网络流量控制若干关键技术研究

论文题目: 网络流量控制若干关键技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机应用技术

作者: 刘岩

导师: 高传善

关键词: 网络流量控制,智能光网络,预测控制,网络性能

文献来源: 复旦大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着互联网络的飞速发展,给网络系统的正常运行带来了一系列的问题,其中最突出的是由网络流量过大引发的网络拥塞。与此同时,互联网络所提供的服务日益多样化和复杂化,作为承载服务的基础,对网络流量进行智能化的控制显得日益重要。网络流量特性可以充分体现承载网络的性能特性,因此本文以对网络流量特性的研究为出发点,对网络流量控制相关的一系列关键技术进行研究。 本文在对网络流量特性进行系统研究的基础之上,尝试从理论上分析了TCP拥塞控制机制与网络流量自相似特性之间的关系,并通过模拟试验比较了自相似性与丢失率、重传初值以及链路延迟的不同关系。对于网络流量特性的刻画以及网络流量特性原因的探讨,都应当以网络流量控制为最终目标。为了方便流量控制模型的建立,本文首先对典型TCP流的流量特性进行分析,通过理论推导得到网络流量的控制模型,并进一步研究在此模型基础上的控制器设计,引入预测控制模型设计流量控制器,并给出了模拟的流量控制器实现。在此基础上,本文进一步研究了下一代智能网络中控制平面待解决的关键技术。 本文有所创新的主要方面如下: 首先,系统分析了网络流量特性,在前人研究的基础上,总结了网络流量自相似特性成因的可能解释,并分析了这些解释的出发点和合理性。并进一步讨论了TCP/IP协议与TCP流自相似特性的关系,从理论上分析了TCP拥塞控制机制本身会导致TCP流自相似特性的原因,通过模拟实验证明了TCP流分形程度与丢失率及超时重传的直接关系。 其次,在上述理论分析的基础上,进一步从控制论的角度对TCP拥塞控制机制进行分析。认为主动队列管理问题可以看作一个控制器设计问题,可以引入经典/现代控制论的基本原理进行模型建立和分析。考虑到网络流量的复杂性,本文提出了一种基于预测的流量控制模型。考虑到网络流量控制实际实现可能遇到的问题,本文提出了一种在服务层叠网中动态配置带宽的改进算法。 第三,研究了下一代智能光网络中实现流量工程的可能性与必要性,研究了智能光网络控制平面设计的待解决关键问题,针对IP业务量不确定性对带宽动态配置的要求,提出了一种混合式的流量工程解决方案。 最后,,本文在对RSVP-TE进行扩展的基础之上,提出了一种动态标记优先

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究网络流量控制技术的意义和任务

1.1.1 网络流量和网络性能的关系

1.1.2 因特网流量工程的核心任务

1.1.3 网络流量控制技术的主要研究任务

1.1.4 下一代智能交换光网络控制平面研究

1.2 网络流量特性分析基础上的流量控制技术研究

1.2.1 网络流量特性的分析

1.2.2 本文的研究侧重点

1.2.3 本文的主要研究方法

1.3 本文的主要贡献

1.4 本文的组织结构

第二章 TCP拥塞控制机制与网络流量的自相似特性

2.1 网络流量特性概述

2.1.1 网络流量特性刻画的数学工具

2.1.2 自相似特性对网络性能的影响

2.2 网络流量自相似特性原因的研究

2.2.1 网络流量自相似特性的可能原因

2.2.2 TCP拥塞控制机制与网络流量自相似特性关系的研究

2.3 模拟验证

2.3.1 网络模型

2.3.2 模拟场景

2.3.3 模拟结果比较分析

2.4 本章小结

第三章 基于预测的流量控制模型

3.1 路由器主动队列管理机制

3.1.1 路由器上的流量控制技术

3.1.2 几种现有 AQM算法的分析

3.1.3 AQM的研究重点

3.1.4 将经典/现代控制论引入AQM的设计和评估

3.2 基于控制论的TCP流量模型分析

3.2.1 典型TCP流的控制系统模型

3.2.2 RED算法的控制模型

3.3 MPC与流量控制

3.3.1 模型预测控制基本原理

3.3.2 模型预测控制的理论基础

3.4 基于预测控制的网络流量控制模型

3.4.1 基于模型的流量预测

3.4.2 流量控制模型的建立

3.4.3 需进一步研究的问题

3.5 SON中的动态带宽配置算法

3.5.1 SON概述

3.5.2 SON中的带宽配置问题

3.5.3 动态带宽配置算法

3.5.4 有待进一步研究的问题

3.6 本章小结

第四章 ASON控制平面路由技术研究

4.1 ASON体系结构

4.1.1 ASON概述

4.1.2 ASON体系结构中需要解决的关键问题

4.2 ASON控制平面技术研究

4.2.1 GMPLS控制平面体系结构

4.2.2 控制平面路由技术研究

4.3 混合式流量控制模型

4.3.1 离线选路模式

4.3.2 在线选路模式

4.3.3 带区分的混合式流量控制模型

4.4 本章小结

第五章 动态标记优先级策略

5.1 GMPLS中的标记请求冲突问题

5.1.1 ASON信令协议概述

5.1.2 资源预留问题

5.1.3 反向链路阻塞问题

5.2 动态标记优先级策略

5.2.1 标记集对象

5.2.2 灰色标记的维护

5.2.3 RSVP-TE的扩展

5.2.4 动态标记优先级策略

5.3 本章小结

第六章 总结

6.1 本文的贡献

6.2 下一步研究方向

参考文献

致谢

攻读博士期间所发表的论文

攻读博士期间完成的项目

发布时间: 2005-09-19

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