自相似排队系统的蒙特卡罗仿真研究

自相似性是网络通信量的普遍性质并且对网络性能有很大的影响。论文利用蒙特卡罗方法研究了自相似排队系统的性能问题。研究表明长程相关和短程相关对于排队系统性能具有非常不同的影响,尤其是在缓存较大的情况下。同时,还发现通信量中长程相关发生作用的尺度与通信量以及排队系统本身的参数都有关,这对于实际的网络设计具有较强的参考意义。     

TCSN业务流量及传输特性分析

TCSN(Train Control and Service Network)的目标是实现列车控制与服务信息的一体化传输。流量的自相似特性对网络性能具有一定的影响,文章对列车控制信息和旅客服务业务的流量特性进行了分析,发现列车控制类流量不具有自相似特性,旅客服务类流量具有较强的自相似特性,列车控制业务流量和旅客服务业务流量聚合之后,聚合流量具有自相似特性。通过OPNET仿真,发现在列车传输网中加入旅客服务流量后,由于旅客服务流量具有较强的自相似特性,造成网络时延大幅增加。只有当网络服务速率大幅提高后,才可以使网络的时延与没有加入旅客服务之前的时延相当。该研究结果对TCSN的建设具有一定的参考意义。     

卫星终端突发性业务模型与排队性能分析

随着卫星网络在应急通信中的应用,卫星终端业务的种类不断增加,业务流量可瞬间增大,具有明显的突发性,终端上的数据流量数据呈现出自相似性。利用时间间隔服从重尾分布的ON/OFF叠加模型产生卫星终端的自相似业务流量,并讨论了自相似业务流量输入对卫星终端的丢包率、时延和时延抖动的影响以及对有效带宽的需求。通过仿真,得出了网络终端业务丢包率、时延、时延抖动与系统缓存之间的关系,在此基础上,提出了减少时延、降低丢包率的思路,在带宽和缓存受限的情况下,为信息的高效传输提供了理论依据。     

基于小波域混合高斯模型的自相似流量合成算法

自相似流量特性对网络性能具有重要影响，流量建模与合成是网络性能评价的基本环节．提出了一种基于小波域混合高斯模型的自相似流量建模与合成方法：小波变换的近似Karhunen—Loeve（K-L）变换特性可以有效去除流量过程的长程相关，而混合高斯模型准确地描述了小波系数的非高斯分布．对合成流量进行了统计分析以及排队性能仿真．实验表明该方法能够更准确地对通信流量进行建模和合成，并且具有运算量小（O（N））、流量生成快速等优点．     

自相似网络环境中GPS性能分析

论文对自相似网络环境中通用处理器共享(GeneralizedProcessorSharing,GPS)系统的性能进行分析研究,使用分形漏桶的包络轨迹曲线对进入GPS系统的自相似流整形,给出了利用自相似流量作为输入流的GPS系统的队列长度和时延的上界。数值分析显示,该模型具有较好的性能。     

基于航电总线的分布式实时监控系统同步算法

随着航空技术、计算机软硬件技术的高速发展,航电综合系统的高精度时钟同步越来越重要,针对多总线分布式实时监控系统要求各设备高度时间同步的问题,本文在分析国内外已有时钟同步算法的基础之上综合考虑了传输时延、时钟偏移误差及网络排队时延,并将实时监控流量带来的网络抖动现象作为重要因素引入到同步算法中,设计了基于TSC的高精度软时钟服务机制,提出一种基于航电总线的分布式实时监控系统时钟同步算法CSA-RTMS,并详细分析了误差范围等性能.实验结果表明,与传统的NTP同步协议相比,该同步方法精度更高,同步效率快,而且受网络抖动影响小.     

基于排队模型的包链测量方法特征分析

基于单跳路由器的排队模型,研究了受背景流量影响下的探测包链排队行为。随着背景流量影响程度的不同,分析得出无背景流量排队、短背景流量排队、长背景流量排队和多背景流量排队等四种具有不同时延变化分布特征的典型探测包链排队行为。仿真实验通过调整包链发送速率,模拟了不同的背景流量影响程度,发现探测包链的包时延变化有不同的分布特征,与分析的四种典型探测包链排队行为特征基本一致。     

基于输入端无冲突算法的面向输出排队的交换结构

该文提出了一种全新的面向输出排队的交换结构,该结构将信元存储于输入端,而信元的调度请求面向输出端排队.利用输入端无冲突调度算法,可以使结构对存储器带宽的需求和输入排队交换机一致.该文设计的调度矩阵使算法复杂度和端口规模呈线性关系,且每一步只需要一次按位"与"操作.文章同时证明了结构要达到稳定的充分条件是使用2倍传输加速比.仿真实验表明,对于均匀流量,该结构时延性能和主流交换结构相似,且抖动性能远优于主流交换结构,而在2倍传输加速比时,其时延性能和OQ完全相同;对于非均匀流量,该结构吞吐率性能优于主流交换结构,且在使用1.14倍传输加速比时,其吞吐率性能和OQ相同.     

基于小波分析模型的VBR视频流的时延和抖动分析

近年来,网络奕时流媒体获得了越来越广泛的应用,引起了学术界和工业界的广泛关注.然而实时多媒体对传输时延、时延抖动以及网络带宽有着很高的要求,这对于在不可靠的网络环境下提供服务质量保证无疑是一个重大的挑战.以小波分析模型为基础,对VBR实时视频流的时延以及时延抖动进行深入的研究.在此基础上,通过Mat-lab仿真的方法对视频流的时延和时延抖动进行定性的分析和研究.结果表明,当节点服务速率固定时,时延和时延抖动初始时随着缓存的增加而增大;但当缓存增加到一定程度时,VBR视频流数据包的时延和时延抖动将趋于稳定.另外,通过实验还发现,当缓存固定时,随着服务速率的提高,VBR视频流的时延和时延抖动都将急剧下降.这些研 究结果有助于进一步深入了解VBR视频流的通信特性及其传输规律,为提高多媒体网络的性能奠定良好的基础.     

基于FBM的自相似网络平均排队延迟分析

利用分形高斯噪音(Fractional Gaussian Noise(FGN))模型应用快速傅立叶变(Fast Fourier Transfer(FFT))而生成自相似流量,建立了一种基于分形布朗运动的自相似网络平均排队延迟分析模型.采用理论分析和实际测量流量的仿真结果均表明:随着缓存增大,各种自相似程度下的平均排队延迟也在增大;小缓存时,自相似程度低的平均排队延迟大,而大缓存时,自相似程度越高的网络,平均排队延迟越大;负载越大,平均排队延迟越大.     

无线数据网络中的自相似性

在研究通信网络的流量控制及网络性能的时候．业务源模型是一个十分重要的组成部分。传统的业务流模型大多是基于泊松或贝努力过程的．而这些模型表现出的行为与实际网络的测量结果不符。大量业务的测量表明：在这些业务中普遍存在着自相似性(即长相关性)。采用自相似建模表征业务到达过程的长时相关特性具有较高的精度．其中Hurst系数是表征业务突发特性的重要参数。经研究发现，无线网络中仍然存在自相似性。考察CDPD(蜂窝数字分组数据网)的特性，发现自相似性对网络的排队性能有着显著的影响．可以通过增加队列长度，加大缓冲存储空间，实现降低延时。     

A case for exploiting self-similarity of network traffic in TCP congestion control

Analytical and empirical studies have shown that self-similar traffic can have detrimental impact on network performance including amplified queuing delay and packet loss ratio. On the flip side, the ubiquity of scale-invariant burstiness observed across diverse networking contexts can be exploited to better design resource control algorithms. In this paper, we explore the issue of exploiting the self-similar characteristics of network traffic in TCP congestion control. We show that the correlation structure present in long-range dependent traffic can be detected on-line and used to predict the future traffic. We then devise a novel scheme, called TCP with traffic prediction (TCP-TP), that exploits the prediction result to infer, in the context of AIMD steady-state dynamics, the optimal operational point at which a TCP connection should operate. Through analytical reasoning, we show that the impact of prediction errors on fairness is minimal. We also conduct ns-2 simulation and FreeBSD 4.1-based implementation studies to validate the design and to demonstrate the performance improvement in terms of packet loss ratio and throughput attained by connections.     

一种自相似网络可靠性分析模型

利用ON/OFF模型产生自相似流量,提出了一种基于排队延迟的自相似网络可靠性分析模型。将节点和到达信息流视为G/M/1/B排队模型,利用大偏差理论得到节点平均排队延迟时间,进而得到网络各种工作状态下全网平均排队延迟时间。再利用延迟阀值得到各种工作状态下的网络可靠性,进一步得到全网可靠性。通过模拟计算,得到了给定拓扑结构网络的可靠性与自相似程度、ON/OFF源数量以及节点缓存大小之间的关系。     

Non-asymptotic end-to-end performance bounds for networks with long range dependent fBm cross traffic

Fractional Brownian motion (fBm) emerged as a useful model for self-similar and long-range dependent aggregate Internet traffic. Asymptotic, respectively, approximate performance measures are known for single queueing systems with fBm through traffic. In this paper end-to-end performance bounds for a through flow in a network of tandem queues under open-loop fBm cross traffic are derived. To this end, a rigorous sample path envelope for fBm is proven that complements previous approximate results. The sample path envelope and the concept of leftover service curves are employed to model the remaining service after scheduling fBm cross traffic at a queuing system. Using composition results for tandem systems from the stochastic network calculus end-to-end statistical performance bounds for individual flows in networks under fBm cross traffic are derived. The discovery is that these bounds grow in O(n(logn)^1/(2-2H)) for n systems in series where H is the Hurst parameter of the cross traffic. Explicit results on the impact of the variability and the burstiness of through and cross traffic on network performance are shown. Our analysis has direct implications on fundamental questions in network planning and service management.     

自相似流量关键参数分析

大量的研究结果表明,网络流量过程普遍存在着自相似和长相关特性,自相似和长相关特性对网络性能具有重要的影响.目前绝大部分研究都集中在Hurst系数的估计及其性能影响上,这是不全面的.本文深入研究影响网络性能的自相似流量关键参数,通过仿真分析Hurst系数和方差系数对网络性能的影响,表明Hurst系数和方差系数对网络性能均有重要的影响.分析了方差对网络性能影响的原因,研究了G与方差之间的关系及其计算方法,给出了基于IDC的复合分形更新过程参数的估计算法,分析了分形开始时间对网络性能的影响.     

M/P/C/K排队系统呼损性能研究

大量的研究表明网络中的业务量呈现自相似特征,但精确分析自相似业务流下的含多个服务装置、多缓存系统的排队性能非常困难。通过仿真得到服务时间是Pareto分布的M/P/C/K模型的平均呼损率（CBP）,将它与服务时间是指数分布的传统网络排队模型M/M/C/K的CBP公式比较,结果表明,在有缓存情况下,自相似业务量导致网络的排队呼损性能劣化。     

IPv6网络中动态数据包调度模型研究

下一代互联网所承载的多样化的网络流量使得对于网络流量的测量、监测以及服务质量的控制变得越来越重要。对此提出了一种新型的数据包调度机制,每个数据包都有其预测的每跳队列延迟。通过将经验信息存储在IPv6的扩展头部中,使得其能在整个网络上传递。通过减少经验值,则可以达到减少数据包传输的抖动,提高服务质量。实验证明,整个系统运行健壮、效果良好。     

战术Ad hoc网业务量突发特性下的退避算法研究

战术Ad hoc网是一种以突发数据业务为主的分组无线网络,业务流实际上具有着一种自相似特性,与以往研究中所使用的泊松业务模型区别很大。自相似业务突发产生成批到达,使得节点缓存队列更加拥塞,排队时延增长。在研究多路重尾ON/OFF源生成自相似业务的基础上,通过对各源的突发情况进行定量分析,提出了一种适用于自相似业务的退避算法。该算法为节点引入适当的竞争系数,使得对于信道的访问可以根据当前网络的突发状态合理分派。实验在OPNET下进行,通过调整网络节点数和突发程度,仿真得到各项统计结果。不论网络时延还是吞吐量,改进后的协议都具有较好的性能。这对战术Ad hoc网络的协议设计、资源的优化配置具有参考价值。