邊界網(wǎng)關(guān)QoS機(jī)制研究.pdf

1、分類號(hào)密級(jí)UDC編號(hào)桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目:邊界網(wǎng)關(guān)QoS機(jī)制研究(英文)ResearchontheQoSmechanismofEdgeGateway研究生姓名：林宏指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)：劉建明（副教授）申請(qǐng)學(xué)科門類：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)提交論文日期：2010年9月論文答辯時(shí)間：2010年12月年月日摘要摘要邊界網(wǎng)關(guān)是連接骨干網(wǎng)與社區(qū)網(wǎng)的重要設(shè)備。近幾年來，隨著骨干網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)升級(jí)、用戶接入以及寬帶技術(shù)的普及，網(wǎng)

2、絡(luò)瓶頸逐漸從核心路由器轉(zhuǎn)移到邊界網(wǎng)關(guān)。一方面，在以太網(wǎng)及接入網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下，社區(qū)寬帶網(wǎng)迅速發(fā)展；另一方面，核心路由器架構(gòu)的進(jìn)步和密集波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的普及，使骨干網(wǎng)容量達(dá)到太比特每秒(Tbs)，這使得邊界網(wǎng)關(guān)日益成為寬帶IP業(yè)務(wù)發(fā)展的制約。與此同時(shí)，隨著Inter應(yīng)用的快速發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用的日益豐富，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的種類也越來越多，而不同種類的業(yè)務(wù)也在要求不同的服務(wù)模式及服務(wù)質(zhì)量(QoS)。QoS機(jī)制是網(wǎng)絡(luò)的一種服務(wù)機(jī)制，用來

3、解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時(shí)，QoS能確保重要業(yè)務(wù)不受延遲或丟棄，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)行。邊界網(wǎng)關(guān)的QoS機(jī)制在很大程度上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力及用戶滿意度，因此，對(duì)邊界網(wǎng)關(guān)的QoS機(jī)制研究具有非常重要的工程意義。本文通過分析近幾年來國內(nèi)外的研究成果，著重研究了邊界網(wǎng)關(guān)QoS機(jī)制中下述三個(gè)問題：(1)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)常會(huì)發(fā)生在邊界網(wǎng)關(guān)中，這是由于核心網(wǎng)的帶寬一般大于接入網(wǎng)，數(shù)據(jù)包從核心網(wǎng)進(jìn)入接入網(wǎng)時(shí)經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞

4、。我們根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)關(guān)內(nèi)各業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求的不同，動(dòng)態(tài)地劃分業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)，并且根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)采用不同的壓縮算法對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行壓縮，以進(jìn)一步減少帶寬需求。OP下的仿真表明我們的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法能有效地降低網(wǎng)絡(luò)帶寬的開銷。(2)考慮到網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)數(shù)據(jù)包的丟失是不可避免的，而重傳數(shù)據(jù)包有時(shí)會(huì)使網(wǎng)絡(luò)擁塞變得更加惡化，因此在接收端采用修復(fù)技術(shù)以減少數(shù)據(jù)包丟失就變得很有意義。我們通過Gilbert模型分析數(shù)據(jù)包的丟失特征，根據(jù)當(dāng)前的丟失特征，在發(fā)送端動(dòng)態(tài)地

5、調(diào)整附加冗余信息的數(shù)量和方法，通過修復(fù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中丟失的數(shù)據(jù)包，減少數(shù)據(jù)包的重傳，以降低對(duì)帶寬的需求。為了更有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的修復(fù)，我們還使用了較大且非連續(xù)的指數(shù)差值。OP下的仿真表明我們的方法對(duì)降低數(shù)據(jù)包的丟失率起到了相當(dāng)?shù)淖饔谩?3)資源利用率與服務(wù)質(zhì)量QoS之間的內(nèi)在關(guān)系一直以來都是網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容之一。鏈路超訂技術(shù)(linkoverbooking)是提高網(wǎng)絡(luò)利用率的常用方法，但目前在QoS約束條件下很難準(zhǔn)確地確定合適的超訂因子(

6、overbookingfact)。目前的超定技術(shù)只支持到分類隊(duì)列一級(jí)，如果對(duì)整個(gè)分類隊(duì)列的鏈路進(jìn)行超訂，網(wǎng)絡(luò)擁塞將會(huì)影響到該隊(duì)列中的所有流，甚至是那些具有高優(yōu)先級(jí)的流。因此我們提出了一種針對(duì)單條流的投機(jī)性鏈路超訂OLO算法來提高網(wǎng)關(guān)的鏈路利用率。我們的基本思想是：一旦高優(yōu)先級(jí)流的準(zhǔn)專用鏈路空閑時(shí)間大于指定閥值，鏈路將暫時(shí)超訂給低優(yōu)先級(jí)流。當(dāng)高優(yōu)先級(jí)流后續(xù)數(shù)據(jù)包抵達(dá)時(shí)，則以一定的時(shí)延為代價(jià)，將鏈路恢復(fù)到超訂之前的狀態(tài)。為分析OLO算法的效