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J4 ›› 2011, Vol. 33 ›› Issue (2): 17-22.doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2011.

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基于双子代数理论的网络建模与分析

樊葆华,张鹤颖,窦文华   

  1. (并行与分布处理国防科技重点实验室,湖南 长沙 410073)
  • 收稿日期:2009-05-25 修回日期:2009-11-12 出版日期:2011-02-25 发布日期:2011-02-25
  • 通讯作者: 樊葆华 E-mail:fanbaohua@nudt.edu.cn
  • 作者简介:樊葆华(1977),男,内蒙古呼和浩特人,博士生,研究方向为计算机网络建模、计算机网络性能分析等。张鹤颖(1976),女,陕西西安人,博士, 副研究员,研究方向为计算机网络拥塞控制、互连网络等。窦文华(1946),男,山西平定人,教授,博士生导师,研究方向为高速网络互连、计算机体系结构等。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(60603064,60633050)

District,Changsha,Hunan 410073,P.R.China Network Analysis Based on the Dioid Theory

FAN Baohua,ZHANG Heying,DOU Wenhua   

  1. (National Laboratory for Parallel and Distributed Processing,Changsha 410073,China)
  • Received:2009-05-25 Revised:2009-11-12 Online:2011-02-25 Published:2011-02-25

摘要:

本文研究了双子代数尤其是极大代数理论在计算机网络建模与性能分析中的应用。采用极大代数分析了令牌桶的输入输出特性,得到了(b,ρ)令牌桶在极大代数下的状态空间方程组与传输矩阵;提出了基于极大代数的网络演算,定义了极大到达曲线与极大服务曲线,利用这两个概念得出了极大代数下有关延迟以及输出流突发性的定理。最后采用基于极大代数的网络演算对非抢占优先级多路复用以及保证速率服务器两个模型进行了分析,得出了两种模型各自在极大代数网络演算下的服务曲线。本文还把基于极大代数的网络分析方法与基于极小代数的分析方法进行了比较,阐明了基于极大代数方法的优点与适用场合。

关键词: 极大代数, 网络演算, 令牌桶, 到达曲线, 服务曲线

Abstract:

We study the application of the dioid theory especially maxplus algebra in computer network analysis. The IO characteristics of a discrete token bucket is analyzed under the maxplus algebra. Moreover we obtain the (b,ρ) token bucket’s transfer matrix and state space equations under the maxplus algebra, we also propose a framework of maxplus network calculus and give the definition of the maxplus arrival curve and the maxplus service curve. On the basis of these two concepts, we prove the theorems about the delay and the burst of output flow. And finally, we give the application of maxplus network calculus in network analyisis, we use the nonpremptive priority node and the Guaranteed rate server as our analyzing objects and obtain their maxplus service curves respectively. We also compare our results to the minplus network calculus and show the advantages of maxplus based network analysis.

Key words: maxplus algebra;network calculus;token bucket;arrival curve;service curve