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《西安电子科技大学》 2000年
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ATM网络服务质量的动态控制及管理的研究

程东年  
【摘要】: 能够同时确保各种不同类型用户业务的服务质量(QoS)是ATM网络优于其它通信 网络的一个显著特征。出于对提供QoS确保的重要性所达成的共识,十几年来,学术 界与工业界对ATM网络的QoS保证体系进行了大量有成效的研究与实践。目前,国 际电联电信部(ITU-T)和ATM论坛(ATM Forum)两大机构已制订出了一系列规范与建 议,形成了ATM网络QoS体系的基本构架。但是,ATM交换机内的缓冲器管理、针 对虚连接的信元丢弃以及信元调度问题通常被认为是与实现相关的方面而没有相应的 规范与建议,然而,由于这三个问题均属于QoS动态控制的重要内容,因此,它们一 直是ATM网络QoS领域内的研究热点。另一方面,作为QoS管理的基础,尽管ITU- T在其I.610建议中较为全面地定义了ATM层的操作与维护(OAM)功能,但其中有些 功能对于ATM层的管理仍是不够完善的,另有一些必要的功能甚至并未予以考虑。鉴 于以上原因,本文开展了对ATM网络QoS的动态控制及管理的研究,具体地,针对 现有的缓冲器管理、信元丢弃、信元调度机制以及ATM层OAM功能中存在的问题提 出了一系列新的设计思想和新的机制。研究结果表明,这些新的机制在性能上是有效 的,其结构也都是简单的,因而适用于ATM这样的高速网络环境。全文共分以下七章: 第一章阐明了QoS的基本概念,分析了缓冲器管理、信元丢弃、信元调度及ATM 层OAM功能的研究现状及各自尚存在的问题,说明了本文的研究内容并给出了相应 的研究成果。 第二章基于“缓冲器模块化按需分配”的思想提出了一种新的缓冲器管理机制:“附 加缓存块按需分配”机制。在引入“附加缓存块”的概念并描述了对其按需分配的机 理后,分别研究了该机制下的“M/D/1/K(+K)”和“∑_NMMBP(2)/D/1/K(+K)”两种排队 模型,导出了这两个排队系统的信元丢失率表达式,并通过理论和仿真分别对这两个 系统的信元丢失率性能进行了分析。 第三章从“减小因丢弃信元而导致的网络资源浪费”这一新的研究目标出发,提出 了一种针对虚连接的信元丢弃策略:“最小转发强度”策略。在定义了“信元转发强度” 的概念后,描述了“最小转发强度”丢弃策略,分别导出了该策略下的信元丢失率及 网络资源利用率的表达式,并分别对信元丢失率和网络资源利用率性能进行了理论和 仿真分析。 第四章研究了改善“最小转发强度”策略公平性的问题,提出了一种基于“转发强 度”概念的信元丢弃模糊模型。在给出模糊集合的基本概念后,提出了能大大简化去 模糊化操作的所谓“对称模糊集合”概念,给出了一种适于“转发强度”概念的信元 公平丢弃新准则,定义了相应的公平性度量指标,在此基础上构造了通过模糊逻辑计 n 摘 要 算信元丢弃优先级的信元丢弃机制,并对其网络资源损失量及丢弃公平性能进行了仿 真分析。 第五章从“以简洁的方式支持公平性”这一思想出发,提出了一种新的信元公平调 度机制:基于“公平基”的调度厂‘公平基”和“调度表”两个概念的引入使该机制避 兔了复杂的信元时间标签计算与排序操作,从而显著降低了其计算复杂度。在给出“公 平基”和“调度表”的概念后,描述了这种新的调度机制,从理论上分析了其公平性、 时延及复杂度三方面的性能,并通过仿真分析了它在公平性和时延两方面的性能,最 后,还提出了一种旨在进一步改善其公平性并提高工作效率的调度表动态构造方法。 围绕用OAM功能支持QOS管理,第六章进行了三个方面的研究:*)提出了一种 改进现有OAM性能管理功能的新机制:“时延/丢失瓶颈”监视机制,对F4、FS OAM 信元的功能与格式作了扩展,然后,详细描述了其工作过程;p)为了保证OAM功能 实现的可靠性,提出了一种对OAM性能监视信息的保护机制,它基子所谓“超级OAM 信元”概念,在“请求”工作模式下可以简单而有效地实现保护功能;*)提出了一种 基于OAM功能的Q。S管理构架。 第七章对全文进行了总结,并对 QOS研究的新动态及未来发展进行了评述。
【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】:2000
【分类号】:TN915.2

【参考文献】
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