弹性分组环网（RPR）公平带宽分配机制研究

论文摘要

IEEE目前正在标准化一个新的、全双工、空间重用的环形网络架构—弹性分组环（RPR）。该技术集成了SDH光纤环网的可靠性、以太网技术的高效和经济性于一体,是城域网技术发展的重要方向,也是目前校园网组网的热点技术。 RPR环网的主要目标是同时能满足高带宽利用,空间重用和公平管理,其中的关键技术是能够设计一种带宽分配算法可以满足上述要求。 本文首先介绍了弹性分组环的特点,在此基础上对弹性分组环的帧结构、拓扑发现机制、保护倒换机制进行了初步的探讨。然后重点研究了弹性分组环公平带宽管理机制,主要工作分两步进行: 第一,本论文从RPR草案的公平算法出发,研究了算法的基本原理,讨论了影响其性能的因素。提出了一种基于RPR的公平参考模型RIAS,研究了RIAS的数学模型定义,并对RIAS与其他模型的不同进行了探讨。 第二,提出了基于RIAS参考模型的一种RPR带宽分配算法,“环中的分布式虚拟时间调度DVSR（Distributed Virtual-time Scheduling in Rings）”算法。并在该算法的基础上,提出了一种改进。该算法很好的解决了当前草案算法中存在的非平衡业务情况下持续的带宽震荡现象。最后通过计算机仿真,进行了算法的性能分析,结果显示DVSR算法具有良好的性能。

论文目录

• 独创性声明
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 城域网技术概述
• 1.2.1 简介
• 1.2.2 几种常用城域网结构
• 1.3 弹性分组环（RPR）概述
• 1.3.1 RPR技术简介
• 1.3.2 RPR设计目标
• 1.3.3 RPR技术特点
• 1.4 本文主要研究方向
• 第二章 弹性分组环（RPR）关键技术
• 2.1 概述
• 2.2 RPR的MAC结构
• 2.2.1 MAC实体结构
• 2.2.2 MAC服务分类
• 2.3 RPR帧格式
• 2.3.1 数据帧格式
• 2.3.2 控制帧格式
• 2.3.3 公平帧格式
• 2.3.4 空闲帧格式
• 2.4 RPR的双环结构
• 2.5 空间复用技术
• 2.6 公平算法
• 2.7 保护倒换
• 2.7.1 源路由的保护机制（steering）
• 2.7.2 绕回的保护机制（Wraping）
• 2.8 拓扑发现
• 2.9 本章小结
• 第三章 公平算法的研究
• 3.1 公平性的目标
• 3.1.1 公平算法的目标
• 3.1.2 公平算法公平性分析
• 3.2 公平算法的分类
• 3.3 RPR公平算法
• 3.3.1 公平算法的基本原理
• 3.3.2 RPR—AM算法（积极型算法）
• 3.3.3 RPR—CM算法（保守型算法）
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于RIAS的RPR公平算法研究
• 4.1 常见公平模型的研究
• 4.1.1 max—min公平模型
• 4.1.2 Proportional公平模型
• 4.2 RIAS公平参考模型
• 4.2.1 目标
• 4.2.2 RIAS公平性的组成部分
• 4.2.3 RIAS的数学模型定义
• 4.3 RIAS模型与其他模型的性能对比分析
• 4.3.1 性能分析一
• 4.3.2 性能分析二
• 4.3.3 性能分析三
• 4.4 基于RIAS模型下RPR算法的仿真实验
• 4.4.1 仿真实验环境
• 4.4.2 算法的抖动性仿真结果与分析
• 4.4.3 带宽重用性仿真结果与分析
• 4.4.4 算法的收敛性
• 4.5 本章小结
• 第五章 一种新的公平算法
• 5.1 GPS模型
• 5.2 DVSR算法
• 5.2.1 基本思想
• 5.2.2 DVSR算法—单节点情况
• 5.2.3 DVSR—多节点情况
• 5.2.4 算法设计实现
• 5.3 改进后的算法
• 5.3.1 方案描述
• 5.3.2 算法设计
• 5.4 DVSR算法的性能仿真实验
• 5.4.1 公平性仿真实验
• 5.4.2 空间重用仿真实验
• 5.4.3 收敛时间仿真实验
• 5.4.4 抖动性仿真实验
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 总结
• 6.2 今后有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果