基于路由器的QOS研究及其NS仿真分析

论文摘要

端到端服务质量(QoS)保证技术一直是网络研究中的一个很重要的研究方向。随着网络规模的不断扩大,网络应用日益多样化,复杂化,研究者们发现,传统的在端系统上实现QoS保证的机制已经很难适用于目前复杂的网络状况了,于是开始将部分研究注意力转移到了路由器等网络中间节点上。路由器作为网络的中间节点,往往能够更及时、更有效地了解网络状况,甚至能够提前预测网络将要出现的拥塞等状态。所以在路由器上实现QoS机制对于端到端的服务质量保证有着很重要的意义。目前基于路由器的QoS研究的热点问题主要集中于分组调度和丢弃算法等方面。笔者根据在华为3Com公司参与路由器QoS功能开发的背景与经验,对实际路由器模型进行提炼,将路由器中与QoS功能无关的模块和实现QoS功能的模块分离,给出了一种QoS路由器的理想化模型。同时对网络仿真软件NS的QoS仿真功能进行了扩展,在NS上实现了几种较新的公平排队算法以及两种对网络传输性能进行测量的方法。并对分组调度算法和加权早期丢弃算法的各种参数设置下的性能表现进行了仿真分析。最后提出了关于路由器QoS进一步研究的有益思路。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 引言
• 1.1 QoS的发展历史
• 1.2 基于路由器的QoS的研究现状
• 1.3 主要工作
• 2 QoS概述
• 2.1 QoS的一般概念
• 2.2 QoS的定义
• 2.2.1 ISO组织对QoS的定义
• 2.2.2 IETF组织对QoS的定义
• 2.3 QoS的服务模型
• 2.3.1 尽力服务Best-Effort
• 2.3.2 综合服务IntServ
• 2.3.3 区分服务DiffServ
• 2.4 QoS的功能
• 2.4.1 报文分类
• 2.4.2 流量监管和流量整形
• 2.4.3 拥塞管理和拥塞避免
• 2.5 小结
• 3 QoS路由器的理想化模型
• 3.1 路由器的工作原理
• 3.1.1 路由器的基本功能
• 3.2 基于路由器的QoS功能
• 3.2.1 调度
• 3.2.2 队列管理
• 3.3 QoS路由器的理想化模型
• 3.4 QoS路由器的基本功能块
• 3.4.1 分类器
• 3.4.2 计量器
• 3.4.3 动作模块
• 3.4.4 队列调度模块
• 3.5 小结
• 4 基于路由器的QoS的仿真实现
• 4.1 网络仿真软件NS简介
• 4.1.1 NS的基本结构
• 4.1.2 NS2中的网络拓扑
• 4.1.3 延迟模型
• 4.2 NS中路由器QoS功能的改进
• 4.2.1 队列调度算法实现
• 4.2.2 测量及性能分析的实现
• 4.3 小结
• 5 仿真场景及结果分析
• 5.1 仿真场景1：WFQ调度算法和PQ调度算法的性能比较
• 5.1.1 仿真目标
• 5.1.2 仿真环境设置
• 5.1.3 仿真结果
• 5.2 仿真场景2：不同公平调度算法的延迟性能比较
• 5.2.1 仿真目标
• 5.2.2 仿真设置
• 5.2.3 仿真结论
• 5.3 仿真场景3：WRED参数设置对AF流性能的影响
• 5.3.1 仿真目标
• 5.3.2 仿真设置
• 5.3.3 仿真结果
• 5.4 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历