基于ATM的分组语音业务流建模与仿真分析研究

论文摘要

一个世纪以来,语音信息一直是使用电路交换技术在遍布全球的电话网上进行传输的。随着计算机技术的快速发展,尤其是基于分组交换技术的计算机网络的迅速普及,人们迫切地希望能在这种基于分组交换技术的数字网上传输语音信息。然而分组交换网络最初是为处理数据信息而设计的,数据信息和语音信息有着很大的区别,其中最主要的区别是:数据信息具有爆发性,而语音信息是连续的比特流;另外,语音流的传输对延迟时间也有很严格的要求。因此分组交换网络在传输语音信息时遇到了很大的困难。目前解决的办法有很多,研究比较多的就是基于ATM信元传输的宽带综合业务网。尽管ATM技术也有很多不完善的地方,但是ATM技术的确是解决各种不同类型信息(包括语音信息)联合传输问题的好方法。 语音信息无论是采用电路交换技术还是采用分组交换技术进行传输,对网路管理和网路交换技术的研究而言,都需要通过建立相应的业务流模型,分析网络的传输性能,确保传输质量,最大可能地利用网路资源。为了对已有的分组语音流传输技术进行性能分析及评估,也为了设计出更好的满足语音信息严格的延迟时间限制以及其它的QoS(Quality of Service,服务质量)的网络,为语音流的传输建立一个数学模型是非常必要的。 本文首先对通信业务流的研究内容与方法和语音信息在通信网中的传输方案与技术进行了介绍。随后对常用业务流的数学模型及其各自特点进行了详细的阐述。针对分组语音在ATM交换网中的传输特点,本文重点分析了现代通信网中的两类业务流模型:Markov调制Poisson过程模型和流体流动模型的基本原理、特点及其建模机理。最后应用这两类主要的语音业务流模型通过编写Matlab仿真程序,对ATM交换网中的分组语音流的传输性能进行了仿真和分析,并得出一些具有实际意义的结论。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 ATM业务流的特点
• 1.2 通信网业务流的建模
• 1.3 业务流建模的研究情况
• 1.4 业务流模型的排队分析方法
• 1.4.1 Neuts的矩阵几何分析方法
• 1.4.2 特征值分析方法
• 1.5 本文所要解决的问题
• 1.6 论文内容及其安排
• 第二章 语音信息在分组交换网中的传输
• 2.1 通信网基础
• 2.1.1 电路交换网
• 2.1.2 分组交换网
• 2.2 分组语音的编码技术
• 2.2.1 语音编码标准
• 2.2.2 语音压缩质量
• 2.2.3 时延
• 2.3 分组语音传输方案
• 2.3.1 ATM语音
• 2.3.2 帧中继语音
• 2.3.3 IP语音
• 2.4 小结
• 第三章 通信网业务流的数学模型
• 3.1 半Markov过程模型
• 3.2 Markov调制Poisson过程模型
• 3.3 Markov调制定长过程模型
• 3.4 开关批量Bernoulli过程模型
• 3.5 批量Markov到达过程模型
• 3.6 开关Poisson过程模型
• 3.7 流体流动模型
• s／D／1（或ΣD_i／D／1）模型'>3.8 D^s／D／1（或ΣD_i／D／1）模型
• 3.9 Kronecker乘积矩阵表示模型
• 3.10 自回归模型
• 3.11 关于时间序列方法建模
• 3.12 小结
• 第四章 流体流动模型及其语音性能分析
• 4.1 分组复用语音流基础知识
• 4.2 流体流动模型的建立
• 4.3 流体流动模型的性能分析
• 4.3.1 输入端语音源数N对信元丢失率的影响
• 4.3.2 语音源生成信元速率V对信元丢失率的影响
• 4.3.3 语音参数α，λ对信元丢失率的影响
• 4.3.4 链路效率ρ对信元丢失率的影响
• 4.4 小结
• 第五章 语音与数据综合业务流的模型分析
• 5.1 语音业务流模型
• 5.1.1 On-Off模型
• 5.1.2 IPP模型
• 5.2 数据业务流模型
• 5.2.1 数据业务流的特性
• 5.2.2 PMPP模型
• 5.3 语音与数据的综合业务流模型
• 5.4 MMPP（2）／M／1系统的性能分析
• 5.5 MMPP模型的参数匹配
• 5.5.1 信元的统计特性
• 5.5.2 MMPP逼近及参数的求解
• 5.5.3 话音叠加流的性能分析
• 5.6 小结
• 第六章 结论分析与展望
• 附录
• 参考资料
• 致谢
• 攻读学位期间所发表的论文及研究成果