基于网络演算的多媒体网络性能研究

摘要

多媒体技术的迅速发展造成了包括移动通信系统在内的计算机网络体系的重大变革，多媒体业务流要求更大的数据传输量和更好的服务质量。为了适应网络服务保证要求的不断提升，国内外对网络QoS 问题的研究也越来越活跃。从早期的IETF 综合服务模型到近期的IETF 区分服务模型，为了满足网络QoS 需求，在一些包调度和队列管理算法中提出了许多QoS控制机制。但是这些研究成果绝大多数都是借助于概率论、随机过程以及排队分析模型等传统理论依据和应用工具，虽然这些方法在对网络进行定性和定量分析时取得过一些很好的效果，但同时也表现出不足，分析方法不仅复杂，而且无法根据网络状况的变化实时分析网络性能。网络演算最早是运用最小加代数学分析排队网络的时延时所提出的一种方法，现在已经成为一门评估排队系统和网络系统性能的理论。网络演算作为一种新兴的研究网络性能的数学工具，采用系统化的方法分析网络节点和系统，可以使对网络端到端QoS参数的研究更加精确，不仅操作简便，而且能够实现从整体到局部的网络性能分析和预测，有很好的应用发展前景。
　　 本文从网络演算的理论基础出发，以区分服务网络为平台，研究网络演算理论在多媒体网路性能分析中的应用。深入分析了基于网络演算的区分服务网络服务模型，比较了服务曲线和确保速率模型的优缺点，并在此基础上提出分组尺度速率保证模型，它是分析快速转发服务的基础。深入研究了区分服务中最重要的快速转发服务，总结了快速转发服务在一定网络情况下的端到端延时上界，在此基础上运用比以往更精确的到达曲线，得到更为精确的快速转发流端到端延时上界。引入生灭模型，并结合排队论的相关理论推导了快速转发服务端到端延时上界的概率分布表达式，本成果能够描述不同网络状况下的延时上界，相比以往的结果，延时上界概率分布能够更准确地描述延时上界。