新標記交換體制的QoS保證技術研究.pdf

1、隨著因特網的迅速發(fā)展，包括實時業(yè)務在內的多種業(yè)務大量接入因特網。這時，傳統(tǒng)的IPv4體制不再適應網絡發(fā)展的需要，如地址資源缺乏、路由表規(guī)模大、分組轉發(fā)速度慢、網絡提供服務質量的能力不足等。為了使因特網體制更加適合未來網絡和業(yè)務發(fā)展的需要，新的網絡體制不斷出現(xiàn)，而新標記交換體制－區(qū)域標記交換體制就是這種環(huán)境下提出的。 區(qū)域標記交換體制是在IPv4分組與數(shù)據鏈路層幀之間插入一個短的、長度固定的交換標記來實現(xiàn)分組轉發(fā)。區(qū)域標記交換體制

2、引入了區(qū)域編碼的概念，區(qū)域編碼不僅可以唯一標識一個地理區(qū)域或管理域，而且能夠將因特網本身具有的層次特征充分地體現(xiàn)出來。本文主要研究了區(qū)域標記交換體制的地址分配，以及為用戶應用提供服務質量保證的技術，主要研究成果如下： 1.通過對全球大部分國家和地區(qū)的面積、人口、經濟水平以及經濟發(fā)展?jié)摿M行分析，并借鑒IPv4、IPv6地址以及電話號碼分配的優(yōu)點，本文首先提出了一套簡單的、具有適應性和靈活性的層次化區(qū)域編碼分配方案，它在充分體現(xiàn)因

3、特網固有層次結構的基礎上，不僅可以增加可分配的網絡地址，而且能夠最大限度地利用編址空間。 2.在區(qū)域編碼分配方案的基礎上，研究了應用于此方案的路由表組織方式、路由協(xié)議和路由算法。根據區(qū)域編碼的特點，骨干路由器的路由表規(guī)模可以被大規(guī)模地縮減，而且避免了最長前綴匹配路由查找方式。這些特點可以提升路由器的分組轉發(fā)速度，為保證服務質量提供良好的基礎。同時，計算機仿真結果表明，相對于傳統(tǒng)路由協(xié)議，區(qū)域標記交換體制下的路由協(xié)議具有較短的路由

4、收斂時間和較少的路由開銷，并具有良好的擴展性。 3.依據區(qū)域標記交換體制的特點，研究了一種以帶寬為度量標準的分布式QoS路由算法，它根據輸出鏈路可用帶寬與帶寬請求的關系選擇下一跳鏈路。這種算法不僅具有計算簡單、鏈路開銷小的優(yōu)點，而且可以減少網絡處于重負荷時所產生的資源碎片，接納更多的業(yè)務。同時，通過確定本算法的啟動門限，可以在保證算法性能的同時，大大降低路徑建立時延。計算機仿真結果證明了這種算法的正確性和高效性。 4.如

5、何在確保服務質量的前提下充分利用網絡資源，這是ISP關心的問題，也體現(xiàn)了區(qū)域標記交換網絡性能。從這個角度出發(fā)，首先根據優(yōu)化理論提出了一種路徑級資源分配算法。在其基礎上，并結合鏈路拓撲位置及不同邊緣結點注入流量等因素，又研究一種保證網絡負載均衡的資源分配算法。它通過量化的路徑選擇以及合理的資源調配，可以在保證服務質量的同時，實現(xiàn)網絡資源的充分利用。 5.研究了針對區(qū)分服務網絡中時延敏感業(yè)務的接納控制算法。根據區(qū)分服務網絡中用戶業(yè)務

6、的端到端時延上界，提出了接納準則以及帶寬分配算法。它不僅保證用戶業(yè)務的端到端時延不超過確定的上界，而且能夠比較充分利用網絡資源。這個算法運算簡單，并具有與區(qū)分服務一致的可擴展性。 6.研究了一種針對IEEE802.11e標準中EDCF機制的改進算法，它依據時間限選擇接入無線信道的MAC幀并計算其競爭窗，不僅可以確保時延敏感業(yè)務的接入時延，而且能夠避免同一站點內不同接入類別的信道訪問沖突。此外，該算法還采取了以概率丟棄時間緊迫分組