[00640586]现代通信中面向连接网络服务新技术研究

(1)任务来源：于2010年秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目项目名称：现代通信中面向连接网络服务新技术研究项目编号：201001A066。(2)应用领域和技术原理：随着网络中多媒体数据的增加，用户对带宽及网络服务质量要求逐步提高。这对传统的以单一信息为基础的计算机通信网络理论提出了新的挑战，同时也对计算机网络的性能评价与分析提出了新的要求。该项目以离散时间排队理论为基础，依据面向连接网络的运作机制，建立了带有启动机制延迟休假的排队模型。基于排队模型的理论分析，并结合数值例子与仿真实验，对面向连接网络服务的性能做了系统的研究。首先，针对网络中用户触发事务的无后效性，建立了带有启动实施/关停延迟/关停实施的Geom/G/1排队模型。给出了稳态下信元的平均响应时间等性能指标。通过数值例子和仿真实验，进一步解释和验证了面向连接的系统性能指标与系统参数的关系。其次，引入成批到达机制，建立了带有启动实施/关停延迟/关停实施的Geomξ/G/1排队模型。在批量大小服从一般分布的前提下，给出了排队系统的性能指标。针对信元到达过程的突发性，作为特例，设批量大小ξ服从Pareto分布，导出了稳态下到达呈现突发性的信元的平均响应时间等性能指标的解析式。通过数值例子和仿真实验进一步说明并验证了突发性对面向连接网络服务的性能指标的影响。最后，针对信元间的相依性与突发性，将到达过程推广到了D-BMAP，建立了相应的D-BMAP/G/1排队模型。提出并证明了具有一般休假的D-BMAP/G/1分解定理，导出了稳态下到达过程具有相依性与突发性的信元的平均响应时间等性能指标的解析式，并通过数值例子进一步说明了数据的相依性对面向连接网络服务性能指标的影响。(3)性能指标：针对网络服务的业务流量分类，每一类数据都给出相应的随机过程进行刻画，依据面向连接网络服务的运作机制，建立了一套系统的，具有递进关系的，带有启动机制延迟休假的离散时间排队模型，并且在模型中引入了带有“延迟释放”策略的新算法。得到了信元的平均响应时间、面向连接网络服务的建立(释放)比率、面向连接网络服务的有效利用率、面向连接网络服务的闲置比率等性能指标的解析式。(4)与国内外同类技术比较：随着网络服务的迅速发展，满足日益增长的QoS要求成为当前网络新技术研究的重要课题。该项目所提出的面向连接网络服务新技术可以直接应用于无线城域网、无线传感器网络的节能策略等研究中。在国内，华南理工大学秦宇等基于现实网络业务流呈现自相似的特点，利用矩阵几何解方法研究了多服务台和有限缓存空间下的网络排队系统性能。燕山大学田乃硕系统地研究了各种带有休假的排队模型，为网络业务的“无后效数据”和“单类突发不相关数据”的系统性能分析提供了理论依据。金顺福完成了针对一类具有一般休假D-BMAP/G/1排队系统的分解定理的证明为网络业务为“多类突发相关数据”的系统性能分析提供了理论依据。清华大学牛志升教授等人围绕网络服务新技术的热点问题，进行基础的和前瞻性的研究工作。(5)成果的创造性、先进性：提出带有“延迟释放”策略的面向连接网络服务的新算法，该算法针对现代网络中的短数据、突发数据及相关数据，为避免网络连接过程与释放过程之间的频繁切换，启动一个延迟释放定时器。建立基于新算法的排队模型，给出新算法性能指标的理论分析与仿真分析结果，设计新算法中系统参数的优化设置方案。综合考虑系统性能和用户性能，构造合理的成本函数，提出系统参数的优化设置方案。(6)实际意义：该项目提出了一种面向连接网络服务性能分析的新算法，给出了信元的平均响应时间等性能指标的解析式。为系统优化提供一些理论依据，并为已有算法的改进及新算法的提出奠定了理论基础。(7)推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见：综合运用解析方法，给出面向连接网络服务的性能指标解析式。对面向连接网络服务完成更详尽的仿真，进一步分析突发性与相依性对面向连接网络服务的性能指标的影响。折衷考虑理论模型与实际数据之间的关系，去掉不合理假设的同时，不失模型的可解性。