衛(wèi)星—地面混合網(wǎng)絡(luò)IP QoS關(guān)鍵問題研究.pdf

1、混合網(wǎng)絡(luò)是指由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)共同組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)具有衛(wèi)星通信的所有優(yōu)點(diǎn),而地面網(wǎng)絡(luò)具有對用戶密度大的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行密集覆蓋，有穩(wěn)定龐大的用戶群，占有絕大多數(shù)信息資源等特點(diǎn)。因此衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)的整合已經(jīng)成為全球信息系統(tǒng)建立的關(guān)鍵因素。整合的焦點(diǎn)是如何增強(qiáng)和完善網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，與此同時，如何給移動用戶提供全球漫游和所有域之間有效的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力。
　　網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展變得越來越重要?；ヂ?lián)網(wǎng)的初衷只是保證轉(zhuǎn)發(fā)的健

2、壯性，對服務(wù)質(zhì)量沒有考慮。目前，在高速網(wǎng)絡(luò)中按照用戶的要求提供服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)控制是一個普遍要求，也是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。商業(yè)客戶希望網(wǎng)絡(luò)能夠提供有保證的服務(wù)；運(yùn)營商渴望細(xì)分用戶群，提供不同的服務(wù)，收取不同的費(fèi)用?，F(xiàn)有路由協(xié)議導(dǎo)致流量的不均勻分布，造成網(wǎng)絡(luò)阻塞；用戶對網(wǎng)絡(luò)資源需求增加的速度最終將超過網(wǎng)絡(luò)帶寬增加的速度，這些因素促使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)演變成能夠提供服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備上對流量進(jìn)行轉(zhuǎn)

3、發(fā)的接口容量是一種基本的網(wǎng)絡(luò)資源。QoS機(jī)制通過在流之間分配這種資源來提供不同的服務(wù)質(zhì)量。它的研究內(nèi)容包括體系結(jié)構(gòu)，接入控制，分類策略，轉(zhuǎn)發(fā)策略等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的QoS已經(jīng)成為當(dāng)今國際網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域最重要、最富有魅力的核心領(lǐng)域之一，也是網(wǎng)絡(luò)中研究和開發(fā)的熱點(diǎn)問題。
　　端到端QoS解決方案需要協(xié)議間共同協(xié)調(diào)。綜合業(yè)務(wù)模型(IntServ)和區(qū)分業(yè)務(wù)模型(DiffServ)都是IETF(Internet Engineering Task

4、 Force)正在研究的IP QoS保證模型。IETF的綜合服務(wù)工作小組致力于為應(yīng)用的端到端資源要求提供可實(shí)施的方案。IntServ雖然能提供端到端的QoS服務(wù)，但是它的操作粒度為單個的數(shù)據(jù)流，這使得IntServ向骨干網(wǎng)的擴(kuò)展遇到了極大的麻煩。龐大的流量管理和眾多數(shù)據(jù)流狀態(tài)的保存，使得它的擴(kuò)展性變得非常差。DiffServ并不提供從發(fā)送者到接收者的端到端QoS保證，而是在一定范圍內(nèi)保證與業(yè)務(wù)分類相對應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量。它弱化了對信令的依賴，

5、全部處理都基于對Internet業(yè)務(wù)流的分級，因此它具有較大的可擴(kuò)展性。但是這兩種IP網(wǎng)絡(luò)的QoS控制都不能完全滿足需要，如前所述它們各自有自己的優(yōu)點(diǎn)和局限。為了支持端到端QoS，可考慮將IntServ，RSVP，和DiffServ看作是互相補(bǔ)充的技術(shù)。將其相結(jié)合，互相協(xié)同，共同實(shí)現(xiàn)端到端的QoS提供機(jī)制。最終達(dá)到既能提供類似狀態(tài)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)有力的服務(wù)，又能實(shí)現(xiàn)與狀態(tài)無關(guān)網(wǎng)絡(luò)近似的可擴(kuò)展性和魯棒性。本文的第2章就是針對衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)組成的

6、特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合應(yīng)用IntServ，DiffServ，和RSVP提出了一種提供端到端的QoS的解決方案，對聚集RSVP和DiffServ相結(jié)合提供QoS的機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計，同時對兩種網(wǎng)絡(luò)銜接過程中起關(guān)鍵作用的網(wǎng)關(guān)站進(jìn)行了功能分析和設(shè)計。
　　業(yè)務(wù)源模型在網(wǎng)絡(luò)的性能研究中占有重要的位置，對網(wǎng)絡(luò)QoS的分析也有舉足輕重的意義。隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不斷復(fù)雜化，原有的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)源模型已經(jīng)不能很好地表現(xiàn)業(yè)務(wù)流的特性。自相似業(yè)務(wù)流模型能夠反應(yīng)當(dāng)

7、今網(wǎng)絡(luò)具有突發(fā)性強(qiáng)的特性，因此成為研究的熱點(diǎn)。文章通過仿真研究，對具有不同自相似特征參數(shù)的業(yè)務(wù)流進(jìn)行聚合后的性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)聚合流仍然具有自相似的特點(diǎn)，并且用來表征自相似特性的參數(shù)H，非常接近具有最大自相似參數(shù)業(yè)務(wù)流的H值，也就是聚合后業(yè)務(wù)流的突發(fā)性和具有最強(qiáng)突發(fā)業(yè)務(wù)的信源的突發(fā)性一致。
　　文章提出了一種基于自適應(yīng)窗口測量的接入控制算法，該算法由兩層子算法組成?；跍y量的接入控制不需要事先過多獲知業(yè)務(wù)流的特征參數(shù)，且算法本身

8、對業(yè)務(wù)流的變化具有適應(yīng)能力。本文的自適應(yīng)窗口算法進(jìn)一步增強(qiáng)了基于測量的接入算法的適應(yīng)能力，可以根據(jù)業(yè)務(wù)流的特點(diǎn)，自動調(diào)整測量窗口的大小，能滿足網(wǎng)絡(luò)對鏈路利用率和延遲要求。
　　分組調(diào)度算法是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制的核心機(jī)制之一，是網(wǎng)絡(luò)資源管理的重要內(nèi)容，通過控制不同類型的分組對鏈路帶寬的使用，使不同的數(shù)據(jù)流得到不同等級的服務(wù)。調(diào)度算法的基本功能是從節(jié)點(diǎn)的每一個輸出鏈路中挑選出在下一個有效周期發(fā)送的分組。QoS傳輸調(diào)度控制的基本原則為