0.1 本书的读者对象 1
前言 1
0.2 本书的组织结构 2
0.2.1 第1部分：通信网络流量管理 2
0.2.2 第2部分：QoS和流量控制 3
0.2.3 第3部分：业务流量特征 3
0.2.4 第4部分：排队理论 4
0.2.5 第5部分：阻塞检测与控制 4
0.2.6 第6部分：路由选择和网络设计 4
0.2.7 第7部分：综合篇 5
0.3 致谢 5
1.1 电路交换、分组交换和信元交换的历史 8
1.1.1 电话交换网络的诞生 8
第1部分 通信网络流量管理 8
第1章 综述 8
1.1.2 面向话音的数字电路交换技术 9
1.1.3 分组交换 9
1.1.4 面向连接和面向无连接协议 10
1.1.5 成本低廉的局域网络互联 10
1.1.6 定长分组：信元 11
1.2 QoS和业务流量管理基本概念 11
1.2.1 IP和ATM：异同点 11
1.2.2 计算机通信网络中的到达和服务 12
1.2.3 端到端性能：吞吐量和响应时间 13
1.3.1 Internet工程研究组 14
1.3.2 国际电信联盟 14
1.3 IP和ATM标准源 14
1.3.3 ATM论坛 15
1.4 小结 16
1.5 参考文献 16
第2章 电路交换和分组交换网络综述 17
2.1 电路交换 17
2.1.1 时分复用 17
2.1.2 TDM复用等级 18
2.1.3 交换连接的信令机制 19
2.2.1 无连接数据推进和路由选择 21
2.2 面向无连接分组交换 21
2.2.2 IP数据报格式 22
2.2.3 路由互联网络基本术语 24
2.2.4 路由设备结构 25
2.3 面向连接的分组交换 26
2.3.1 标记交换 27
2.3.2 ATM信元 28
2.3.3 MPLS标记 29
2.3.4 虚连接的特点 29
2.4 小结 30
2.5 参考文献 30
3.1.1 带宽和链路层容量 31
3.1 带宽、容量、瓶颈、吞吐量和效率 31
第3章 容量、吞吐量和流量等级 31
3.1.2 瓶颈和路径容量 33
3.1.3 路径的容量和吞吐量 33
3.1.4 链路层效率 34
3.1.5 分组数据的传输效率 34
3.1.6 电路数据的传输效率 36
3.2 信源业务量特征 37
3.2.1 峰值速率和平均速率 37
3.2.2 突发度和信源活动概率 38
3.2.3 突发持续时间 38
3.2.4 统计复用 39
3.3.1 IP令牌桶算法 40
3.3 业务量参数的度量和监测 40
3.3.2 ATM流量参数 42
3.3.3 ATM漏桶算法 44
3.3.4 令牌桶算法和漏桶算法互操作 45
3.4 小结 46
3.5 参考文献 46
第2部分 QoS和流量控制 50
第4章 通信服务的主观评判 50
4.1 主观理解和服务质量 50
4.1.1 视觉／听觉特性如何影响感知质量 50
4.1.2 协议如何影响人们的主观评判 51
4.2.2 呼损和降质 54
4.2.1 平等的价值 54
4.1.3 主观质量和物理质量 54
4.2 QoS的不平等特性 54
4.2.3 面向连接和面向无连接模型中的质量概念 55
4.3 ATM业务类型和QoS 56
4.4 IP网络中面向QoS的业务 58
4.4.1 尽力传送业务 58
4.4.2 负载可控制业务 58
4.4.3 质量可保证业务 59
4.4.4 差异服务 59
4.5 小结 60
4.6 参考文献 61
5.1.1 参考模型 62
第5章 服务质量定义 62
5.1 服务质量（QoS） 62
5.1.2 影响QoS参数的网络特征 63
5.1.3 应用层QoS 64
5.1.4 延迟变化和链路速率 64
5.2 ATM QoS参数 65
5.2.1 术语和定义 66
5.2.2 信元传送延迟、延迟变化和丢失率 66
5.2.3 ATM网络中动态和预定义QoS 68
5.3 IP QoS参数 69
5.4 请求和描述QoS的方法 69
5.4.1 ATM面向连接的信令 70
5.4.2 IP资源预留（RSVP） 71
5.4.3 RSVP动态广告延迟 73
5.5 ATM和RSVP比较 74
5.6 小结 75
5.7 参考文献 75
第6章 通过流量控制来保证QoS 77
6.1 路由器和交换机的通用QoS结构 77
6.2 接入控制 78
6.2.1 接入控制和调度 78
6.2.2 ATM连接允许控制 79
6.2.3 IP资源预留协议（RSVP） 80
6.3 流量参数控制——监管和成形 81
6.3.2 ATM用法参数控制 82
6.3.1 流量参数控制设置位置 82
6.3.3 业务成形 84
6.3.4 RSVP流量监管和业务成形 85
6.4 小结 87
6.5 参考文献 87
第3部分 业务流量特征 90
第7章 日常生活中的随机现象 90
7.1 概率简介 90
7.1.1 概率论示例 90
7.1.2 例子的答案 91
7.1.3 确定性／随机性建模理念 94
7.2.2 自相似概述 95
7.2 随机过程简介 95
7.2.1 掷骰子试验 95
7.2.3 泊松和自相似过程示例 96
7.3 小结 97
7.4 参考文献 98
第8章 随机流量模型 99
8.1 随机理论 99
8.1.1 集合理论和概率定义 99
8.1.2 概率论与通信 102
8.1.3 排列与组合 102
8.1.4 贝努里试验和贝努里分布 105
8.2 随机变量 105
8.2.2 均值与方差 106
8.2.1 概率密度和概率分布 106
8.2.3 两个随机变量的重要性质 107
8.3 概率论中的极限定理 107
8.3.1 中心极限定理 107
8.3.2 正态分布或高斯分布 108
8.3.3 概率分布尾部概率的Chernoff界 109
8.4 随机过程 110
8.4.1 时间上的随机泊松到达 110
8.4.2 泊松到达间隔的概率分布 112
8.4.3 泊松到达的无记忆性质 113
8.5 小结 114
8.4.4 泊松过程的合并和分离 114
8.6 参考文献 115
第9章 高级流量模型 116
9.1 常用的马尔可夫模型 116
9.1.1 离散时间马尔可夫链 116
9.1.2 连续时间马尔可夫链 120
9.1.3 一个简单的例子——系统的可用性 122
9.2 连续随机过程的性质 124
9.2.1 连续随机变量的统计特性 124
9.2.2 期望、自相关和自协方差 124
9.2.3 功率谱 125
9.3.2 布朗运动和维纳过程 127
9.3 随机游动、布朗运动和自相似过程 127
9.3.1 广义随机游动 127
9.3.3 自相似流量 128
9.4 自相似过程的重要性质 129
9.4.1 离散值的自相似过程 130
9.4.2 自相似过程的特征 130
9.4.3 短期相关和长期相关 130
9.4.4 重尾部概率密度 131
9.5 小结 132
9.6 参考文献 133
10.1.1 通用排队系统模型 136
10.1 排队系统 136
第10章 排队：在队列中等待 136
第4部分 排队理论 136
10.1.2 随机队列和排队系统 137
10.1.3 资源预留和服务策略 138
10.2 排队系统特性 140
10.2.1 流量、稳定性和负载 140
10.2.2 队列长度和等待时间 141
10.2.3 系统结构和策略的影响 141
10.3 排队论在IP和ATM网络中的应用 142
10.3.1 基于排队论的服务质量度量计算 142
10.3.2 网络中复用／交换流量 142
10.3.3 路由器和交换机结构 143
10.3.4 链路层的排队模型 144
10.4 队列服务准则 145
10.4.1 先进先出（FIFO）队列 145
10.4.2 优先级队列 145
10.4.3 加权排队服务准则 146
10.4.4 丢弃门限 149
10.4.5 优先级丢弃门限的性能 149
10.5 小结 150
10.6 参考文献 151
第11章 排队论的基本应用 152
11.1 基本的排队模型 152
11.1.1 排队系统的Kendall表示法 152
11.1.2 生灭过程 153
11.1.3 马尔可夫排队系统的解 154
11.2 电路交换语音网络中的拒绝和排队 157
11.2.1 呼叫尝试的统计模型 157
11.2.2 Erlang拒绝呼叫损失的公式 158
11.2.3 Erlang拒绝呼叫等待的公式 160
11.2.4 多个单独队列和单一共享队列的性能比较 160
11.3 数据流量的缓存区设计 162
11.3.1 缓存区溢出概率模型 162
11.3.2 共享与专用缓存区的性能比较 164
11.3.3 优先级队列的性能 165
11.4.1 话音流量模型 167
11.4 话音和数据的综合 167
11.4.2 话音会话的统计复用 168
11.4.3 话音／数据综合传输的好处 169
11.5 小结 170
11.6 参考文献 170
第12章 中级排队论应用 172
12.1 M/G/1和G/M/1队列 172
12.1.1 M/G/1队列导论 172
12.1.2 M/G/1队列的Pollaczek-Khinchin变换结果 173
12.1.3 忙／闲时段分析法 177
12.1.4 G/M/1队列 178
12.2.1 流体近似 179
12.2 流体近似和等效带宽 179
12.2.2 统计复用增益模型 181
12.2.3 近似的等效带宽 183
12.3 对确定性恒定速率源的复用 185
12.4 小结 188
12.5 参考文献 188
第5部分 阻塞检测与控制 190
第13章 前方交通阻塞 190
13.1 日常生活和网络中的阻塞现象 190
13.1.1 阻塞的特性 190
13.1.2 高峰时间 191
13.1.3 阻塞的时间尺度 191
13.2.1 网络中阻塞的实例 192
13.2 阻塞控制简介 192
13.2.2 开环和闭环阻塞控制 193
13.2.3 阻塞网络中的吞吐量与延迟之间的平衡关系 194
13.3 重传协议 197
13.3.1 定长窗口协议 197
13.3.2 IP的传输控制协议（TCP） 198
13.3.3 TCP的慢启动阻塞控制协议 199
13.4 ATM的适宜比特率（ABR）协议 201
13.4.1 二元模式ABR 202
13.4.2 显式速率ABR 203
13.4.3 虚拟信源／虚拟目的地 203
13.5 流量阻塞控制方法的分类 204
13.6 小结 205
13.7 参考文献 206
第14章 开环阻塞控制 207
14.1 阻塞避免 207
14.1.1 资源分配和接入控制 207
14.1.2 成形器的闭合排队系统模型 208
14.1.3 流量监管和调度的加权公平队列模型 210
14.1.4 实现最小延迟和丢失的缓存区及调度策略设计 212
14.2 选择性丢弃的性能 214
14.2.1 识别低优先级流量 214
14.2.2 丢弃门限性能模型 215
14.2.3 早期／部分分组丢弃（EPD/PPD） 218
14.3.1 策略——回退N步重传和选择性拒绝 219
14.3 固定窗口重传协议 219
14.3.2 基于随机丢失的性能分析 221
14.3.3 多信源争抢下的性能分析 223
14.3.4 随机早期检测 225
14.4 小结 225
14.5 参考文献 226
第15章 闭环阻塞控制 228
15.1 自适应闭环阻塞控制的基本原则 228
15.2 基于速率的控制系统模型 229
15.2.1 简单线性模型 230
15.2.2 吞吐量和延迟 231
15.2.3 实际的线性增加和倍增递减模型 234
15.3 基于窗口流量控制 235
15.4.1 TCP窗口大小对吞吐量的影响 237
15.4 TCP/IP模型 237
15.4.2 离散TCP/IP性能模型 238
15.4.3 缓存容量对性能的影响 240
15.4.4 信源数量对性能的影响 242
15.4.5 ATM上TCP传送：UBR和ABR 242
15.5 小结 243
15.6 参考文献 243
16.1 路由概述 246
16.1.1 交通系统类比 246
第16章 路由及其算法基本概念 246
第6部分 路由选择和网络设计 246
16.1.2 最短路径／最小成本路由算法 247
16.1.3 基于约束的路由算法 248
16.1.4 有趣的流量模型 249
16.2 路由算法 250
16.2.1 背景知识 250
16.2.2 链路状态路由选择和拓扑发现 251
16.2.3 基于约束的路由选择算法 253
16.2.4 IEEE 802.1d桥接协定——扩展树协议 254
16.3 路由选择、流量工程和故障恢复 255
16.3.1 路由可扩展性范式 255
16.3.2 物理层故障恢复 256
16.3.4 分层故障恢复 257
16.3.3 网络层故障恢复 257
16.5 参考文献 258
16.4 小结 258
第17章 路由选择算法 260
17.1 图论基本概念 260
17.1.1 基本术语 260
17.1.2 网络图形的矩阵表示 261
17.1.3 树和扩展树 262
17.2 最短路径算法 263
17.2.1 基本问题 263
17.2.2 Dijikstra算法 263
17.2.3 Bellman-Ford算法 264
17.3.1 基于链路带宽约束 265
17.2.4 分布／集中实现中的相关要素 265
17.3 基于约束的网络路由和设计 265
17.3.2 基于最小割集的最大流量算法 266
17.3.3 流量矩阵约束 267
17.3.4 最小代价网络设计 267
17.3.5 网络故障应对 268
17.4 基于约束的路由和设计算法 269
17.4.1 启发式算法 269
17.4.2 拓扑裁剪 269
17.4.3 显式路由、路由固定和环回 270
17.4.4 次优路由和重置路由 271
17.5 网络的数值计算 272
17.6 小结 275
17.7 参考文献 275
第18章 网络路由设计的性能 277
18.1 排队的网络 277
18.1.1 通用交换和排队模型 277
18.1.2 Jackson网络模型 277
18.1.3 概率密度乘积表示 279
18.2 端到端性能 280
18.2.1 Jackson网络模型中的数学期望 280
18.2.2 延迟变动的累积效应 282
18.2.3 网络中加权公平排队的性能 283
18.2.4 网络路径上不同队列规则的性能比较 284
18.2.5 分层网络（接入／骨干）的性能 285
18.3 分析路由模型 286
18.3.1 单一业务流环境下的对称网络 286
18.3.2 容量和设计考虑 287
18.3.3 对称树形网络 289
18.4 小结 291
18.5 参考文献 291
第7部分 综合篇 294
第19章 流量工程应用 294
19.1 网络扩展性设计 294
19.1.1 IP/ATM混合网络 294
19.1.2 MPLS标记交换路由网络 295
19.1.3 分层骨干／接入网络 296
19.1.4 地址／拓扑总结 297
19.1.5 虚拟路径／信道和堆栈标记 297
19.2 网络规划和设计流程简述 299
19.2.1 网络设计方法／建模的哲理 299
19.2.2 流量／性能的测量 300
19.2.3 可选的网络设计 300
19.2.4 可选网络和技术的分析及仿真 301
19.2.5 网络实践 301
19.3 网络设计工具 302
19.3.1 设计工具的图形化界面 302
19.3.3 网络功能的建模 303
19.3.2 确定设计条件 303
19.3.4 结果的显示和比较 304
19.4 小结 304
19.5 参考文献 304
第20章 实际网络设计 306
20.1 分层网络设计 306
20.1.1 扩展性和分层概念 306
20.1.2 过载业务流和等效随机方法 307
20.1.3 分层网络数值设计 310
20.2 动态路由选择 312
20.2.1 可变业务流量的本质 312
20.2.2 时变非均衡流量下的网络设计 313
20.2.3 动态控制路由算法 314
20.3 最小代价网络设计 316
20.4 小结 317
20.5 参考文献 318
第21章 展望未来 319
21.1 基于事件仿真工具的基本原理 319
21.1.1 事件驱动仿真的基础知识 319
21.1.2 随机数产生 321
21.1.3 多阶爱尔朗的随机数产生 322
21.1.4 自相似过程的仿真 323
21.1.5 样本平均和置信区间 324
21.1.6 达到相当可信度的仿真次数 326
21.2 构建业务量模型 327
21.2.1 确定事件分布 327
21.2.2 参数估计 327
21.2.3 自相似检测和H参数估计 328
21.3 QoS控制和流量管理的未来发展 329
21.3.1 当前研究总结 329
21.3.2 成果和问题 329
21.3.3 将来是否需要QoS 330
21.3.4 流量模式的未来变化 331
21.4 小结 331
21.5 参考文献 331
附录 术语表 333