SUPANET中基于服务质量的路径选择技术研究

论文摘要

本硕士论文的背景是四川省网络通信技术重点实验室进行的有关下一代Internet体系结构的研究工作,即“单物理层用户数据交换平台体系结构”（SUPA-Single physical-layer User-data switching Platform）的研究。SUPA采用带外信令控制思想,将“用户数据交换平台”（U-平台）和“信控管理平台”（S&M-平台）相分离。SUPANET第一阶段重点研究之一是服务质量（QoS-Quality of Service）的保障体系,它由S&M-平台和U-平台的服务质量保障机制共同完成。前者包括服务质量协商机制（QoSNP-QoS NegotiationProtocol）、基于服务质量的路径选择机制、呼叫入网控制（CAC-CallAdmission Control）、流量工程（Traffic Engineering）等技术;后者包括基于服务质量约定的用户数据的入网控制（UAC-User-data Admission Control）以及高速、高效的交换结构及其调度机制技术等。本文的研究对象是SUPANET服务质量保障体系中的基于服务质量的路径选择技术。Internet的路径选择是通过路径协议收集和交换与路径相关的信息,节点按照指定的路径选择算法构建和更新路径表;每个IP报文到达路由器输入单元时,通过查找事先建立的路径表找出该报文到达目的地在本节点的输出端口。由于每个报文都需要查路径表,因此对于无连接的IP协议事先构建路径表是十分必要的。但是,考虑到下一代骨干网的通信技术将以密集波分复用技术为基础,路由器单个端口上（即单根光纤内）有多个波长,路径的选择将以单个波长能提供的服务质量为基础进行。如果波长和端口数量较大,且考虑为不同服务质量数据流建立路径表,则可能使“路径表空间”膨胀。本论文的创新性就在于提出了一种新的基于服务质量的波长路径选择策略（QoSLRP-QoS-based Lambda Routing Policy）,该策略针对SUPANET面向连接的服务特征,将波长端到端优选通路的选择与服务质量协商机制有机地结合在一起。由于SUPANET提供面向连接的服务,因此只需要在建立连接阶段进行一次路径选择,路径选择和服务质量协商产生的额外时延开销是可以接受的。本文提出的基于服务质量的波长路径选择策略（QoSLRP）本质上是“两次选径法”,即:a)事先以“最少跳数原则”在SUPA域的边界节点间计算最佳通路并在S&M-平台上为各节点构建端口转发表;b)在建立连接阶段,利用服务质量协商协议（QoSNP）沿着最佳端口通路逐级协商最佳波长,协商成功则建立起一条能保障服务质量的最佳波长通路。QoSLRP既能够达到保障数据流服务质量要求的目的,也有利于在同一光纤的多波长之间实现负载均衡。对于QoSLRP的具体实现,本文提出了三种基于服务质量的最佳波长选择算法并对之进行了初步的分析比较。为了进一步验证QoSLRP与QoSNP协同工作的合理性和可行性,本文利用OPNET Modeler仿真软件以QoSNP的两次单向协商（TSDN-Twice Single-Direction Negotiation）模式为例,对其中的两种最佳波长选择算法进行了仿真。仿真结果验证了QoSLRP的可行性及其与QoSNP协同协商流程的正确性,同时表明算法二比算法一具有更高的连接效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本论文的研究背景与研究对象
• 1.2 基于服务质量的路径选择技术研究现状
• 1.3 本论文研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 Internet的服务质量保障技术
• 2.1 QoS的定义
• 2.2 Internet试图改进QoS的技术
• 2.2.1 综合服务体系结构（IntServ）
• 2.2.2 区分服务体系结构（DiffServ）
• 2.2.3 多协议标签交换（MPLS）
• 2.2.4 Internet基于QoS的路由协议
• 2.3 本章小结
• 第3章 SUPANET的服务质量保障体系
• 3.1 SUPANET背景介绍
• 3.2 SUPANET中关键的QoS参数
• 3.2.1 关键的QoS参数
• 3.2.2 SUPANET中不同数据流的QoS参数要求
• 3.3 SUPANET的服务质量保障体系
• 3.3.1 SUPANET信控管理平台的服务质量保障机制
• 3.3.2 用户数据传输与交换平台的服务质量保障机制
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于QoS的波长路径选择（QoSLRP）
• 4.1 基于波长选择路径的必要性
• 4.2 基于服务质量的波长路径选择策略（QoSLRP）概述
• 4.3 两次选径策略
• 4.4 最佳波长选择算法
• 4.4.1 配额（Quota）与服务质量参数吞吐率
• 4.4.2 波长选择的原则
• 4.4.3 三种QoS参数协商算法的比较
• 4.5 利用QoSNP实现路径选择策略
• 第5章 QoSLRP的仿真实现
• 5.1 OPNET仿真软件简介
• 5.2 仿真场景与仿真模型
• 5.2.1 网络场景模型
• 5.2.2 节点及进程模型
• 5.2.3 消息格式
• 5.3 仿真设置与实验结果
• 5.3.1 实验Ⅰ—QoSLRP有效性实验
• 5.3.2 实验Ⅱ—实现算法对比实验
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文