高性能路由器的服務(wù)質(zhì)量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、通信技術(shù)的發(fā)展和新的應(yīng)用類型的出現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)互連的核心設(shè)備—路由器的性能和功能都提出了更高的要求.在過去十年中,Internet迅速發(fā)展成為全球最大的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),其骨干鏈路的帶寬和流量都呈現(xiàn)爆炸性增長的態(tài)勢,要求路由器能提供快速的分組轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù);與此同時,隨著Internet的商業(yè)化,用戶對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service)的要求也不斷提高,需要路由器根據(jù)應(yīng)用的需求提供多種類型的服務(wù).如何在保證吞吐量的同時滿足分組在帶寬、延遲

2、和丟失率等方面的要求是高性能路由器QoS技術(shù)所面臨的主要問題.與傳統(tǒng)的只提供無判別服務(wù)的路由器相比,支持QoS的高性能路由器不僅要利用交換和并行處理技術(shù)來提高系統(tǒng)的吞吐率,而且需要在體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)平面和控制平面的算法等方面進(jìn)行改進(jìn),以滿足Internet未來發(fā)展的要求.該文主要從擁塞控制、接納控制和輸入排隊調(diào)度算法等三個方面對高性能路由器中的QoS關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了研究,主要貢獻(xiàn)有:在擁塞控制方面,該文主要研究了如何利用路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁

3、塞控制,提出了二階段分布式擁塞控制方案,它將傳統(tǒng)的基于末端系統(tǒng)的端到端控制分為核心網(wǎng)絡(luò)控制和接入網(wǎng)絡(luò)控制兩個階段,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體情況分別控制擁塞.在核心網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的實現(xiàn)上,提出了基于速率和隊列控制的近似公平帶寬分配算法(RQ-AFB),主要面向當(dāng)前的Internet結(jié)構(gòu),根據(jù)傳輸流的速率和隊列長度動態(tài)也調(diào)整分組的丟棄概率,有效地解決了自適應(yīng)和非自適應(yīng)傳輸流之間的不公平帶寬分配問題;此外,該文還提出了基于邊界節(jié)點的聚集擁塞控制(EB-A

4、CC),主要面向區(qū)分服務(wù)模型,通過在網(wǎng)絡(luò)的邊界節(jié)點引入自適應(yīng)的流量調(diào)節(jié)算法,重點解決了聚集間的不公平性和擁塞崩潰問題.在接入網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的實現(xiàn)上,闡述了基于邊界節(jié)點和基于主機(jī)的控制方案.在接納控制方面,提出了面向區(qū)分服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的接納控制方案(DS-CAC),重點闡述了DS-CAC方案中的信令處理過程和在分布式環(huán)境下對連接請求的串行化處理,并給出了基于邊界節(jié)點、基于帶寬代理以及同時利用邊界節(jié)點和帶寬代理實現(xiàn)的方案;提出了一種保證統(tǒng)計型QoS

5、的接納控制算法,重點闡述了如何利用聚集到達(dá)速率二階矩數(shù)字特征和QoS約束來估計路由器的可用帶寬;此外,該文還研究了在網(wǎng)絡(luò)資源不夠用的情況下的連接接入問題,提出了QoS適應(yīng)算法并應(yīng)用到面向?qū)ο蟮囊曨l流的傳輸中.在輸入排隊調(diào)度方面,該文重點研究了支持多服務(wù)類的輸入排隊路由器的體系結(jié)構(gòu)(MC-IQR),提出了支持多服務(wù)類的虛擬輸出排隊(MC-VOQ)結(jié)構(gòu)和用于保證多種服務(wù)類QoS的層次調(diào)度結(jié)構(gòu),并在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上,給出了保證確定型的延遲服務(wù)