基于流體模型的網(wǎng)絡(luò)性能分析方法.pdf

1、近幾年來Internet發(fā)展的速度和規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)出乎人們的意料之外，面對(duì)紛繁復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，我們?cè)絹碓诫y以掌握網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)及運(yùn)轉(zhuǎn)情況。因此現(xiàn)階段亟需一種切實(shí)有效的網(wǎng)絡(luò)性能分析手段，來幫助廣大的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者和運(yùn)營商們更好地了解網(wǎng)絡(luò)性能。
　　本文首先簡(jiǎn)要地介紹了網(wǎng)絡(luò)仿真模型的分類，分析了目前最常用的包模型存在的問題，并指出引入流體模型的必要性。之后本文介紹了網(wǎng)絡(luò)中常用擁塞避免技術(shù)：尾部丟棄(TD)與早期隨機(jī)丟棄(RED)；然后還介紹了常用的

2、擁塞管理技術(shù)：先進(jìn)先出隊(duì)列(FIFO)、優(yōu)先隊(duì)列(PQ)與加權(quán)公平隊(duì)列(WFQ)，并探討了不同隊(duì)列技術(shù)與流體模型中連鎖反應(yīng)的關(guān)系。
　　接下來本文主要探討了流體模型的兩種實(shí)現(xiàn)方式：基于時(shí)間驅(qū)動(dòng)的連續(xù)系統(tǒng)和基于事件驅(qū)動(dòng)的離散系統(tǒng)。在這兩種系統(tǒng)中，筆者均對(duì)其調(diào)度策略進(jìn)行了擴(kuò)展使其能夠支持WFQ與PQ。
　　本文先對(duì)基于流體模型的連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，采用隨機(jī)微分方程對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的TCP流和路由器中的主動(dòng)隊(duì)列管理(AQM)進(jìn)行建模，

3、并將該方程組轉(zhuǎn)化為一系列可解的微分方程，最后采用C++對(duì)該系統(tǒng)建模并實(shí)現(xiàn)，并把系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與OPNET作了對(duì)比，驗(yàn)證了其可行性與正確性。
　　然后，本文分析了基于流體模型的離散系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)方式。離散系統(tǒng)模型的主要難題是FIFO端口事件的處理，筆者將其歸納為四種互斥情況并逐個(gè)進(jìn)行分析。為了進(jìn)一步提高仿真效率，可以考慮在流體模型中對(duì)路由協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)化，于是筆者介紹了路由協(xié)議簡(jiǎn)化的方法。
　　最后筆者建立了網(wǎng)絡(luò)通用仿真平臺(tái)

4、FMSimulator(Fluid Model Simulator)集可視化構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、路由?jì)算與快速網(wǎng)絡(luò)仿真的功能于一體，其內(nèi)部仿真模塊的實(shí)現(xiàn)采用的是基于流體模型的離散系統(tǒng)。
　　為了驗(yàn)證FMSimulator仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者設(shè)計(jì)了6個(gè)節(jié)點(diǎn)的小網(wǎng)與26個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)兩個(gè)場(chǎng)景，分別對(duì)其仿真，并在相同場(chǎng)景下與OPNET的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)MSimulator仿真結(jié)果與OPNET一致，而且在相同場(chǎng)景下FMSimula