支持QoS的ATM交换缓冲管理算法研究与实现

摘要

ATM技术是ITU-T定义的作为B-ISDN的交换技术,具有快速分组交换和统计复用技术的特点,可以有效地支持多种业务(如语音、图像、数据等).ATM网络优于其它通信网络的一个显著特征是能够同时确保不同类型用户业务的服务质量(QoS).ATM交换机内的缓冲器管理机制、信元丢失策略以及信元调度问题均属于QoS的重要内容,因此它们一直是ATM网络QoS领域内的研究热点.为了用更简洁、有效的机制支持对QoS的确保,该文开展了对ATM交换中能够支持多类型业务、公平并且容易实现的缓冲管理算法和信元丢弃策略的研究.该文主要内容包括:研究了ATM交换中缓冲管理机制和信元丢弃策略.通过对离散排队模型的分析,研究了输入缓冲、输出缓冲和共享缓冲的性能,从信元丢失率、吞吐量、时延和缓冲器利用率等方面进行了理论分析.研究了几种不同的共享缓冲管理算法.针对几种支持多优先级信元的共享缓冲管理算法,在均匀业务流和非均匀业务流下分别用计算机进行了算法仿真,从信元丢失率、时延、缓冲器利用率、公平性等方面进行了比较.提出了一种改进的共享缓冲管理算法.在继承部分共享和压出方案优点的基础上提出一种改进的共享缓冲管理算法,分别在均匀业务流和非均匀业务流下,对该算法的性能进行了仿真分析,和部分共享方案、压出方案进行了性能比较.最后用VHDL语言在MAX+PLUSⅡ环境下仿真实现了提出的改进的共享缓冲管理算法.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2 ATM技术的概念

1.3 ATM网络服务质量研究

1.3.1 QoS是宽带通信网络的设计目标

1.3.2 ATM网络服务质量体系

1.3.3 ATM网络QoS控制和管理研究现状

1.4缓冲器结构及其管理的研究现状

1.5本文研究内容及工作成果

第2章ATM交换缓冲管理机制和信元丢弃策略研究

2.1 ATM交换的基本功能和控制机制

2.1.1 ATM交换结构的基本功能

2.1.2 ATM交换结构的控制机制

2.2缓冲管理机制研究及性能分析

2.2.1 ATM交换结构的缓冲器设置

2.2.2输入缓冲性能分析

2.2.3输出缓冲性能分析

2.2.4共享缓冲性能分析

2.3信元丢弃策略研究及性能分析

2.3.1信元丢弃策略研究现状

2.3.2选择信元丢弃策略性能分析

2.4本章小结

第3章共享缓冲管理算法研究及改进

3.1共享缓冲管理算法研究

3.1.1共享缓冲管理算法研究现状

3.1.2共享缓冲管理算法性能分析

3.2改进的共享缓冲管理算法

3.2.1共享缓冲管理算法改进原则

3.2.2改进的共享缓冲管理算法基本思想

3.2.3改进的共享缓冲管理算法性能分析

3.3仿真结果和数值分析

3.3.1保留缓冲区大小的影响

3.3.2最小队列长度的影响

3.3.3信元丢失率与输入负载的关系

3.3.4信元延迟与输入负载的关系

3.3.5信元丢失率与缓冲区大小的关系

3.4本章小结

第4章改进共享缓冲管理算法的VHDL语言实现

4.1改进共享缓冲管理算法设计方案

4.1.1 ATM交换单元系统结构

4.1.2模块设计

4.2改进共享缓冲管理算法的VHDL语言实现

4.3 ATM交换单元VHDL语言实现

4.3.1串/并变换模块

4.3.2复接模块

4.3.3写控制

4.3.4读控制

4.3.5分接模块

4.3.6并/串变换模块

4.4系统调试及设计体会

4.5本章小结

结束语

参考文献

致 谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文