率β
• 3.4.3 SVC的有效利用率φ
• *'>3.4.4 信元的平均响应时间T^*
• 3.5 数值例子与仿真实验
• 3.5.1 数值例子
• 3.5.2 仿真实验
• 3.5.3 数值例子与仿真实验的比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于信元突发性的 SVC性能指标的分析
• ξ/G/1模型'>4.1 经典的 Geom^ξ/G/1模型
• ξ/G/1排队模型描述'>4.1.1 Geom^ξ/G/1排队模型描述
• ξ/G/1排队模型的分析'>4.1.2 Geom^ξ/G/1排队模型的分析
• 4.2 排队模型的建立与符号表示
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 模型的符号表示
• ζ/G/1排队模型的分析'>4.3 带有启动机制的延迟休假 Geom^ζ/G/1排队模型的分析
• 4.3.1 稳态下缓冲区中的信元数
• 4.3.2 稳态下信元的等待时间
• 4.3.3 信元传输循环分析
• 4.4 SVC性能指标的分析
• 4.4.1 SVC建立（释放）连接比率γ
• 4.4.2 SVC闲置比率β
• 4.4.3 SVC的有效利用率φ
• *'>4.4.4 信元的平均响应时间T^*
• 4.5 数值例子与仿真实验
• 4.5.1 数值例子
• 4.5.2 仿真实验
• 4.5.3 数值例子与仿真实验的比较
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于信元相依性与突发性的 SVC性能指标的分析
• 5.1 排队模型的建立与符号表示
• 5.1.1 模型的建立
• 5.1.2 模型的符号表示
• 5.2 具有一般休假的D-BMAP/G/1分解定理
• 5.2.1 符号表示及相关引理
• Idle（z）的关系'>5.2.2 Y（z）与Y_Idle（z）的关系
• sc（z）与Y_Idle（z）的关系'>5.2.3 X^sc（z）与Y_Idle（z）的关系
• Busy（z，θ）与Y_Idle（z）的关系'>5.2.4 Y_Busy（z，θ）与Y_Idle（z）的关系
• 5.3 带有启动机制延迟休假 D-BMAP/G/1排队模型的分析
• 5.3.1 稳态下信元数的分析
• 5.3.2 稳态下信元等待时间的分析
• 5.4 SVC性能指标的分析
• 5.4.1 SVC连接建立（释放）比率γ
• 5.4.2 SVC闲置比率β
• 5.4.3 SVC的有效利用率φ
• 5.5 数值例子
• 5.6 本章小结
• 结论
• 附录部分程序代码
• 参考文献
• 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介