【摘要】：網(wǎng)絡(luò)演算是一種用于計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保證分析的理論。自從誕生于上世紀(jì)九十年代初,網(wǎng)絡(luò)演算理論引起了越來越多研究者的關(guān)注和興趣。通過引入最小加代數(shù),網(wǎng)絡(luò)演算理論可以將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成易于分析的模型。相較于經(jīng)典的排隊論,網(wǎng)絡(luò)演算更適合于用來分析現(xiàn)代的因特網(wǎng)。這是由于排隊論在用于因特網(wǎng)性能分析時遇到的許多困難和難題在隨機網(wǎng)絡(luò)演算理論中可以被克服,例如因特網(wǎng)中流量的重尾及長程相關(guān)的特性就很難用排隊論來建模。網(wǎng)絡(luò)演算有兩個分支:確定型網(wǎng)絡(luò)演算和隨機網(wǎng)絡(luò)演算。確定型網(wǎng)絡(luò)演算能夠提供確定的服務(wù)質(zhì)量保證,但往往會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源利用率低下。隨機網(wǎng)絡(luò)演算提供一定概率服務(wù)質(zhì)量保證,相比確定型網(wǎng)絡(luò)演算可以很大程度的提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率,因此得到了更多研究者的關(guān)注。雖然近些年來隨機網(wǎng)絡(luò)演算的研究取得了非常大的進展,但其中仍然存在著一些非常關(guān)鍵并且非常具有挑戰(zhàn)性的難題亟待解決,例如丟包分析以及對于多服務(wù)系統(tǒng)的分析等等。本文正是針對這其中的一些難題進行研究,并且將隨機網(wǎng)絡(luò)演算理論分析方法應(yīng)用到一些新的領(lǐng)域。本文首先對隨機網(wǎng)絡(luò)演算理論進行研究,對其做了一些擴展,使其可以用于分析更多的性能參數(shù)和應(yīng)用于更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)場景,包含兩個方面的研究。一個方面是基于隨機網(wǎng)絡(luò)演算理論的丟包分析。丟包是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量中一項重要的性能指標(biāo)。然而現(xiàn)有的隨機服務(wù)質(zhì)量保證方面的研究主要集中在時延和積壓等參數(shù)。雖然基于確定型網(wǎng)絡(luò)演算的丟包分析已經(jīng)取得了一定的成果,但是基于隨機網(wǎng)絡(luò)演算的丟包分析方面的研究幾乎是空白。由于很難直接利用到達曲線和服務(wù)曲線來直接表示丟包的數(shù)量,本文通過在隨機網(wǎng)絡(luò)演算理論中引入一個新概念——丟包期,通過丟包期的數(shù)量和長度間接的推導(dǎo)出丟包數(shù)量。此外,為了體現(xiàn)出緩存大小對于丟包的影響,我們還在隨機網(wǎng)絡(luò)演算理論中引入了一個丟包因子參數(shù),并且基于此參數(shù)推導(dǎo)出相應(yīng)的丟包邊界。第二個方面是將隨機網(wǎng)絡(luò)演算分析方法擴展到可用于隨機多服務(wù)系統(tǒng)的性能分析。多服務(wù)系統(tǒng)在當(dāng)前各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中越來越常見,如云計算,MIMO技術(shù)等等,然而目前很少有基于隨機網(wǎng)絡(luò)演算的多服務(wù)系統(tǒng)的性能分析成果,特別是當(dāng)服務(wù)是隨機的時候。造成這一局面的原因是目前的隨機網(wǎng)絡(luò)演算中的服務(wù)模型并不適用于隨機多服務(wù)系統(tǒng)的性能分析。引入了一種新的隨機服務(wù)曲線模型,并且證明了其除了具有原有理論體系中的基本性質(zhì)之外,還具有類似到達曲線的疊加性質(zhì),這對于多服務(wù)系統(tǒng)的分析非常關(guān)鍵。本文還將隨機網(wǎng)絡(luò)演算應(yīng)用到了兩個新的領(lǐng)域:云計算以及太陽能發(fā)電系統(tǒng)。首先將隨機網(wǎng)絡(luò)演算應(yīng)用于云計算中的響應(yīng)時間分析。云計算是一種新的基于因特網(wǎng)的計算方式,通過這種方式,共享的硬件和軟件資源可以作為服務(wù)按需的提供給計算機和其它設(shè)備。相對于隨機網(wǎng)絡(luò)演算中的隨機流量模型和隨機服務(wù)模型的概念,我們針對云計算相應(yīng)的提出了隨機任務(wù)請求到達模型以及隨機云計算資源模型�；谶@些模型以及前面關(guān)于多服務(wù)系統(tǒng)研究的一些結(jié)論,我們推導(dǎo)出了作為云計算SLA中一個關(guān)鍵性能指標(biāo)——響應(yīng)時間的邊界。并通過分析一個云計算實例表明了此分析方法相對于傳統(tǒng)的排隊論分析方法具有適用性廣及復(fù)雜度低等優(yōu)點。將隨機網(wǎng)絡(luò)演算應(yīng)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的性能分析中。作為一種干凈的可再生新能源,太陽能的應(yīng)用越來越廣泛,其中一個重要的應(yīng)用就是太陽能發(fā)電。在本文中,我們分析了太陽能發(fā)電系統(tǒng)中剩余電能、供電缺口以及損失電能三個性能指標(biāo)的邊界。由于這些性能指標(biāo)有著不同的特點,我們對其中每一個指標(biāo)都提出了一對隨機發(fā)電模型和隨機電能需求模型,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了它們的隨機性能邊界。本文在隨機網(wǎng)絡(luò)演算的理論和應(yīng)用方面都進行了一些探索,其分析方法可在云計算及太陽能發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域應(yīng)用,文中一些相關(guān)分析結(jié)果對于云計算中服務(wù)器的部署和太陽能發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)劃能夠提供指導(dǎo)。
【圖文】：

圖 3-4 單輸入單服務(wù)仿真模型SimEvents 中數(shù)據(jù)是由被稱為實體的虛擬的單位表示的，這里我們用一個實體代表一個分組，并且每個分組的長度一樣。圖 3-4 中第一個模塊是用來產(chǎn)生分組的，，對應(yīng)圖 3-1 中的輸入流；第二個模塊是用于存放積壓的，對應(yīng)圖 3-1 中的緩存隊列；第三個模塊對應(yīng)于圖 3-1 中的服務(wù)節(jié)點；第四個模塊用于接收輸出流。然而，按照SimEvents 的工作機制，當(dāng)緩存模塊中的空間被占滿時，它會向前面的數(shù)據(jù)發(fā)生模塊發(fā)送一個信號，使其停止產(chǎn)生數(shù)據(jù)。即 SimEvents 中默認(rèn)是不會因為緩存溢出而丟包的，這和我們在 3.2 中提到的丟包發(fā)生的原因產(chǎn)生了沖突。為此，我們通過利用定時器及緩存隊列模塊，間接的實現(xiàn)了緩存溢出丟包的功能，如圖 3-5 所示。

圖 3-4 單輸入單服務(wù)仿真模型SimEvents 中數(shù)據(jù)是由被稱為實體的虛擬的單位表示的，這里我們用一個實體代表一個分組，并且每個分組的長度一樣。圖 3-4 中第一個模塊是用來產(chǎn)生分組的，對應(yīng)圖 3-1 中的輸入流；第二個模塊是用于存放積壓的，對應(yīng)圖 3-1 中的緩存隊列；第三個模塊對應(yīng)于圖 3-1 中的服務(wù)節(jié)點；第四個模塊用于接收輸出流。然而，按照SimEvents 的工作機制，當(dāng)緩存模塊中的空間被占滿時，它會向前面的數(shù)據(jù)發(fā)生模塊發(fā)送一個信號，使其停止產(chǎn)生數(shù)據(jù)。即 SimEvents 中默認(rèn)是不會因為緩存溢出而丟包的，這和我們在 3.2 中提到的丟包發(fā)生的原因產(chǎn)生了沖突。為此，我們通過利用定時器及緩存隊列模塊，間接的實現(xiàn)了緩存溢出丟包的功能，如圖 3-5 所示。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.01

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 楊鋒;彭勤科;徐濤;;基于隨機網(wǎng)絡(luò)的在線評論情緒傾向性分類[J];自動化學(xué)報;2010年06期

2 王智 ,TB春蓮;隨機網(wǎng)絡(luò)解析算法軟件GERTE系統(tǒng)的研制開發(fā)[J];北京航空學(xué)院學(xué)報;1988年02期

3 姚恒聲，梅文榮;用隨機網(wǎng)絡(luò)模型研究固相顆粒的損害[J];西安石油學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1994年04期

4 陳長英;楊秀紅;宋棟;徐明;;隨機網(wǎng)絡(luò)編碼理論及其在無線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J];信息技術(shù)與信息化;2009年06期

5 王俊義;;隨機網(wǎng)絡(luò)編碼對文件共享的增益[J];計算機工程與應(yīng)用;2009年04期

6 王丹;夏俊;;一種抗拜占庭攻擊的隨機網(wǎng)絡(luò)編碼[J];網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用;2013年03期

7 欽健;楊白薇;李鷗;;基于WSN的隨機網(wǎng)絡(luò)編碼跨層研究[J];計算機工程;2010年03期

8 喻建平,李漢兵,程時端,謝維信;點度精確的隨機網(wǎng)絡(luò)模型[J];計算機工程與應(yīng)用;2002年18期

9 ;[J];;年期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 羅超;面隨機網(wǎng)絡(luò)演算的理論及應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 盧佳華;基于隨機網(wǎng)絡(luò)演算的高速鐵路無線網(wǎng)絡(luò)性能評估[D];北京交通大學(xué);2017年

2 李旭東;隨機網(wǎng)絡(luò)的等差增長模型研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2007年

3 陳敏;管理決策中隨機網(wǎng)絡(luò)的多元統(tǒng)計信息表示[D];北方工業(yè)大學(xué);2011年

4 張婕;基于隨機網(wǎng)絡(luò)演算的802.11協(xié)議性能分析[D];華中科技大學(xué);2013年

5 田德朝;隨機網(wǎng)絡(luò)模型分離[D];東北師范大學(xué);2011年

6 李瑩;基于隨機網(wǎng)絡(luò)演算的高速鐵路無線網(wǎng)絡(luò)性能評估[D];北京交通大學(xué);2015年

7 張曼;應(yīng)用隨機網(wǎng)絡(luò)對SARS在北京傳播規(guī)律的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2007年

8 蔣文婷;無線通信系統(tǒng)的隨機網(wǎng)絡(luò)演算分析[D];北京郵電大學(xué);2014年

9 張珍珍;基于隨機網(wǎng)絡(luò)演算的無線機會調(diào)度性能分析[D];廣西大學(xué);2012年

10 邢樹海;隨機網(wǎng)絡(luò)在土木施工中的應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2003年

本文編號：2543661