基于公平性区分的网络服务质量模型建立与仿真的研究

论文摘要

为了提供东北地区民航网络通信的优质服务,保证通信畅通,转报不失为一条很好的途径。由于每天有成千上万份报文进入转报机,极易造成网络拥塞,形成堵报、漏报等问题,从而造成安全事故。要解决这些问题就必须要优化现有网络,试图从理论上改变网络结构,使之尽量减少报文拥塞,避免事故发生。目前只有在计算机网络服务质量的领域才能解决这些问题。拥塞控制中的区分服务公平性问题则是转报部分的重点研究范围。 IP网络中主要采用综合服务（IntServ）、区分服务（DiffServ）和多协议标记交换（MPLS）来实现QoS,其中区分服务作为一种可扩展性较好的QoS体系结构在网络设计中逐渐得到广泛认可。拥塞是网络服务质量中需要解决的一个主要问题。随着多媒体业务的广泛应用,使得互联网已经不可能只依靠基于源端的TCP拥塞控制,路由器本身也应主动参与到拥塞控制中来,所以基于中间节点的拥塞控制机制逐渐地成为目前研究的重点。队列管理是拥塞控制中重要的组成部分。在资源共享环境中,一定会有各共享者之间的公平性问题,具体到DiffServ,指同一聚集流内各微流共享资源。分布式主动队列管理算法结构和区分服务类似并且能够保证流与流之间的公平带宽分配。可以把分布式主动队列管理算法和区分服务模型相结合,以解决DiffServ网络中的公平性问题。 本文重点讨论区分服务模型的公平性问题。首先,介绍了网络拥塞的基本概念和产生拥塞的基本原因以及为解决拥塞问题可以采用的基于源端的控制机制和基于路由器的控制机制;其次,重点介绍了目前较为流行的四种能保证公平性的主动队列管理算法;第三,本文详细讨论了区分服务的体系结构和特点;最后,为了能在DiffServ模型下实现公平性,把一种分布式主动队列管理算法（SCALE-WFS）结合到DiffServ模型中。通过对网络模型的仿真和结果分析,显示了该模型能够改善DiffServ网络的公平性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究情况
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 课题难点及解决方法
• 2 服务质量实现方式
• 2.1 概述
• 2.2 综合服务
• 2.2.1 综合服务概述
• 2.2.2 综合服务体系结构
• 2.2.3 综合服务模型优缺点
• 2.3 区分服务
• 2.3.1 区分服务概述
• 2.3.2 区分服务体系结构
• 2.3.3 区分服务中分类和调节机制
• 2.3.4 区分服务优缺点
• 3 网络仿真器NS
• 3.1 仿真软件的设计
• 3.1.1 NS概述
• 3.1.2 仿真软件的层次结构
• 3.2 NS仿真
• 3.2.1 实现仿真的一般过程
• 3.2.2 NS功能扩展
• 4 队列管理
• 4.1 队列管理概述
• 4.1.1 队列管理意义
• 4.1.2 被动式队列管理
• 4.1.3 主动式队列管理
• 4.2 随机早期检测算法
• 4.2.1 RED算法简介
• 4.2.2 RED算法实现
• 4.3 核心无状态公平排队算法
• 4.3.1 CSFQ算法简介
• 4.3.2 CSFQ算法实现
• 4.4 可扩展加权公平保证算法
• 4.4.1 SCALE-WFS算法简介
• 4.4.2 SCALE-WFS算法实现
• 4.5 小结
• 5 仿真程序的设计与实现
• 5.1 SCALE-WFS算法与区分服务模型结合
• 5.1.1 SCALE-WFS与DiffServ结合的目的
• 5.1.2 网络模型结构
• 5.2 仿真软件及其扩展
• 5.2.1 NS对DiffServ的支持
• 5.2.2 仿真模型设计
• 5.3 模型实现
• 5.3.1 添加新头部
• 5.3.2 边缘节点功能实现
• 5.3.3 核心节点功能实现
• 6 仿真结果分析
• 6.1 SCALE-WFS公平性仿真
• 6.2 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 在学研究成果
• 致谢