陕西煤矿瓦斯监测联网网络Qos保障策略实现研究

论文摘要

陕西煤矿瓦斯监测联网是针对目前矿井瓦斯灾害严重的状况,采用具有标准性和通用性的信息通信方式,将煤炭企业安全生产的工业网络接入到IP网络平台上,形成信息化网络数据资源传输体系,该体系建成后能够充分提高数据的利用率和共享度。同时,也对联网网络的QoS(服务质量)提出了更加严格的要求。QoS是一个用于衡量服务满意程度的综合指标,是用来解决网络延迟和拥塞问题的技术。作为研究使网络能够灵活地根据业务的具体特点保障瓦斯监测数据等工业信息在IP网络平台上传输的服务质量,是具有重大意义的。本文以国家863计划资助的项目《煤矿数字化瓦斯远程监测监控系统》(项目编号:2005AA133070)中陕西煤矿瓦斯监测远程联网为背景,研究其联网网络的QoS保障策略的实现。由于现有的各种QoS实现机制,无法单独为陕西煤矿瓦斯监测联网网络的QoS提供保障,因此在实际应用中必须结合多种机制才能得到较好的QoS保障效果。本文比较了传统IP网络的QoS结构体系,通过分析IntServ和DiffServ两种模型的基本原理、工作方式,并指出其各自的优缺点和网络应用环境,设计了将RSVP协议与DiffServ模型相结合来满足瓦斯监测数据传输实时性的要求;针对陕西煤矿瓦斯联网的特性,提出了将TCP拥塞控制算法与IP层拥塞控制算法相结合的算法模型;在设计了陕西煤矿瓦斯监测系统联网网络拓扑结构的基础上,通过联网网络端到端的QoS改造最终实现了联网网络QoS保障策略的部署。最后,通过对QoS拥塞控制算法模型进行模拟与仿真,验证了该模型的设计能够较好地满足课题的预期QoS保障目标。并且此模型的应用可以在原有单一拥塞控制的基础上有效地提升跨地区网络的QoS特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3.1 国内外QoS 研究现状
• 1.3.2 发展趋势
• 1.4 课题研究内容及其结构安排
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法及结构安排
• 2 QoS 模型研究及技术实现机制
• 2.1 IP 网络中QoS 模型的体系结构
• 2.1.1 IntServ 综合服务模型
• 2.1.2 DiffServ 区分服务模型
• 2.1.3 IntServ 与DiffServ 服务模型比较
• 2.2 QoS 技术的实现机制
• 2.2.1 QoS 流量等级分类与标记
• 2.2.2 拥塞控制原理
• 2.2.3 流量监管与整形
• 2.3 队列管理与调度机制
• 2.3.1 被动式队列管理与调度
• 2.3.2 主动式队列管理与调度
• 2.4 本章小结
• 3 陕西煤矿瓦斯监测联网网络QoS 策略方案设计与实现
• 3.1 陕西煤矿瓦斯监测联网网络拥塞控制算法的实现
• 3.1.1 TCP 与IP 层拥塞控制算法比较
• 3.1.2 IP 层拥塞控制算法的实现
• 3.1.3 基于反馈式TCP 拥塞控制算法的实现
• 3.1.4 联网网络拥塞控制算法的实现
• 3.2 陕西煤矿瓦斯监测联网网络QoS 部署与实现
• 3.2.1 陕西煤矿瓦斯监测联网网络拓扑设计
• 3.2.2 陕西煤矿瓦斯监测联网端到端的QoS 改造
• 3.2.3 陕西煤矿瓦斯监测联网网络QoS 策略部署
• 3.2.4 陕西煤矿瓦斯监测联网网络QoS 实现
• 3.3 本章小结
• 4 陕西煤矿瓦斯监测联网网络QoS 算法模型测试与仿真
• 4.1 IP 层拥塞控制算法测试
• 4.1.1 搭建广域网模拟环境所需准备的设备
• 4.1.2 广域网模拟环境的搭建
• 4.1.3 拥塞控制算法测试配置与结果分析
• 4.2 TCP 层拥塞控制算法仿真
• 4.2.1 NS2 仿真软件简介
• 4.2.2 NS2 的使用与安装
• 4.2.3 仿真拓扑图设计与描述
• 4.2.4 仿真过程与结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录