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研究生:范文岡
研究生(外文):Fan, Venngan
論文名稱:ATM網路選徑機制之研究
論文名稱(外文):Research on ATM QoS Routing
指導教授:張時中張時中引用關係
指導教授(外文):Shi-Chung Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1997
畢業學年度:85
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:非同步傳輸模式傳送源選徑虛路徑連結服務品質及等使用率刪除法先延遲再遺失率優先找尋法庫存資料庫
外文關鍵詞:Asynchronous Transfer Modesource routingvirtual path connectionQoS and Equal Utilization Elimination HeuristicGreed Delay Loss Heuristicinventory database
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非同步傳輸模式(ATM)是一個多工及交換的高速網路通訊技術。它建立多
個虛擬通道(VCC)來提供使用者連結導向的服務。當使用者要互相傳送資
料時,必須先建立一條專屬他們的虛擬通道,一直到傳輸結束為止。使用
者使用虛擬通道來傳送語音、數據和視訊等多媒體資料。由於每種資料傳
輸的服務之特性不同,ATM網路透過統計多工的方法來動態分配頻寬,以
滿足各使用者服務品質需求。因此要如何來找尋一條滿足使用者服務品質
需求的虛擬通道路徑是一個重要且具挑戰性的課題。資料傳輸的歷程可以
分為通話建立、通話維持、以及通話釋放三個控制過程。通話建立過程包
含虛擬通道之路徑選擇、資源的預約與保留以及交換機選徑表設定等。通
話維持過程則需要對正在傳送中的通話作檢測,以防止不正常的狀況發生
。通話釋放的過程需要把通話的資源釋放、以及更改交換機選徑表等。這
些都是屬於選徑機制所需研究的範圍。由和使用者直接相連的發話交換
機(source node)來作為路徑選擇決策主體的選徑方法,稱之為傳送源選
徑。本論文選擇以傳送源選徑機制為核心來發展適和它的功能模型並加以
探討之。本論文所討論的主題有:1.傳送源選徑模型的建立。本論文,藉
由虛擬路徑、QoS、階層式選徑的觀念引導,提出了傳送源選徑方式的QoS
選徑機制。在連結建立的過程,本論文建構出通話建立過程的各功能模組
,包括有QoS的轉換、選取路徑計算、VPC通話許可管制(Call Admission
Control)、以及負責和網路各交換機溝通的控制訊息模組等。透過QoS選
徑模型的建立,我們可對ATM QoS選徑機制有全面性的瞭解。之後,我們
將針對模型中的選取路徑計算以及控制訊息兩部份有深入的探討。2.選徑
決策演算法的發展。選取路徑計算的功能在於如何選擇適合的路徑來滿足
使用者需求。本論文採用使用者需求中的封包單元延遲和封包單元遺失率
兩個QoS參數,來作為選徑的考量。此外,本論文亦提出了最小虛擬路徑
段數(Minimum Hop, MH)和網路平均負擔(Load Balance, LB) 兩個網路最
佳化目標。並將使用者需求和網路最佳化目標兩者結合,來作為選徑的整
體考量。對於這個選徑最佳化的問題,我們可透過混合整數線性規畫(
MILP)的方法來建立其數學模型。由於此類問題屬於NP-Complete的問題類
型,為了加快路徑搜尋的速度,本論文針對LBRP(Load Balance Routing
Problem)的問題提出兩個啟發式演算法,稱之為QEUE(QoS and Equal
Utilization Elimination Heuristic)以及GDL(Greed Delay Loss
Heuristic)演算法。並且透過複雜度分析以及電腦模擬,來證實我們所提
出的啟發式演算法有不錯的執行效率。3.ATM連結控制通訊規約的研討。
連結的建立過程是需要整合使用者─網路(UNI)以及網路─節點(NNI)兩個
介面。首先,我們會簡介目前在ATM網路上現有的控制規約,包括了UNI和
NNI兩個部份。之後,本論文就先前所提出的傳送源選徑模型來構想出適
合的控制訊息規約包括了訊息傳遞時序,以及狀態轉換圖的部份。4.網管
系統選徑雛形之實作結果。本論文最後是將先前所提出的選徑機制發展在
網管實驗平台上。本實驗網路所使用的ATM交換機為Fore ASX-200的交換
機機型。藉由整合各功能介面,我們發展使用者圖形介面(GUI)以及ATM選
徑服務器於網管系統主機上。其中,選徑服務器的角色可以用來模擬一個
發話交換機來接受連結建立和釋放的需求。選徑服務器透過其他子計畫的
介面取得網路的狀況,為使用者來找尋最合適的路徑。並且透過Fore代理
者(agent)和每個交換機溝通來建立或釋放通話。當然,未來我們會把ATM
選徑服務器放在每一個ATM交換機上來確實落實傳送源選徑的機制。

Asynchronous transfer mode(ATM) network provides connection-
oriented service for user through virtual channel connections.
Network users use virtual channels to transport multimedia
traffic such as voice, data and video, etc. As users communicate
with each other, virtual channels pertain to them must be set
up. Because traffic characteristics are different, how to select
a virtual channel route according to user-specified quality-of-
service(QoS), is a research topic of importance and challenge.
The lifetime of a data transmission can be categorized into
three parts, call setup, call maintenance, and call release. The
process of call setup includes route choice of virtual channel,
reservation of resource, and routing table setting at each
switch. In the process of call maintenance, the condition of a
transmitting call is checked to avoid the occurrence of abnormal
states. The call release process releases the occupied resources
and updates routing tables at the end of a call. All these three
are in the research scope of routing mechanism. A routing
mechanism where the first switch connected to the user is used
as the routing decision body is called source routing. In this
thesis, we study and design an ATM source routing mechanism.
Main efforts are summarized as follows: 1. Model Construction
for source routing By introducing the concepts of virtual path,
QoS and hierarchical routing, we propose a QoS source routing
mechanism. Functional blocks of call setup procedure include QoS
translation, route selection computation, VPC call admission
control, and signaling among ATM switches. The establishment of
the QoS routing model renders us a global view of ATM QoS
routing. 2. Development of route selection algorithm In this
thesis, we consider two QoS parameters, end-to-end cell delay
and cell loss ratio, as user-required routing metrics. In
addition, Minimum Hop(MH) and Load Balance(LB) are taken as
objectives of routing. Under the given QoS constraints and
optimization objective, we formulate the route selection
problems into mixed integer linear programming problems(MILP).
We focus on solving the Load Balance Routing Problem(LBRP) and
propose two heuristic algorithms: QoS and Equal Utilization
Elimination(QEUE) Heuristic and the Greed Delay Loss(GDL)
Heuristic. Both computational complexity analysis and computer
simulation indicate computational efficiency for our proposed
algorithms. 3. Discussion of ATM connection control protocol The
process of connection setup needs integration between User-
Network interface(UNI) and Network-Node interface(NNI). We first
introduce the signaling protocol of ATM forum. We then propose a
preliminary control protocol suited for source routing
mechanism, including message passing timing and state transition
diagrams.4. Implementation on an ATM network management system(
NMS)We implement our proposed source routing mechanism in an ATM
experimental network which has two Fore ASX-200 ATM switches. We
develop a Graphic User Interface(GUI) and an ATM routing server
at network management host. A routing server is designed to
emulate a source node that handles call setup and release
requirement. The server gets network status by interfacing with
other network monitoring and control function modules. It
chooses the suitable route for a user, and sets up or releases a
call through the Fore agent. In the future, we will put the ATM
routing server in each ATM

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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