IP網(wǎng)絡(luò)QoS及其可擴(kuò)展性研究.pdf

1、隨著因特網(wǎng)(Internet)技術(shù)飛速發(fā)展，多媒體等各種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，對(duì)基于分組交換、提供盡力(Best Effort)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò)提出了QoS(Quality of Service)要求。本文系統(tǒng)介紹了IP網(wǎng)絡(luò)QoS控制的研究現(xiàn)狀，綜合分析涉及IP網(wǎng)絡(luò)QoS保證的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)現(xiàn)有研究成果及其尚未解決的問(wèn)題進(jìn)行了討論。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)提供具有規(guī)模可擴(kuò)展性QoS的若干問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，主要?jiǎng)?chuàng)新涉及流量聚集調(diào)度

2、中聚集策略和調(diào)度策略，多QoS制約路徑選擇問(wèn)題，分布式、并行的準(zhǔn)入控制方案，以及結(jié)合IPv6網(wǎng)絡(luò)的綜合QoS網(wǎng)絡(luò)模型等四個(gè)方面。 第一，在流量聚集調(diào)度方面，提出一新型基于微流有效隔離的公平聚集器(Fair Aggregator for Flows Isolation，簡(jiǎn)稱“FAFI”)。FAFI可實(shí)現(xiàn)對(duì)微流的高效聚集，并通過(guò)類似于EDF(Early Deadline First)的思想，對(duì)聚集完成的宏流進(jìn)行過(guò)濾和排序等預(yù)處理，并

3、按照WF2Q(Worst-Case Fair Weighted Fair Queueing)調(diào)度策略，對(duì)預(yù)處理后的宏流進(jìn)行調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)。FAFI解決了在基于流量聚集調(diào)度模式中，同一宏流內(nèi)部的各競(jìng)爭(zhēng)微流之間的突發(fā)流量對(duì)數(shù)據(jù)包傳輸延遲產(chǎn)生影響的問(wèn)題。文章通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推理與演算，證明聚集模型的有效性，并對(duì)數(shù)據(jù)包端到端網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲上限進(jìn)行了定量分析。 第二，在多目標(biāo)QoS路徑選擇問(wèn)題上，提出了一基于遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化QoS路徑選擇算法

4、(Multi-Objective Genetic Algorithms for Path Selecting，簡(jiǎn)稱“MOGA-PS”)。該算法可高效實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)QoS目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，一方面改進(jìn)現(xiàn)有路徑選擇算法優(yōu)化一個(gè)目標(biāo)，然后檢查剩余目標(biāo)是否到達(dá)要求的做法；另一方面也有效消除一些算法把多個(gè)目標(biāo)線性加權(quán)組合，然后對(duì)組合目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的人為邏輯，因?yàn)閷?duì)不同性質(zhì)的QoS約束進(jìn)行加權(quán)組合往往毫無(wú)物理意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，本文提出算法具有較好計(jì)算

5、特性(如算法的規(guī)?？蓴U(kuò)展性、收斂性等)和功能特性(如阻塞率等)。 第三，在準(zhǔn)入控制方面本文提出一全新的分布式和并行準(zhǔn)入控制模式(Distributed and Parallel Admission Control，簡(jiǎn)稱“DPAC”)。DPAC采用基于帶寬預(yù)劃分的虛鏈路機(jī)制，使域內(nèi)各邊界路由器只需根據(jù)其本地信息庫(kù)，進(jìn)行快速、正確、并發(fā)、和完全分布式的準(zhǔn)入決策。同時(shí)，模型引入一全新的兩階段令牌傳遞機(jī)制，用于自適應(yīng)優(yōu)化核心資源在不同邊

6、界路由器之間的預(yù)分配比例。通過(guò)仿真，DPAC表現(xiàn)出較好的準(zhǔn)入控制響應(yīng)性能，較低的數(shù)據(jù)包丟失率，和較高的網(wǎng)絡(luò)資源利用率。 第四，提出了一適用于IPv6網(wǎng)絡(luò)的全新QoS框架(Distilbuted Adaptive Resource Management，簡(jiǎn)稱“DARM”)。DARM框架主要包括一全新基于IPv6流標(biāo)簽的虛擬路徑機(jī)制和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，以及自適應(yīng)分布式資源定向探測(cè)過(guò)程。該框架不需要逐跳的QoS信令傳遞過(guò)程以及在網(wǎng)絡(luò)核心