基于虚电路的微通信元系统架构的拥塞控制与建模

论文摘要

实用的网络体系结构都是层次结构,目前互联网使用的主流网络体系是TCP/IP。由于最初的TCP/IP协议栈本来就是为了窄带文本数据而开发的,但是随着高速网络技术和多媒体技术的飞速发展,越来越广泛地多媒体应用(如视频会议、视频点播、IP可视电话、远程教育)不但对网络由很高的带宽要求,而且要求信息传输的低延迟和低抖动等,从而对网络的性能提出了更高的要求,TCP/IP层次网络体系所带来的矛盾也不断突出。 现在对网络体系结构的研究表现在两个方面:一、是在TCP/IP体系结构上进行改进,难以解决层次结构自身存在的问题。二、是针对现在网络通信技术发展的特点,结合网络应用的需要,进行新型网络体系结构的研究,这是解决层次网络体系结构存在问题的根本途径。 本文介绍了一种新型的网络体系结构——服务元网络体系结构,分析了服务元网络体系结构的特点、节点模型、服务元的定义以及提供的服务等,并引出了微通信元系统架构。因为基于虚电路的通信方式比基于数据报的通信方式能更好地保证网络的QoS、能更好地对网络进行安全控制,因此在微通信元系统架构中采用了虚电路的通信方式,文中对传统网络中的拥塞控制策略和基于虚电路的拥塞控制策略进行了深入细致的分析和研究,得出了在虚电路下为保证服务质量(Qos),防止拥塞的发生,所采取的措施,即准入控制、资源预留、间隙整形算法和扩展MPLS实现QoS路由。在此基础上,本文系统地介绍了Petri网和着色Petri网的数学定义以及应用范围,着重利用着色Petri网和仿真工具CPN Tools,详细介绍了在微通信元系统架构中的间隙整形算法和由扩展MPLS实现QoS路由,对此进行仿真和状态空间分析,得出结论,进一步证实间隙整形算法和扩展MPLS实现QoS路由的有效性、正确性。 最后,文章对目前工作作了总结,并分析了其中的不足,提出了下一步要做的工作。 本论文的重点:研究分析传统网络中对拥塞控制所采取的措施,得出在我们网络中,要防止拥塞而采取的措施:准入控制、资源预留、间隙整形算法、扩展MPLS实现QoS路由协议。使用着色Petri网和CPN Tools建模工具,对其中保证我们网络的QoS,避免网络中拥塞的出现的关键算法:间隙整形算法和扩展MPLS实现QoS路由,进行了建模分析和验证,得出了结论。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 缩略语
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题任务简介及本人工作
• 1.3 本论文结构
• 第二章 服务元网络体系结构和微通信元系统架构
• 2.1 现有层次网络体系结构存在的问题
• 2.2 国外网络体系结构相关研究介绍
• 2.3 服务元网络体系结构
• 2.3.1 服务元网络体系结构的节点模型
• 2.3.2 服务元网络体系结构中的网络地址
• 2.3.3 服务功能元素和服务
• 2.3.4 服务元的分类定义
• 2.4 微通信元系统架构
• 2.4.1 微通信元系统架构的参考模型
• 2.4.2 微通信元系统架构中的网络地址
• 2.4.3 基于虚电路的微通信元系统架构的包格式
• 2.4.4 微通信元系统架构中的MTU
• 2.5 层次网络体系结构向服务元网络体系结构的过渡
• 2.6 服务元网络体系结构的扩展性
• 2.7 本章小结
• 第三章 传统网络中的拥塞控制的机理分析与控制策略
• 3.1 拥塞控制
• 3.1.1 拥塞产生的原因及所导致的后果
• 3.1.2 拥塞控制策略及其研究的意义
• 3.1.3 拥塞控制系统的结构及分类
• 3.2 TCP／IP网络的拥塞控制机制
• 3.2.1 基于端主机的拥塞控制策略
• 3.2.2 基于中间节点的拥塞控制策略
• 3.3 ATM网络的拥塞控制机制
• 3.3.1 开环预防控制
• 3.3.2 反馈流控制
• 3.3.3 信元丢弃控制
• 第四章 微通信元系统构架下拥塞避免的策略研究
• 4.1 微通信元系统构架下的准入控制
• 4.2 微通信元系统架构下的资源预留
• 4.2.1 资源预留协议
• 4.2.2 RSVP实现资源预留的过程
• 4.2.3 RSVP和其他QoS控制模块的关系
• 4.3 基于虚电路的微通信元系统架构的QoS间隙整形算法
• 4.3.1 通信量整形的必要性及现有的两种通信量整形的算法
• 4.3.2 间隙整形算法的分析
• 4.3.3 采用间隙整形算法的微通信元系统架构网络的优缺点
• 4.4 微通信元系统架构下扩展MPLS实现QoS路由
• 4.4.1 问题的提出
• 4.4.2 基于最大流的分流转发
• 4.4.3 基于路径的单源单汇最大流
• 4.5 本章小结
• 第五章 着色Petri网及仿真工具CPN Tools
• 5.1 Petri网
• 5.1.1 Petri网理论的基本概念
• 5.1.2 Petri网的特性
• 5.2 着色Petri网
• 5.2.1 着色Petri网（CPN）的特点
• 5.2.2 着色Petri网（CPN）定义
• 5.3 着色Petri网（CPN）的动态分析方法
• 5.3.1 仿真分析
• 5.3.2 状态空间分析
• 5.4 仿真工具CPN Tools
• 5.5 本章小结
• 第六章 扩展MPLS实现QoS路由的建模分析
• 6.1 扩展MPLS实现QoS路由的CPN模型
• 6.1.1 建模仿真环境和目标
• 6.1.2 扩展MPLS实现QoS路由的CPN模型的一些抽象、简化和限制
• 6.1.3 数据类型、全局变量和函数定义
• 6.1.4 扩展MPLS实现QoS路由的CPN模型
• 6.2 仿真分析和结论
• 6.2.1 仿真分析
• 6.2.2 仿真结论
• 6.3 状态空间分析和结论
• 6.3.1 状态空间分析
• 6.3.2 状态空间分析后得出的结论
• 6.4 本章小结
• 第七章 基于虚电路的间隙整形算法的建模分析
• 7.1 基于虚电路的间隙整形算法的CPN模型
• 7.1.1 建模仿真环境和目标
• 7.1.2 间隙整形算法的CPN模型的一些抽象、简化和限制
• 7.1.3 数据类型、全局变量和函数定义
• 7.1.4 虚电路的间隙整形算法的CPN模型
• 7.2 仿真分析和结论
• 7.2.1 仿真分析
• 7.2.2 仿真结论
• 7.3 状态空间分析和结论
• 7.3.1 状态空间分析
• 7.3.2 状态空间分析后得出的结论
• 7.4 本章小结
• 结束语
• 一、全文总结
• 二、创新性和难度
• 三、下一步要做的工作
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介