基于离散时间休假排队理论的交换虚通道性能指标分析

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Geomξ/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ξ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式，通过数值例子和仿真实验进一步说明了突发性对SVC性能指标的影响。 最后，针对信元间的相依性与突发性，将信元及超信元的到达过程推广到了D-BMAP(Discrete-TimeBatchMarkovArrivalProcess)，建立了带有启动实施/关停延迟/关停实施的D-BMAP/G/1模型。提出并证明了具有一般休假的D-BMAP/G/1分解定理，导出了稳态下到达过程具有相依性与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式，并给出了数值例子。

目录

文摘

英文文摘

燕山大学博士学位论文原创性声明及燕山大学博士学位论文使用授权书

第1章绪论

第2章基于连续时间排队系统的SVC性能分析

第3章基于用户触发事务的SVC性能指标的分析

第4章基于信元突发性的SVC性能指标的分析

4.1经典的Geomξ/G/1模型

4.2排队模型的建立与符号表示

4.3带有启动机制的延迟休假Geomξ/G/1排队模型的分析

4.4 SVC性能指标的分析

4.5数值例子与仿真实验

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

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

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