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ATM交换机缓存策略的仿真建模和性能分析

作　者: 郑军俊
导　师: 胡幼华
学　校: 华东师范大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 离散系统仿真 ATM交换机缓存策略动态门限优先级业务模型
分类号: TN915.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 119次
引　用: 4次
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内容摘要

异步转移模式(ATM)作为宽带综合业务数字网(B_ISDN)的传递模式,具有高效性和灵活性,能够适应各种网络传输环境和不同的服务质量(QoS)要求,因而被广泛用于高速的骨干网中。ATM交换机的交换结构主要负责ATM信元在交换机中的缓存与转发,是ATM网络技术的关键环节,直接影响着网络的性能与质量。缓存策略(buffering strategies)或称排队策略(queueing strategies)是ATM交换结构设计中的重要内容,影响信元在转发过程中的延迟和丢失,至今仍受到广泛的关注和研究。由于ATM交换机缓存模型的复杂性,利用理论推导的方式无法满足不同的业务模型和缓存策略,因而更多的是采用系统仿真的方法进行研究。系统仿真已被公认为是继理论研究、实验技术之后,认识世界与改造世界的第三种手段。本文在研究了排队模型的基础理论和系统仿真的方法后,将其应用于ATM网络交换机的缓存策略中,展开深入的研究。本文采用离散事件仿真原理,对ATM交换机的信元缓存系统进行了仿真建模,并对多种缓存策略和业务模型进行了分析比较。本文首先利用离散事件仿真原理对输出完全分隔缓存、输出完全共享缓存、输出混合缓存这三种基本的输出缓存策略进行了建模,给出了三种基本模型的信元到达和信元离开的仿真模块。并在均匀业务模型和突发业务模型下对三种基本模型进行了分析比较,得出的数据与理论值相符合,分析结论也与实际情况相吻合,为进一步深入研究复杂的缓存策略奠定了基础。随后,本文针对动态门限策略模型进行了建模与分析。在多种缓存策略中,输出共享缓存因为其高效性和适中的复杂度而被广泛采用。在1998年Abhijit K.Choudhury和Ellen L.Hahne就提出了动态门限的概念,它是根据信元的排队长度动态的调整控制门限的一种策略。在近几年中,一些国外学者针对该动态门限策略提出了改进方案。本文在对原有的动态门限进行仿真建模分析的基础上,提出了根据缓存器的平均队长来动态修正门限控制参数的自适应动态门限方案。通过仿真运行分析,表明本文的方案较原来的动态门限方案具有更强的自适应性和更低的信元丢失率。最后,本文还对优先级业务进行了仿真建模分析。当今的宽带通信业务要求更宽的带宽和更高的速率,它将在网络中产生各种混合业务量(如多媒体通信)。这样就对交换机提出保证服务质量(QoS)的要求。其中有效的方法之一就是在交换机的转发过程中考虑信

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章概论  11-14
  1.1 研究意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12
  1.3 本文的独特之处  12-13
  1.4 本章小结  13-14
第二章 ATM网络与ATM交换机概述  14-21
  2.1 ATM技术  14-17
    2.1.1 ATM起源和发展  14-15
    2.1.2 ATM技术的特点  15-16
    2.1.3 ATM的应用领域  16
    2.1.4 ATM交换机  16-17
  2.2 交换要求  17-20
    2.2.1 信息速率  18
    2.2.2 广播／点到多点通信(Broadcast／multicast)  18
    2.2.3 性能  18-20
    2.2.4 ATM交换机的缓存策略  20
  2.3 本章小结  20-21
第三章排队系统与系统仿真概论  21-30
  3.1 排队系统概论  21-25
    3.1.1 排队过程的一般表示  21
    3.1.2 排队系统的组成和特征  21-23
    3.1.3 排队系统的性能测度  23
    3.1.4 排队系统长期运行的性能测度  23-25
    3.1.5 ATM交换机缓存的排队模型  25
  3.2 系统仿真简介  25-28
    3.2.1 系统仿真的特点  25-26
    3.2.2 系统仿真的建模和类别  26-27
    3.2.3 仿真系统的基本步骤  27-28
  3.3 离散事件系统仿真基本原理  28-29
    3.3.1 随机离散事件  28
    3.3.2 仿真时钟及其推进方式  28-29
    3.3.3 未来事件表  29
  3.4 本章小结  29-30
第四章三种输出缓存的仿真模型和性能分析  30-45
  4.1 业务流模型(Traffic Model)  30-32
    4.1.1 业务流模型  30-32
  4.2 缓存策略  32-35
    4.2.1 输入缓冲  33-34
    4.2.2 输出缓冲  34-35
  4.3 仿真模型  35-42
    4.3.1 主模块的流程  36
    4.3.2 仿真模型的关键部分——信元到达模块和信元离开模块。  36-42
  4.4 实验数据分析  42-44
    4.4.1 平均排队时延的仿真值与理论计算值的比较  42
    4.4.2 验证平衡方程  42-43
    4.4.3 三种缓存方式信元丢失率的比较  43
    4.4.4 突发平均长度对交换机性能的影响  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章自适应动态门限缓存策略  45-61
  5.1 三种缓存策略  45-49
    5.1.1 推出策略  45-46
    5.1.2 静态门限策略  46-47
    5.1.3 动态门限策略  47-49
  5.2 自适应动态门限缓存策略  49-53
    5.2.1 Choudhury等提出的动态门限的不足  49-51
    5.2.2 自适应动态门限策略  51-53
  5.3 仿真建模与实验数据分析  53-60
    5.3.1 仿真建模  53-55
    5.3.2 实验数据分析  55-60
  5.4 本章小结  60-61
第六章基于动态门限的优先级缓存策略与仿真模型  61-70
  6.1 优先级服务  61-63
    6.5.1 ATM信元头  62-63
  6.2 基于动态门限的多优先级缓存策略  63-66
    6.2.1 OWA策略  64
    6.2.2 AWA策略  64-65
    6.2.3 OEA策略  65
    6.2.4 自适应的优先级动态门限缓存策略  65-66
  6.3 仿真建模与实验数据分析  66-69
    6.3.1 仿真建模  66-67
    6.3.2 实验数据分析  67-69
  6.4 本章小结  69-70
第七章结束语  70-71
  7.1 总结  70
  7.2 展望  70-71
参考文献  71-74
后记  74-75

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