实用的网络体系结构都是层次结构,目前互联网使用的主流网络体系是TCP/IP。由于最初的TCP/IP 协议栈本来就是为了窄带文本数据而开发的,但是随着全球互联网的蓬勃发展,人们对网络的利用和依赖的增加,各种新的网络服务不断涌现,从而对网络的性能提出了更高的要求,TCP/IP 层次网络体系所带来的矛盾也不断突出。现在对网络体系结构的研究表现在两个方面:一、是在TCP/IP 体系结构上进行改进,难以解决层次结构自身存在的问题。二、是针对现在网络通信技术发展的特点,结合网络应用的需要,进行新型网络体系结构的研究,这是解决层次网络体系结构存在问题的根本途径。本文介绍了一种新型的网络体系结构——服务元网络体系结构,分析了服务元网络体系结构的特点、节点模型、服务元的定义以及提供的服务等,并引出了微通信元系统架构。因为基于虚电路的通信方式比基于数据报的通信方式能更好地保证网络的QoS、能更好地对网络进行安全控制,因此在微通信元系统架构中采用了虚电路的通信方式,文中对基于虚电路的的QoS 进行了深入细致的分析和研究,在此基础上,本文系统地介绍了Petri 网和着色Petri 网的数学定义以及应用范围,着重利用着色Petri 网和仿真工具CPN Tools,对微通信元系统架构的虚电路通信进行了建模分析,并进行了详细的仿真分析和状态空间分析;同时,详细介绍了在微通信元系统架构中的间隙整形算法,对此进行仿真和状态空间分析,得出结论,进一步证实间隙整形算法的有效性、正确性。最后,文章对目前工作作了总结,并分析了其中的不足,提出了下一步要做的工作。本论文的重点:使用着色Petri 网和CPN Tools 建模工具,一、对在微通信元系统架构中,采用虚电路进行数据通信的方式,进行了建模分析验证,得出了结论;二、对其中保证我们网络的QoS 的通信量整形的关键算法:间隙整形算法,进行了建模分析和验证,得出了结论。