基于回歸模型的IP網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測(cè)量研究.pdf

1、準(zhǔn)確獲取一條路徑上的可用帶寬對(duì)于IP網(wǎng)絡(luò)有效地實(shí)施QoS服務(wù)至關(guān)重要，如端到端的接入控制，服務(wù)器選擇，路由選擇，擁塞控制，驗(yàn)證SLA等。目前可用帶寬的測(cè)量多采用主動(dòng)測(cè)量方式，由于現(xiàn)有測(cè)量工具幾乎都以ICMP或者UDP協(xié)議承載探測(cè)包，因此無法獲得精確的時(shí)間戳及路徑等信息。此外當(dāng)前的可用帶寬測(cè)量主要依賴于測(cè)量主機(jī)的系統(tǒng)性能(如系統(tǒng)I/O帶寬，系統(tǒng)定時(shí)器的分辨率等)，然而相比于網(wǎng)絡(luò)帶寬的飛速增長(zhǎng)，測(cè)量主機(jī)系統(tǒng)性能的提高顯得十分緩慢，特別是其系

2、統(tǒng)I/O帶寬已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于網(wǎng)絡(luò)帶寬，在測(cè)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生“潛在帶寬”(potentialbandwidth)的問題。這就導(dǎo)致許多現(xiàn)有的模型難以適應(yīng)面向高速網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬測(cè)量應(yīng)用。 本論文的工作是以高速IP網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬測(cè)量為研究對(duì)象，研究網(wǎng)絡(luò)上一條確定路徑的可用帶寬測(cè)量問題。研究方法是以排隊(duì)論和回歸分析法為理論基礎(chǔ)，建立測(cè)量模型，利用IP測(cè)量協(xié)議(IPMP)承載探測(cè)包，通過獲取探測(cè)包經(jīng)過的一條確定路徑的時(shí)延信息，預(yù)測(cè)出該路徑上的可用帶

3、寬。 論文首先分析了當(dāng)前兩個(gè)主要的可用帶寬測(cè)量模型——PGM模型和PRM模型，及相關(guān)的算法，討論了模型中存在的問題及其發(fā)展趨勢(shì)。然后提出了一種面向高速IP網(wǎng)絡(luò)的基于回歸分析的可用帶寬測(cè)量模型，該模型能夠在網(wǎng)絡(luò)邊界處獲取對(duì)應(yīng)于一條確定路徑的時(shí)延信息，并根據(jù)該測(cè)量信息，計(jì)算出測(cè)量周期內(nèi)該路徑上的流量。運(yùn)用回歸分析法，對(duì)不同流量條件下的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行擬合，得出被測(cè)路徑上流量與時(shí)延的回歸方程，并據(jù)此方程預(yù)測(cè)被測(cè)路徑上的可用帶寬。由于接收到

4、的探測(cè)包所攜帶的時(shí)間戳是由該路徑上的路由器提供的，因此可以在一定程度上解決單純依賴測(cè)量主機(jī)性能而產(chǎn)生的“潛在帶寬”問題，使得模型具有測(cè)量代價(jià)和開銷都較小，同時(shí)又能保證測(cè)量精度的優(yōu)點(diǎn)；模型的測(cè)量過程具有單向性，計(jì)算過程所用的時(shí)延信息是時(shí)間差，因而無需時(shí)鐘同步。仿真結(jié)果顯示在滿足測(cè)量模型假設(shè)條件的情況下，模型是有效的。論文還在Windows2000環(huán)境中設(shè)計(jì)了一個(gè)基于本文測(cè)量模型的，能夠運(yùn)行于操作系統(tǒng)內(nèi)核的測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量模型中接收和發(fā)