衛(wèi)星—地面混合網(wǎng)絡(luò)IP QoS關(guān)鍵問題研究.pdf

1、混合網(wǎng)絡(luò)是指由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)共同組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)具有衛(wèi)星通信的所有優(yōu)點,而地面網(wǎng)絡(luò)具有對用戶密度大的重點區(qū)域進行密集覆蓋，有穩(wěn)定龐大的用戶群，占有絕大多數(shù)信息資源等特點。因此衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)的整合已經(jīng)成為全球信息系統(tǒng)建立的關(guān)鍵因素。整合的焦點是如何增強和完善網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，與此同時，如何給移動用戶提供全球漫游和所有域之間有效的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力。
　　網(wǎng)絡(luò)的服務質(zhì)量隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務的發(fā)展變得越來越重要?；ヂ?lián)網(wǎng)的初衷只是保證轉(zhuǎn)發(fā)的健

2、壯性，對服務質(zhì)量沒有考慮。目前，在高速網(wǎng)絡(luò)中按照用戶的要求提供服務質(zhì)量(Quality of Service, QoS)控制是一個普遍要求，也是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。商業(yè)客戶希望網(wǎng)絡(luò)能夠提供有保證的服務；運營商渴望細分用戶群，提供不同的服務，收取不同的費用。現(xiàn)有路由協(xié)議導致流量的不均勻分布，造成網(wǎng)絡(luò)阻塞；用戶對網(wǎng)絡(luò)資源需求增加的速度最終將超過網(wǎng)絡(luò)帶寬增加的速度，這些因素促使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)演變成能夠提供服務質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備上對流量進行轉(zhuǎn)

3、發(fā)的接口容量是一種基本的網(wǎng)絡(luò)資源。QoS機制通過在流之間分配這種資源來提供不同的服務質(zhì)量。它的研究內(nèi)容包括體系結(jié)構(gòu)，接入控制，分類策略，轉(zhuǎn)發(fā)策略等。計算機網(wǎng)絡(luò)的QoS已經(jīng)成為當今國際網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域最重要、最富有魅力的核心領(lǐng)域之一，也是網(wǎng)絡(luò)中研究和開發(fā)的熱點問題。
　　端到端QoS解決方案需要協(xié)議間共同協(xié)調(diào)。綜合業(yè)務模型(IntServ)和區(qū)分業(yè)務模型(DiffServ)都是IETF(Internet Engineering Task

4、 Force)正在研究的IP QoS保證模型。IETF的綜合服務工作小組致力于為應用的端到端資源要求提供可實施的方案。IntServ雖然能提供端到端的QoS服務，但是它的操作粒度為單個的數(shù)據(jù)流，這使得IntServ向骨干網(wǎng)的擴展遇到了極大的麻煩。龐大的流量管理和眾多數(shù)據(jù)流狀態(tài)的保存，使得它的擴展性變得非常差。DiffServ并不提供從發(fā)送者到接收者的端到端QoS保證，而是在一定范圍內(nèi)保證與業(yè)務分類相對應的服務質(zhì)量。它弱化了對信令的依賴，

5、全部處理都基于對Internet業(yè)務流的分級，因此它具有較大的可擴展性。但是這兩種IP網(wǎng)絡(luò)的QoS控制都不能完全滿足需要，如前所述它們各自有自己的優(yōu)點和局限。為了支持端到端QoS，可考慮將IntServ，RSVP，和DiffServ看作是互相補充的技術(shù)。將其相結(jié)合，互相協(xié)同，共同實現(xiàn)端到端的QoS提供機制。最終達到既能提供類似狀態(tài)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)強有力的服務，又能實現(xiàn)與狀態(tài)無關(guān)網(wǎng)絡(luò)近似的可擴展性和魯棒性。本文的第2章就是針對衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)組成的

6、特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合應用IntServ，DiffServ，和RSVP提出了一種提供端到端的QoS的解決方案，對聚集RSVP和DiffServ相結(jié)合提供QoS的機制進行了詳細地設(shè)計，同時對兩種網(wǎng)絡(luò)銜接過程中起關(guān)鍵作用的網(wǎng)關(guān)站進行了功能分析和設(shè)計。
　　業(yè)務源模型在網(wǎng)絡(luò)的性能研究中占有重要的位置，對網(wǎng)絡(luò)QoS的分析也有舉足輕重的意義。隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務的不斷復雜化，原有的傳統(tǒng)業(yè)務源模型已經(jīng)不能很好地表現(xiàn)業(yè)務流的特性。自相似業(yè)務流模型能夠反應當

7、今網(wǎng)絡(luò)具有突發(fā)性強的特性，因此成為研究的熱點。文章通過仿真研究，對具有不同自相似特征參數(shù)的業(yè)務流進行聚合后的性能進行了研究，發(fā)現(xiàn)聚合流仍然具有自相似的特點，并且用來表征自相似特性的參數(shù)H，非常接近具有最大自相似參數(shù)業(yè)務流的H值，也就是聚合后業(yè)務流的突發(fā)性和具有最強突發(fā)業(yè)務的信源的突發(fā)性一致。
　　文章提出了一種基于自適應窗口測量的接入控制算法，該算法由兩層子算法組成?；跍y量的接入控制不需要事先過多獲知業(yè)務流的特征參數(shù)，且算法本身

8、對業(yè)務流的變化具有適應能力。本文的自適應窗口算法進一步增強了基于測量的接入算法的適應能力，可以根據(jù)業(yè)務流的特點，自動調(diào)整測量窗口的大小，能滿足網(wǎng)絡(luò)對鏈路利用率和延遲要求。
　　分組調(diào)度算法是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務質(zhì)量控制的核心機制之一，是網(wǎng)絡(luò)資源管理的重要內(nèi)容，通過控制不同類型的分組對鏈路帶寬的使用，使不同的數(shù)據(jù)流得到不同等級的服務。調(diào)度算法的基本功能是從節(jié)點的每一個輸出鏈路中挑選出在下一個有效周期發(fā)送的分組。QoS傳輸調(diào)度控制的基本原則為