寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量研究.pdf

1、對(duì)于IP網(wǎng)來(lái)說(shuō)，其最初的設(shè)計(jì)思想是采用“盡力而為”(Best-Effort)的機(jī)制來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組，對(duì)于需要嚴(yán)格服務(wù)質(zhì)量保證的多媒體應(yīng)用，如果不采取新的技術(shù)改善目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的大規(guī)模應(yīng)用。 目前網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的所有服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，歸根結(jié)底是由帶寬不足帶來(lái)的。因此，充分增加網(wǎng)絡(luò)的帶寬以使其達(dá)到用戶需求，曾經(jīng)是解決因特網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量最直接、最有效的辦法。然而增加帶寬要受到各種因素制約，事實(shí)上，新應(yīng)用的不斷出現(xiàn)決定了IP網(wǎng)絡(luò)帶寬的

2、增長(zhǎng)幾乎無(wú)法完全滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。因此如何合理利用IP網(wǎng)絡(luò)的有限帶寬，使其盡量能夠滿足那些對(duì)QoS要求較為嚴(yán)格的實(shí)時(shí)應(yīng)用才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。 目前，電信業(yè)務(wù)IP化的趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯，特別是NGN和IMS技術(shù)的提出和不斷成熟。甚至有人提出，下一代電信IP網(wǎng)的核心技術(shù)就是IMS。但是，NGN的QoS問(wèn)題成為每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織都不可回避的問(wèn)題。NGN QoS不同于傳統(tǒng)的IP QoS，NGN QoS希望在IP網(wǎng)絡(luò)上為電信業(yè)務(wù)提供質(zhì)量保證

3、。 NGN-QoS的目標(biāo)要求QoS解決方案必須將IP的網(wǎng)絡(luò)處理機(jī)制和特定業(yè)務(wù)的QoS需求聯(lián)系起來(lái)，具體地說(shuō)，需要解決如下的問(wèn)題：業(yè)務(wù)層與網(wǎng)絡(luò)傳輸層如何交互和業(yè)務(wù)的QoS需求如何傳遞到底層的IP網(wǎng)絡(luò)上；網(wǎng)絡(luò)如何滿足不同業(yè)務(wù)特定的QoS需求；網(wǎng)絡(luò)如何區(qū)分業(yè)務(wù)和非業(yè)務(wù)流量；如何實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的QoS隔離； NGN QoS如何在現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)施等。本論文的主要研究方向是寬帶IP網(wǎng)，包括因特網(wǎng)和NGN的QoS的基本理論和有關(guān)算法、以及在高速路由器

4、上的具體實(shí)現(xiàn)。論文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)可概括如下： 1)研究了關(guān)于QoS的重要基礎(chǔ)理論，包括QoS的定義、業(yè)務(wù)模型的原理及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的影響，以及ATM技術(shù)的QoS技術(shù)特點(diǎn)和功能模塊?？偨Y(jié)了目前常用的數(shù)據(jù)源模型，例如語(yǔ)音源的On-Off模型，視頻源的MMPP模型和自相似模型等。 2)研究了綜合服務(wù)模型(IntServ)和區(qū)分服務(wù)模型(DiffServ)兩種技術(shù)，以及MPLS的基本原理和QoS能力，討論并比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)

5、。 3)提出了一種適合于Internet使用的端到端QoS模型，它集合了綜合服務(wù)模型、區(qū)分服務(wù)模型和MPLS流量工程技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。在接入網(wǎng)絡(luò)一側(cè)采用綜合服務(wù)技術(shù)，而在核心網(wǎng)絡(luò)采用基于IP的MPLS加上區(qū)分服務(wù)技術(shù)，兼顧了擴(kuò)展性和QoS保證精度的問(wèn)題，對(duì)具體建網(wǎng)有一定的指導(dǎo)意義。 4)提出了一個(gè)能夠改善TCP連接性能的雙向資源預(yù)留方案。由于TCP連接的特性，單向的資源預(yù)留是不夠的。通過(guò)仿真，我們可以看到，雙向資源預(yù)留對(duì)TCP連

6、接性能的提高。這也為考慮TCP業(yè)務(wù)的性能提供了一個(gè)思路。 5)實(shí)現(xiàn)了在核心路由器中，提供滿足10Gbps線速處理的多個(gè)QoS模塊(文中只描述了METER、WRED以及分級(jí)報(bào)文調(diào)度機(jī)制)。本核心路由器正在產(chǎn)品化中。在每個(gè)模塊只有57個(gè)時(shí)鐘周期處理時(shí)間的情況下，對(duì)微引擎上的每條指令都經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的研究和精確的設(shè)計(jì)。討論了在高速網(wǎng)絡(luò)中QoS機(jī)制實(shí)現(xiàn)的必要性和難點(diǎn)，本實(shí)現(xiàn)方法和機(jī)制為高速網(wǎng)的QoS實(shí)用以及今后的QoS研究都具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)與

7、指導(dǎo)意義。 6)討論了各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)NGN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展研究，分析了業(yè)務(wù)層與傳輸層分離的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)IP QoS提出的新問(wèn)題。 7)研究了在NGN網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)路由器只提供區(qū)分服務(wù)的粗粒度QoS保證下，能否對(duì)聚合流中的每個(gè)流也提供QoS保證。單個(gè)業(yè)務(wù)流和聚合流的丟包率有何不同。根據(jù)這些研究，我們總結(jié)了相應(yīng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，這對(duì)于解決這個(gè)NGN QoS問(wèn)題是一個(gè)重要的突破。給出了一種解決方案，基本解決了單個(gè)流在聚合流中不能得到很好Q