基于共享缓存的实时VBR业务的服务质量研究

摘要

随着现代通信网络的发展，宽带网络所承载的业务不断丰富，除了尽力而为数据业务以外，还包括各种实时业务，而各种实时业务的服务质量(Quality ofService，QoS)需求又千差万别。因此，基于实时业务的综合业务系统的性能研究成为目前研究的热点。
　　 本文提出了一种基于共享缓存的实时可变比特率(Variable Bit Rate，VBR)业务的系统模型。在资源的完全共享策略下，得出了业务的在线连接数的概率分布。随后采用峰值法得出了各类实时业务的呼损率的表达式。在假设单位时间内每个信道只能传送一个确定长度的数据包的基础之上，分析并得出了单位时间内到达系统的数据包数的概率分布，同时用多个ON-OFF源共享缓存队列模型分析了系统中数据包的排队-服务过程。根据数据包的排队规则，本文给出了系统状态的一步转移概率分布，进而得到了系统的稳态概率分布，即系统中数据包数的概率分布。在此基础上，本文考虑到系统的最大服务速率的不变性和缓存容量的有限性，分析并得出了系统的丢包率、平均时延和平均吞吐量的计算公式。
　　 通过数值计算，与无缓存的系统相比，系统的丢包率下降而平均时延有所上升。同时得出了系统中的丢包率、平均时延和平均吞吐量随着某类实时业务负荷的增加并非单调增加的结论。
　　 为了在保障各类实时VBR业务的QoS的同时，提高对网络资源的利用率，本文提出了两种呼叫接纳控制策略。对于基于共享缓存的系统，本文通过分析接入系统中用户的数量和系统中缓存的大小对系统性能的影响，在满足实时VBR业务QoS阈值要求的前提下，联合连接层的性能参数(呼损率)和分组层的性能参数(丢包率和平均时延)，分别得出了最小化平均时延和最小化丢包率的两种CAC策略，通过参数之间单调性关系的分析，证明了这两种策略的正确性。最后本文给出了一个在满足各实时业务呼损率和丢包率条件下的动态CAC策略，该策略适用于允许有相对较小时延而对丢包率有较高要求的业务的应用。