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。     

自相似网络通信量的多尺度预测研究

自相似性是网络的普遍属性,并且对网络性能具有重要影响。在网络性能研究中,利用自相似的长程相关性来进行预测对于有效分配和利用网络资源以保证网络QoS及提高网络性能是非常有意义的。然而,由于自相似通信量同时具有长程相关和短程相关性的多尺度性和非线性使得通信量的预测非常困难。文章在充分考虑自相似网络通信量这些特性的基础上,提出了利用人工神经网络来进行预测的方法。我们首先根据研究目标构建了多时间尺度预测的人工神经网络,并且对输入/输出向量处理、参数选择和学习算法进行了讨论;然后,我们利用FARIMA为模型合成的同时具有LRD和SRD性质的通信量trace进行了多尺度预测的实验研究,结果表明可以利用该算法进行多时间尺度预测,这对于优化网络控制策略是非常有意义的。     

基于FARIMA的网络建模与性能分析

给出了利用FARIMA模型进行建模、拟合实际网络流量的方法和参数估计的具体步骤,研究了长短相关对网络性能的影响.研究结果表明,不论长相关还是短相关,FARIMA模型对实际业务拟合二者都非常接近,当缓存较小时,网络性能将由短相关特性支配,而且随着缓存增加,长相关业务下系统性能的衰减要比短相关业务下衰减的慢,这些发现对今后网络设计性能研究具有重要的参考价值.     

自相似网络通信量的滑动平均预测

研究表明具有重尾特性的自相似性网络通信量表现出长程相关的突发性。对这种不同于传统电话网通信量的长程相关的网络通信量进行描述及预测十分重要。本文在基于对称alpha-平稳分布过程的自相似通信量模型基础上,提出了两种新的对具有重尾特性自相似网络通信量的滑动平均预测方法。一种是协变正交意义下的线性无偏预测;另一种是双曲线渐近意义下具有对称平稳新息的滑动平均预测,能使预测偏差最小化。对Bellcore实验室与Lawrence实验室的原始数据进行预测实验,预测结果表明两种预测方法准确有效。     

长程突发通信量的分数自回归预测

以数据包传输的通信量在不同网络条件下均表现出自相似性,自相似通信量在各时间尺度上均具有长程突发特性,其是以泊松过程为模型所描述的短程相关通信量所无法描述的.近来对自相似通信量的高精度测量与研究证实:网络中广泛存在的重尾特性是通信量自相似产生的原因.同时充分提取通信量的自相似性与重尾特性相关信息,是准确预测长程突发通信量的关键.在一种α-基于平稳过程的自相似通信量模型基础上,提出两种独立的自回归预测方法:FAR(Fractional AutoRegressive)预测、FNAR(Fractional Nonlienar AutoRegressive)预测.对这两种预测值进行不同方案的混合预测得到最终预测结果,进一步提高预测精度.     

排队规则为后进先出且系统容量有限的一类排队系统模型的计算机模拟

本文讨论了排队规则为后进先出，系统容量有限且服务时间与队长有关的一类排队系统机模型的计算机模拟，由于系统容量有限，当队长超过某一值时，到达系统的顾客将直接离开，不能进入系统接受任何服务，这将造成系统的某些损失，因此本文也讨论了影响系统信誉的损失率，在排队规则为后进先出和单服务台，串联及并联多服务台情形下建立六个模拟模型，这类模型在计算机系统，物资管理系统及情报系统中都有较广泛的使用，本文最后给出模     

OpenFlow协议中Enqueue行动的缓存分配研究

在SDN网络中,用户越来越注重业务的服务质量,对QoS业务数据流提出了多种服务质量目标要求.除了在流量控制算法上进行创新和改进之外,通过端口Enqueue排队动作来执行优化的缓存策略是一种有效提升服务质量的方法.应用排队论的经典M/M/1模型,通过统计数据包到达间隔的分布和处理时间的分布可以得到模型参数,从而计算出符合QoS目标要求的Enqueue行动的缓存队长等,优化了端口缓存资源的分配,提高了处理效率和吞吐量.     

基于自相似通信量输入的带宽分配算法

自相似网络通信量的发现及其对排队系统性能的影响已经得到了大量的研究。该文研究了自相似通信量输入条件下FIFO排队系统的带宽分配问题。首先得到了假设条件下排队系统的所要求带宽的上界。然后在此基础上研究了同种和异种自相似输入通信量输入情况下的带宽分配策略。最后通过仿真分析验证了所得到结果的有效性。     

基于分数Alpha模型的缓存计算方法

缓存大小计算是高性能路由器设计中一个必不可少的内容,常规缓存计算方法是基于Poisson通信量模型得到的,不符合网络通信量的实际特征,在使用中存在丢包率较高的问题。已提出的分数Alpha通信量模型能体现通信量的自相似性和非高斯特征,用于缓存溢出概率计算,能得到比其它网络模型更好的结果。基于该模型得到了一个缓存计算方法,在高速路由器转发引擎的缓存设计应用中得到了满意的结果,与常规方法相比更体现了实际通信量的变化规律,计算结果更准确。     

自相似网络的时延抖动性能仿真分析

自相似性对网络性能产生了影响是当前的研究热点。建立了一种基于FBM的自相似网络排队时延抖动分析模型,重点讨论了自相似流量作为输入时对排队系统的时延抖动的影响。对理论分形流量和实际测量流量进行了仿真实验,验证了结果的正确性和有效性。实验结果表明：自相似流量长相关强弱的程度对排队系统时延抖动特性具有非常不同的影响,尤其是在缓存较大的情况下。同时,还发现网络流量中长相关发生作用时状态转变与排队系统本身的参数也有关,这是新的发现,对实时业务的网络性能评价具有重要的参考意义。     

有门限的动态双队列缓存管理策略性能分析

对共享缓存分组交换机提出了按需分配缓存的具有门限的动态双队列缓存管理策略.具有门限的动态双队列特性,在提高不同优先级业务服务公平性以提供服务质量保证的同时,也提高了缓存的整体有效利用率.据此对该系统建立了M1 M2/M/1/K (K)的排队模型,给出了相应的Q矩阵,利用矩阵几何解方法对模型求解得到了稳态概率分布.最后做了相应的性能分析,定量给出了不同优先级分组的队长分布、丢失概率等的计算公式.     

Analysis of the resequencing buffer in a homogeneous M/M/2 queue

The resequencing problem is encountered in many practical information systems such as distributed database and communication networks. In these systems customers, such as messages in a computer network, have to be delivered to users in their original order. Therefore, those customers which become out of order due to the randomness of the system are forced to wait in a resequencing buffer so that their delivered order can be guaranteed. The previous work on the resequencing problem mainly concentrated on the delay aspect. From both theoretical and practical viewpoints, however, the queue length characteristics of the resequencing buffer are also significant. We consider the queue length distribution of the resequencing buffer fed by a homogeneous M/M/2 queue. The exact analysis is carried out for the probability mass functions of the queue length in equilibrium and the maximal occupancy which corresponds to the queue length just before the departure instants of customers from the resequencing buffer.     

基于小波变换的网络流量预测模型

目前研究发现实际网络流量具有明显的分形特性,流量的多重分形特性对网络性能有着非常重要的影响,有必要建立一个基于多重分形特性的可以同时预报长相关和短相关特性的实际网络业务模型。利用AR, ARMA等模型对短相关数据能较好地预测而对长相关数据预测精度不高的特点,并结合小波变换能够去除实际数据相关性,建立新的预测模型,使其对长相关数据同样具有比较高的预测精度。改进后的模型克服了FARIMA模型计算量比较大的缺点,保持了算法的简单性。     

自相似网络业务的一个FARIMA模型

近来发现,高速网络业务具有自相似及长相关特性,分数噪声可描述该类业务。但它仅表现长相关特性,给出了利用ＦＡＲＩＭＡ模型拟合自似网络业务的一整套方法,该模型同时刻画了实际业务的长相关与短相关行性,通过对实测数据的实验, 模型的优效性。     

Matrix analytical model of an ATM output buffer with self-similar traffic

Renewal processes with asymptotically hyperbolic interarrival time distributions are shown to exhibit self-similar behavior. An output buffer of an ATM switch is modeled as a discrete time queue with a single server, deterministic service times and self-similar renewal process input. A matrix geometric solution is found for the stationary distribution of states. For the case of hyperbolically distributed interarrival times, the mean and standard deviation of queue length are plotted for various values of the queue utilization and the self-similarity parameter of the arrival process. The self-similarity is found to have a significant impact on the performance of the queue.     

一种基于路由器队列法则的增加SRED算法

主动队列管理是网络拥塞控制的主要研究方向.作为一种典型的主动队列管理算法,SRED采用一种负载相关的概率来丢弃报文,使得路由器队列长度处于一个较低的稳定值,从而获得相对稳定的网络延时.但SRED算法在设计初始丢弃概率函数时不能保证函数曲线的平稳过渡,这将导致路由器队列长度不稳定以及不必要地丢弃报文.引入路由器队列法则,对SRED算法的缺陷进行了理论分析,在此基础上设计了一种增强的SRED算法:E-SRED.仿真实验验证了E-SRED算法在保持路由器队列稳定性以及使队列快速收敛方面对SRED算法都有一定的提高.     

Transient analysis of multi-server queues with Markov-modulated Poisson arrivals and overload control

This paper studies the transient behavior of a Markov-molulated Poisson arrival queue under overload control. The queue has finite or infinite buffer capacity with multiple exponential servers. A Markov-modulated Poisson process is used to represent an aggregated voice or video packet arrival process in integrated service networks. By overload control, we mean to properly adapt the arrival process once the buffer contents exceed a designated level. The probability distribution of queue length as a function of time is obtained. The temporal effect of the overload control is measured in two forms. While in overload, we measure the amount of time for the queue to fall into underload. While in underload, we measure the amount of time for the queue to rise to overload. A proper design of the control will not only reduce the fall time but also increase the rise time. We also explore the transient queueing behavior as affected by time stochastic properties of the underlying Markov chain for the arrival process.     

Analysis of a finite-capacity M/G/1 queue with a resume level

In order to model the buffer pool behavior in a data communication component, an M/G/1/K queue where input is shut down when the queue size (number of messages) attains K until it decreases to a specified level is analyzed. By use of semi-Markov process approach, the queue length distribution at an arbitrary time is found, and the resultant performance measures (utilization, loss probability, and mean response time) are computed.