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5.考虑网络性能的相关研究 黄宁 2012-3-15 性能 Performance: 对网络而言，指其完成传输功能的服务能力度量，因而是可靠性考察的内容 Characteristics 指具体特性，因而当前说“性能决定功能”：比如河水有流动的性能，因而可以推动水车，完成磨面的功能 考虑网络性能的相关研究 考虑性能则意味着从更高的层面考察网络的可靠性，其决定因素一下扩充了很多，一些在拓扑方面（连通性）方面可以忽略的因素现在成为影响因素很大的必须考虑的因素： 连通性目前考察的因素：拓扑结构；节点失效（含自然失效和攻击）；带宽（容量）；吞吐量（负载）；路由的初步抽象（节点流量分配）；---已经很复杂 性能方面需要考察的因素：流量的动态性和随机性（由数据包拆分和路由算法决定）；各节点信息处理的时延和信息量的变化；业务加载的动态性---已经超出了解析表达能力，尚无一个坚实的理论能处理 考虑网络性能的相关研究 当前处理方法：一般都要剥离节点失效，主要针对网络物理层/拓扑层正常工作进行： 性能的解析计算—初步，较浅，且只能适用于确定性网络 基于试验方法的性能考量 基于内过程仿真的性能考量—可以统一考虑 性能的解析计算 目前只能针对确定性的、简单的网络：典型代表：AFDX网络 通过流量整形、冗余、实时调度和虚链路等机制保证高可靠性 性能的解析计算 关于更细致的AFDX网络介绍可参考： Architecting ARINC 664, Part 7 (AFDX) Solutions，Author: Ian Land and Jeff Elliott AFDX/ARINC 664 664 Protocol Tutorial, System computer Corp. 性能的解析计算 端端时延：指数据包从网络入口点发送第一个位到最后一位到达网络出口点所需要的传输时间。包括三个部分：终端系统处理时延、链路传输时延和交换机时延。 基于轨迹法的端端时延 轨迹法是近些年学者在研究AFDX网络端到端时延上界时提出，其思想是基于最坏情况下包的传输轨迹下的时延，它假设数据在通过每个交换机时都是最忙的，并且是最后一个通过交换机。 基于轨迹法的端端时延 参考文献： Bauer, Henri ; Scharbarg, Jean-Luc2; Fraboul, Christian. Worst-case end-to-end delay analysis of an avionics AFDX network[C]. Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition. 2010:8-12. Bauer, Henri; Scharbarg, Jean-Luc; Fraboul, Christian. Improving the Worst-Case Delay Analysis of an AFDX Network Using an Optimized Trajectory Approach[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2010,26(7):42-47. 吕堂祺，AFDX网络的时延解析评估方法与试验分析，2011年北航硕士论文 基于排队论的端端时延 排队论(Oueueing system)是运筹学的一个重要分支，它主要研究由于顾客的到达和离开以及服务台的工作和休假，而引起的队伍的积累和消散问题。从二十世纪初Erlang开创性地对通讯流进行研究至今，经典的排队理论己被历代数学家充分地发展和研究。 基于排队论的端端时延 排队论曾对数据交换技术的提出起到了重要的理论指导作用。但是在通信网络分析中并没有得到充分的应用，主要原因： （1）排队论只适用于FIFO和固定优先级的简单调度节点，很难应用于常见的节点调度类型，如GPS，EDF等； （2）对于单个节点较为有效，难以用于多个节点的网络情形，通常只能采取直接相加的方法计算服务性能； 基于排队论的端端时延 但是在AFDX网络中，由于AFDX网络结构简单，一般交换机节点调度算法都是采用FIFO，并且数据流从AFDX网络终端出来时经过流量整形，因此数据流到达交换机时服从一定的分布，因此可以采用排队论方法对AFDX网络性能参数进行解析计算。 根据AFDX网络的配置，输入相应的信息，包括：交换机个数、通过缓冲区的虚拟链路的个数、高优先级缓冲区大小、低优先级缓冲区大小和选择需要计算的虚拟链路的编号；然后即可计算虚链路的时延 参考文献 Kendall D G. Some Problems in the theory of queues[J]. Journal of Royal Stati