基于双子代数理论的网络建模与分析

本文研究了双子代数尤其是极大代数理论在计算机网络建模与性能分析中的应用.采用极大代数分析了令牌桶的输入输出特性,得到了(b,ρ)令牌桶在极大代数下的状态空间方程组与传输矩阵;提出了基于极大代数的网络演算,定义了极大到达曲线与极大服务曲线,利用这两个概念得出了极大代数下有关延迟以及输出流突发性的定理.最后采用基于极大代数...     

基于双子代数理论的网络建模与分析

本文研究了双子代数尤其是极大代数理论在计算机网络建模与性能分析中的应用。采用极大代数分析了令牌桶的输入输出特性,得到了(b,ρ)令牌桶在极大代数下的状态空间方程组与传输矩阵;提出了基于极大代数的网络演算,定义了极大到达曲线与极大服务曲线,利用这两个概念得出了极大代数下有关延迟以及输出流突发性的定理。最后采用基于极大代数的网络演算对非抢占优先级多路复用以及保证速率服务器两个模型进行了分析,得出了两种模型各自在极大代数网络演算下的服务曲线。本文还把基于极大代数的网络分析方法与基于极小代数的分析方法进行了比较,阐明了基于极大代数方法的优点与适用场合。     

网络演算数值计算库的并行改进算法

网络演算作为一种确定性的排队理论,已经在网络性能分析领域取得了巨大的成功.作为网络性能分析自动化的重要基础,网络演算工具箱的性能和速度直接决定了网络演算理论能否应用于大规模网络的性能分析.尽管目前已经有一些面向分段线性伪周期函数的网络演算工具箱,但是这些工具箱在处理阶梯函数形式的到达曲线和服务曲线模型时效率较低.通过对网络演算数据计算算法的分析,该算法具有较高的并行性.提出一种网络演算数值计算库的并行计算方法,通过充分发掘算法的并行性以大幅度提高网络演算工具箱的并行计算效率,使得网络演算理论可以应用于大规模计算机网络的性能分析.     

基于分组可调度性的实时QoS保证性能评价

文中运用随机网络演算中统计流量包络和统计服务曲线表征网络中实时分组到达和服务的随机变化,提出概率可调度性的新概念,刻画某些弹性实时应用对QoS延时要求,通过研究某一时间间隔到达网络系统的累积分组的最坏情况延时,测试其是否满足相应的概率可调度性条件来实现实时QoS保证性能评价.概率可调度性是与实时分组到达时间相关的,因此,提出的方法能实现实时QoS保证下的瞬时特性研究以及研究某一时间间隔累积到达分组的概率可调度性.文中研究了FIFO网络系统中指数分布和一般分布服务时间下的分组概率可调度性特征,基于理论结论的数值结果和基于模型的模拟结果是一致的.同时,数值和模拟结果表明概率可调度性在实时分组的QoS保证性能评价中具有较好的适应性.     

基于网络演算的网络资源预留方法研究*

研究了IntServ资源预留的实现方法,给出了网络有效带宽的计算方法.深入研究了网络演算在网络资源预留中的应用方法,推导出了基于端到端时延约束的有效带宽和基于缓冲区长度约束的等效容量计算公式,分析了给定到达曲线和服务曲线条件下网络性能的计算方法.通过具体的应用实例,验证了分析结果的正确性和有效性.     

基于多链路分组技术的AFDX网络延迟

应用网络演算(Network Calculus)理论中到达曲线和服务曲线,研究AFDX网络延迟包络,发现流的序列化是获得更紧致上界的重要因素,基于这一事实提出多链路分组技术。最后通过实验表明使用多链路分组技术能够获得更紧致的延迟上界,是一种分析AFDX网络确定性的有效方法。     

具有自相似到达流的无线Mesh网络流量模型

随着无线Mesh网络应用的日益广泛,无线Mesh网络的服务提供和性能保证逐渐成为研究者和使用者关心的主题,本文根据无线Mesh网络中流量的到达具有自相似特性,基于当前流行的随机网络演算提出具有分形布朗运动的自相似到达流的无线Mesh网络流量模型.利用中心极限定理构造聚合流和单流的随机到达曲线.数值结果表明本文提出的流量模型能反映出无线Mesh网络流量的实际特征.本文结论在基于随机网络演算的高质量、高可靠性的无线Mesh网络服务质量保证研究中具有重要的理论价值,对无线Mesh网络的性能评价具有重要意义.     

基于网络演算的CAN总线延迟上界计算方法

以网络演算为理论工具,提出一种基于网络演算的CAN总线延迟上界计算方法.参考漏桶模型,建立了CAN总线的到达曲线模型,参考速率延迟模型,建立了CAN总线的服务曲线模型,推导得出了CAN总线延迟上界的计算式.通过仿真实验得到了各个数据帧的到达曲线、服务曲线和延迟上界,验证了所提方法的有效性,该方法具有输入参数少、计算量小和求解速度快的特点.与相关研究比较分析,该方法综合考虑了总线通信速率和各个数据帧的优先级、产生周期和数据长度对延迟上界的影响,因而具有更好的适应性和通用性,可以为CAN总线系统分析、设计与优化提供理论依据.     

基于随机网络演算的无线传感器网络延时研究

基于随机网络演算研究了无线传感器网络中延时相关问题,通过随机网络演算建立随机到达曲线和随机服务曲线模型,推导出单个节点和端到端的延时统计界.与节点到节点计算方法的延时界相比,演算方法更为简单.另外,随机延时界比确定性延时界具有更好的包络性,给出了违背界的函数.数值结果表明,运用SNC的卷积公式求得的概率统计型延时边界的结论具有更严格包络性,对无线传感器网络配置和QoS控制具有较强参考意义.     

基于幂图的属性约简

针对粗糙集理论中基于差别矩阵的属性约简方法存在的不足,提出一种基于幂图的属性约简算法.首先通过修改样本决策属性值将不相容决策表转化为简化的相容决策表;然后将样本对概念与幂图概念相结合,将基于修正差别矩阵的不相容决策表的属性约简转化为幂图的搜索问题;最后通过实例和实验验证了所提出算法的有效性.     

基于网络演算计算保证服务端到端延迟上界

归纳总结了网络演算,阐明了网络演算的两个基本工具——进入曲线和服务曲线,得出了服务曲线存在瓶颈效应、端到端延迟的理想与近似确定性上界、提供保证服务网络节点的服务曲线需求等结论,计算了服务曲线以速率等待时间及PGPS(packetizedgeneralizedprocessorsharing)形式表示的保证服务端到端延迟确定性上界.     

胖树的网络演算模型

网络演算近年来已成为网络领域重要的性能分析工具之一,但是,传统的网络演算主要关注网络的QoS性质,通过计算数据流的最大数据积压、最大端到端延迟、服务曲线等来分析网络的性能。在高性能计算系统中,则主要关心网络系统的吞吐率、通信延迟以及网络的饱和参数等,传统的网络演算理论无法有效计算这些参数。将网络演算与排队论结合,定义和推导了网络演算下的通信延迟和吞吐率,构造了一套适合高性能网络分析的网络演算分析方法。基于设计的方法,通过对胖树网络下均匀流量模式的分析,表明本文所设计的方法能够有效分析高性能网络的通信延迟、吞吐率等参数,并能有效捕捉网络的饱和状态,与模拟器的对比结果也表明本文模型能够基本吻合仿真结果。     

分组交换网络语音回放控制及性能分析

语音通信中的回放控制是保证语音平滑性的关键。本文深入研究分组交换网中的语音回放控制及其性能分析问题。在总结语音通信系统的特点和端到端时延的组成及其计算方法的基础上，提出了一个简单可行的语音业务回放控制模型，采用双令牌桶对语音流量进行整形。基于最新的网络演算理论，推导出了给定端到端时延、语音到达曲线和网络服务曲线条件下的语音回放时延、需要分配的速率和缓冲区长度的计算公式。最后通过应用实例分析验证了本文的分析结论。     

城市交通网络信号控制系统的实时演算模型

基于实时演算(Real-Time Calculus: RTC)理论,为单/双行道两类城市交通网络的定时和自适应两类信号控制系统建立了统一的形式化模型.首先,将车流和交叉路口分别建模为RTC的到达曲线和资源曲线.然后,根据不同信号控制策略,将紧邻路口间的曲线进行综合计算,得到整个交通网络的RTC模型.应用最小加代数方法,RTC模型能够计算车辆在路口的最长等待时间D和路口拥堵车队的最大长度B.基于RTC模型,应用MATLAB对8组不同规模的城市交通网格进行仿真,实验结果表明:1）与双行道网络相比,单行道网络更能有效处理较稀疏的交通流.以定时控制为例,在车流频率u≤1/2时,单行道网络能够将交通拥堵指标D和B分别降低至少2.66倍和3倍.2)双行道网络中,车流频率u存在一个临界区域.在临界域内,拥堵指标随车流频率递增变化;一旦u低于或超出临界域,拥堵指标则分别保持稳定不变或不可控.3)自适应策略优于定时控制策略.例如在双行道网络中,自适应控制策略对应的拥塞指标D和B比定时控制策略分别降低1.68倍和1.26倍.     

自相似环境中端到端延迟上界

论文对网络队列系统性能定量分析新型数学工具——网络微积分学进行了归纳和总结,利用网络微积分学证明了利用分形漏桶整形器对自相似业务进行整形不会增加网络端到端延迟上界,计算了通用处理器共享下以分形漏桶包络轨迹为到达曲线和以速度等待时间函数为服务曲线的端到端延迟确定性上界。     

网络演算理论及应用研究

网络演算理论是最近发展起来的一种新的网络QoS理论,它是最小加代数(Min-PlusAlgebra)和最大加代数(Max-PlusAlgebra)在网络分析中所取得的一系列应用结果的集合。文章主要对网络演算理论及应用研究进行了全面系统的综述。