SUPANET的U平臺(tái)資源管理及面向QoS的組播技術(shù)研究.pdf

1、隨著Internet的廣泛應(yīng)用，多媒體數(shù)據(jù)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)的主體，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)源從“人”和“計(jì)算機(jī)”擴(kuò)展到智能化的各類“物”，而網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正呈現(xiàn)出分布式、虛擬化和面向服務(wù)的趨勢(shì)。所有這些變化使30多年前在低通信速率和高誤碼率通信條件下，為文本數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)的Internet面臨著高速交換、服務(wù)質(zhì)量保障、安全/可靠/可用性和移動(dòng)性方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，進(jìn)而呼喚下一代Internet(NGI-Next Generation Internet)的誕生

2、。經(jīng)歷了10多年“IPv6就是NGI”的失敗嘗試之后，學(xué)術(shù)界的主流研究終于在2006年全球網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新環(huán)境組織GENI提出了“有30多年歷史的Internet已經(jīng)成為制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要因素”之后走出誤區(qū)，認(rèn)識(shí)到“解決下一代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵在于研究新的體系結(jié)構(gòu)”。
　　 西南交通大學(xué)四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在本世紀(jì)之初就率先開展了NGI體系結(jié)構(gòu)的研究，2003年發(fā)表其首個(gè)NGI體系結(jié)構(gòu)研究成果—“3D-EMAN”，2004年發(fā)表了“單層

3、用戶數(shù)據(jù)交換平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)”(SUPA)，并先后提出了用“開放式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)參考模型”替代OSI/RM和“骨干通信子網(wǎng)優(yōu)先，外延次之”的NGI研發(fā)策略。SUPA以NGI骨干通信子網(wǎng)為對(duì)象，用帶外信令思想將多層結(jié)構(gòu)的“信控與管理平臺(tái)”和“用戶數(shù)據(jù)交換平臺(tái)”相分離，進(jìn)而在DWDM之上，以實(shí)驗(yàn)室提出的“面向以太網(wǎng)的物理幀時(shí)槽交換技術(shù)”(EPFTS)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)單層結(jié)構(gòu)的通信子網(wǎng)交換平臺(tái)，為接入骨干網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)(幀、分組或任何形式的應(yīng)用數(shù)據(jù))提供安

4、全、服務(wù)質(zhì)量可保障、高速高效和面向連接的服務(wù)。
　　 本博士論文反映的研究工作以SUPANET的EPFTS交換平臺(tái)上的資源管理與基于可保障服務(wù)質(zhì)量的組播技術(shù)為對(duì)象，重點(diǎn)研究了傳輸與交換資源的分配機(jī)制和基于QoS的組播路由技術(shù)。本論文的主要貢獻(xiàn)如下：
　　 (1)在SUPANET網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)研究方面，提出了針對(duì)區(qū)分服務(wù)的基于業(yè)務(wù)流類型的配額分配模型QAM(Quota Allocation Model)和能根據(jù)用戶服務(wù)質(zhì)

5、量差別動(dòng)態(tài)分配資源的機(jī)制-基于EPFTS的動(dòng)態(tài)配額分配機(jī)制DQAE(DynamicQuota Allocation based on EPFTS)。
　　 (2)將服務(wù)質(zhì)量和資源預(yù)留結(jié)合起來，以作者提出的“服務(wù)質(zhì)量偏離函數(shù)”ξ(Q,θ)作為動(dòng)態(tài)調(diào)整資源的重要度量值，進(jìn)而設(shè)計(jì)出基于配額余量的動(dòng)態(tài)調(diào)整算法(RQ-DAA-Residual Quota based Dynamic Adjustment Algorithm)。經(jīng)理論分析和

6、數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明了該算法的穩(wěn)定性和有效性；仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明配額的動(dòng)態(tài)分配可以為用戶提供較好的服務(wù)質(zhì)量保證，更為有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。進(jìn)一步研究表明結(jié)合SUPA虛隧道技術(shù)，DQAE機(jī)制可為用戶提供更好的端到端的服務(wù)質(zhì)量保障。
　　 (3)研究了組播技術(shù)，針對(duì)組播技術(shù)的特點(diǎn)和EPFTS的特性，為SUPANET設(shè)計(jì)了合理的組播機(jī)制。改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的生成算法，為組播路由的實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　 (4)根據(jù)SUPANET中的組播樹特

7、性，提出了面向服務(wù)質(zhì)量的度約束組播路由算法—基于物理幀時(shí)槽交換的度約束組播路由算法MRDP(Multicast RoutingDegree-constrained algorithm based on EPFTS)，并為組播的2種模式：稀疏和稠密，分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的度約束算法MRDP-1和MRDP-2。2種算法在各自適合的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將組播樹的時(shí)延性能和節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)能力均衡分布作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可達(dá)到建樹代價(jià)較小和負(fù)載均衡分布的目的。<