基于网络演算的随机型网络延时模型的研究与仿真

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1、摘要网络控制系统是指通过实时网络形成闭环的反馈控制系统，网络控制系统将不同地域的监控计算机、控制器、智能I／O设备等分布对象通过网络连接起来，网络控制系统具有布线少、诊断和维护方便、系统灵活的特点。但是网络的引入带来了信息传输延迟和信息丢失等问题，对网络控制系统性能产生重要影响的因素是点到点的延时，延时会使系统性能降低甚至不稳定。网络控制系统中的信源和服务分为确定型和随机型两种，因此网络延时也分为确定延时和随机延时。利用随机型网络演算理论分析延时能更好的利用统计复用，提高资源利用率。本文着重分析优先

2、级调度下，随机型业务流进入就绪队列等待服务器空闲的延时，对如何构建随机型业务流模型进行了探讨，采用gSBB(广义型随机界限的突发性)模型描述随机型业务流，并以常见的泊松业务流为例，推导出了严格优先级调度下两个泊松业务流在带宽瓶颈限制下的延时估算公式。同时，对NS2进行扩展编程，添加了泊松业务流应用程序和严格优先级调度队列，然后利用NS2仿真平台，在有带宽瓶颈的节点下，对两个不同优先级泊松业务流的传输进行仿真，并分析它们的延时，得出统计结果，与理论分析作比较。关键词：随机型业务流，泊松业务流，延时，g

3、SBB模型，随机型网络演算AbstractABSTRACTNetworkControlSystemfNCS)isakindoffeedbackcontrolsystemwhereinthecontrolloopsareclosedviathecommunicationnetwork．Informationandcontrolsignalsareexchangedbetweenspatiallydistributedsystemcomponents，likesupervisorycomputers，c

4、ontrollersandintelligentI／Odevices(e．g．，smartsensorsandactuators)whichmadetheNCShavetheprimaryadvantagesofreducedsystemwiring,easeofsystemdiagnosisandmaintenance，andincreasedsystemagility．InNCS，certainissuesneedtobeaddressed，includingtimedelaysandinfor

5、mationlossandetc．ThefactorwhichplaysanimportantroleontheperformanceofNCSistimedelays，whichCanleadtosystemperformancedegradationandevensysteminstability．BothofthetrafficsandtheserviceguaranteesinNCSCanbedividedintodeterministicandstochastic，SOdoesthedel

6、aytimesofflowsinNCS．StochasticnetworkcalculusCanreapthebenefitsofstatisticalmultiplexing,whichCanresultinahighutilizationofnetworkresources．Thisarticlemainlyanalysesthetimedelaysofwaitingforwhentheserverisidleafterastochastictrafficflowentersintoaready

7、queue．Itisdiscussedthathowtostructurethemodelofstochastictraffic，andgSBB(generalizedstochasticallyboundedburstiness)modelisadopted．TakethecommonPoissontrafficasanexample，thedelayestimatingformula,ofwhichtwoPoissontrafficflowspassingtroughabandwidth-lim

8、itednodeundertheschedulingbypriorities，isderived．ThemodulesofNS2areextended，byaddingPoissontrafficgeneratingprogramandSPqueues．ThensimulationiScardedoutonNS2thattwoPoissontra伍Cflowspassingtroughabandwidth-limitednodeundertheschedulingby