下一代网络统一服务提供平台和服务发现的研究

论文摘要

下一代网络（NGN）是一个基于IP的融合网络,能够提供所有类型的服务和应用。IP多媒体子系统（IMS）已经成为发展下一代网络服务提供平台的基础。研究IMS和其他服务提供方式的结合以实现统一的服务提供平台,具有重要的现实意义。NGN在服务层面的融合,不仅丰富了网络可提供服务的类型,也极大地增加了服务的数量。考虑用户在不同网络间的自由移动,在动态环境下从海量的服务资源中找到满足用户需求的服务是一个亟待解决的关键性研究课题。本论文围绕下一代网络服务提供平台和服务发现,重点研究了IMS和Peer-to-Peer（P2P）技术的融合以实现统一服务提供平台,以及服务发现架构的理论建模与分析。本论文的工作主要包括如下四个方面:1、基于IMS和P2P技术的无缝融合,提出了下一代网络统一服务提供平台。我们从两个方面研究了IMS和P2P的融合。首先,提出了基于IMS的P2P覆盖网,利用IMS功能实体实现P2P覆盖网的创建和维护,通过与现有P2P覆盖网的深入比较,得到了所提出方案的优势。然后,研究了运用P2P技术加速IMS中的信息查找,并通过仿真验证了在IMS中引入P2P技术不仅可以提高查找的效率,而且可扩展性更好。2、提出了集中式服务发现架构的理论模型。我们把服务目录映射成一个M/G/c/c排队系统。服务通告的发送频率直接影响着服务目录所维护信息的有效性和服务发现产生的网络流量,于是进一步研究了来自单一服务提供者的周期性服务通告。在此基础上,我们分别推导了成功率、网络流量和缓存利用率等性能指标,利用计算机仿真详细评估了集中式服务发现架构的性能,并得出了优化系统性能的方案。通过为服务提供者选择最佳的更新周期,不仅能够保证服务发现的成功,而且能降低服务发现对网络和服务目录的要求,便于集中式服务发现架构的广泛采用。3、基于上一部分的研究结果,发展出半集中式服务发现架构的理论模型。首先,分析了半集中式服务发现架构如何从基本的集中式服务发现架构发展而来,探讨了如何进行模型的扩展。服务目录仍然映射为排队系统,而单一服务提供者的周期性通告仍然是理论分析的一个重点。同时,我们考虑了服务目录的动态变化对模型的影响。基于对数值仿真结果的分析,设计了一种半集中式服务发现协议,利用NS-2进行了网络仿真。仿真结果表明,所提出的方案损失了一定的成功率和响应时间,但是节省了至少三分之一的网络带宽。在带宽资源紧张的无线环境中,这样的折衷是非常值得的。4、综合研究两种基本服务发现架构,提出了一种通用的服务发现架构模型。基于对两种基本服务发现架构的细致对比与分析,得出了通用服务发现架构模型的研究基础。在此基础上,我们对服务发现架构建模,推导了各项性能指标的计算通式,并深入比较了两种基本服务发现架构在不同性能方面的差异程度。考虑到服务发现架构多采用基于Time To Live（TTL）的控制机制来节省带宽消耗,分析中引入了TTL对性能的影响。借助网络仿真,对所提出模型进行了验证,得出了分别适应两种基本服务发现架构的TTL配置方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及面临的主要问题
• 1.2.1 下一代网络服务提供平台
• 1.2.2 服务发现
• 1.3 本论文的主要贡献
• 1.4 本论文的结构安排
• 本章参考文献
• 第二章 下一代网络基于IMS和P2P技术无缝融合的统一服务提供平台
• 2.1 引言
• 2.2 相关背景
• 2.2.1 P2P技术
• 2.2.2 IP多媒体子系统（IMS）
• 2.3 基于IMS的P2P覆盖网
• 2.4 IMS功能实体的可扩展组织
• 2.5 本章小结
• 本章参考文献
• 第三章 集中式服务发现架构的研究
• 3.1 引言
• 3.2 集中式服务发现架构
• 3.3 理论模型
• 3.3.1 服务目录的排队模型
• 3.3.2 对单一服务提供者周期性服务通告的分析
• 3.4 性能分析与优化
• 3.4.1 性能分析
• 3.4.2 优化方案
• 3.5 本章小结
• 本章参考文献
• 第四章 半集中式服务发现架构的研究
• 4.1 引言
• 4.2 半集中式服务发现架构的相关工作
• 4.3 理论模型
• 4.3.1 模型扩展的基础
• 4.3.2 理论模型
• 4.4 数值仿真与分析
• 4.5 优化的半集中式服务发现协议及性能
• 4.5.1 服务发现过程
• 4.5.2 网络仿真与分析
• 4.6 本章小结
• 本章参考文献
• 第五章 通用的服务发现架构模型
• 5.1 引言
• 5.2 通用模型的研究基础
• 5.3 通用模型
• 5.3.1 成功率
• 5.3.2 缓存占用量
• 5.3.3 网络流量
• 5.3.4 丢失概率（?）的推导
• 5.4 验证与分析
• 5.5 本章小结
• 本章参考文献
• 第六章 结论
• 致谢
• 附录:攻博期间已完成论文列表