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《西安电子科技大学》 1999年
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ATM接入IP交换技术研究

邱智亮  
【摘要】: 目前,通信网正在向数字化、宽带化、综合化方向发展,为适应这种发展, ITU-T提出并制定了ATM技术及其相关标准。ATM是一种新的复用和交换体 制,能灵活地支持话音、数据、视频和多媒体业务。ATM网是宽带多媒体信息 骨干传送网的理想平台,也是综合业务接入的良好途径。ATM标准现已基本成 熟,产品也已走向市场。但由于ATM网目前未能提供丰富的服务和新的应用, 严重阻碍了它的普及和发展。而Internet因能提供丰富的信息和服务,其发展 速度惊人,但它不能提供宽带业务和QoS保证。所以推动ATM网普及和发展 的两个关键问题是:①解决用户接入问题,使用户能够方便地、便宜地接入ATM 网;②研究ATM与IP融合技术,将ATM的巨大潜能与Internet的广泛应用基 础结合起来。本文结合科研课题—区域机动通信网用户接入设备的研究,围绕 这两个问题主要作了如下四个方面的工作:(1)提出一种具有业务平滑和复接两 级排队的ATM接入设备排队模型,并采用多路on-off业务模型和流体流的分析 方法详细分析了该设备的性能;(2)提出并实现了一种灵活的、能适应不同应用、 支持综合业务、具有多种接入控制功能(CAC,UPC,PC等)的ATM用户接入设备 设计方案;(3)对IP与ATM的融合技术进行了较全面的讨论,并采用仿真方法 对IP交换的性能进行了详细的分析,针对IP交换机的不足,提出若干有效的 改进建议;(4)提出一种IP交换机关键参数的自适应调控算法,使IP交换机具 有自动适应应用环境、保持最佳工作状态的能力,通过仿真证明该算法简单、 实用。 第一章简述了ATM的特点、网络结构及协议参考模型,介绍了国内外研 究ATM的成果,指出ATM发展的成功和成熟之处及存在的问题。 第二章结合ATM接入设备具有适配、业务平滑和复接功能的特点,提出 一种具有业务平滑和复接两级排队的ATM接入设备排队模型,并采用多路on- off业务模型和流体流的分析方法对该排队模型进行了详细的分析和计算,给出 一组接入设备的性能曲线,包括丢失概率和平均等待时间等。另外,本章通过 比较无业务平滑功能的接入复接器和有业务平滑功能的接入复接器的性能,讨 论了业务平滑速率V_x对接入复接器性能的影响及怎样选取合适的业务平滑速率 V_x,同时指出业务平滑功能能够改善复接器的丢失概率并降低对数据缓冲存储 器容量的要求。最后,根据理论分析结果和一种ATM接入设备的性能指标要 求,计算出该设备应采用的缓冲器容量及应选择的最大输出链路负荷。 第三章提出一种综合业务ATM用户接入设备设计与实现方案,描述了它的 组成、工作原理和解决的关键技术。设计的基本思想是:该设备应具有足够的 灵活性,以适应不同的应用。一种应用是作为宽带用户接入设备(B-UAE)实现 综合业务接入ATM骨干网;另一种应用是作为综合业务分插复用设备(ISADM) 构成宽带接入网。它由同步业务适配模块、异步业务适配模块、复接分接/控制/ 管理模块和线路接口模块组成。该设备具有本地交换功能和多个物理线路接口, AWt入与IP文 求研究 能提供m 电路仿真接口、RJ45以太网接口、PX64KlyS同步业务接口、SKb/S 同步业务接口和模拟二线电话pOTS)接口,支持话音、视频、数据等多种业务。 文中还提出一种设备内部使用的板间通信协议. 第四章详细描述了IP与ATM的各种融合技术,包括CIPOA、LANE、 MPOA、IP交换和MPLS,指出备技术的优缺点及发展趋势. 第五章看重阐述IP交换的工作原理及其相关协议GSMP和IFMP,该技术 综合了IP的简单、可扩展和坚固性与AIM的高速、宽带、支持多媒体业务等 优点。针对IP交换系统的不足,提出若干改进建议.通过仿真方法分析了m 交换系统中的一些关键因素,如VC存储空间、流的标识方法、流的分类方法 及流的拆除时延对IP交换机性能的影响.依据仿真结果,得出一些重要结论。 另外,文中提出一种新的流的标识方法和流的二级分类法,通过仿真证明这些 新方法对 IP交换机的交换百分比、VC存储资源利用率和业务的 QOS保证有明 显的改善。 第六章指出采用醋态XIY分类法的IP交换机具有一个致命的缺点,就是流 的分类方法不能平衡地利用IP交换机的资源。本章提出一种IP交换机关键参 数的自适应调控算法,该算法能在满足IP交换机的性能指标(VC存储空间,单 位时间内最大软交换分组数和最大连接建立教)的前提下,通过调节流的分类门 限X和流的删除时延D,使IP交换百分比达到最大。该算法根据IP交换机的 资源利用情况,只需调节两个越滚,功,具有简单、易于实现的特点。通过 仿真证明该算法正确、有效,能平衡地利用IP交换机的资源,使系统自动地工 作于最佳工作状态.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1999
【分类号】:TN915.2

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