服務(wù)覆蓋網(wǎng)基于SUE的帶寬提供問題研究.pdf

1、隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)上涌現(xiàn)出了大量的多媒體應(yīng)用,傳統(tǒng)的提供“盡力而為”服務(wù)的網(wǎng)絡(luò),沒有良好的服務(wù)質(zhì)量保證,越來越不能滿足這些應(yīng)用對于服務(wù)質(zhì)量的要求,而我們期望的網(wǎng)絡(luò)是能夠提供“可預(yù)期”的端到端的服務(wù)質(zhì)量保證.盡管目前提供QoS服務(wù)的方案多種多樣,比如綜合服務(wù)IntServ和區(qū)分服務(wù)DiffServ體系結(jié)構(gòu),以及多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS技術(shù),資源預(yù)留協(xié)議RSVP等等.然而,這些模型和技術(shù),都沒有有效的實(shí)現(xiàn)端到端的QoS保證.

2、>　　服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)SON(Service Overlay Network)的概念作為一種可以解決端到端的服務(wù)質(zhì)量(QoS)方式被提了出來.它是一種建立在較高層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之上的、由第三方服務(wù)提供者經(jīng)營的,以向終端用戶提供QoS保證的增值服務(wù)為目的的覆蓋網(wǎng)絡(luò).這種網(wǎng)絡(luò)與底層基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備分離,使得跨域的端到端服務(wù)質(zhì)量保證成為可能.
　　SON的健康運(yùn)作建立在良好的商業(yè)關(guān)系基礎(chǔ)之上.一方面,SON服務(wù)提供商通過實(shí)現(xiàn)承諾的QoS服務(wù)來吸引用戶

3、獲得收入;另一方面,SON需要向底層網(wǎng)絡(luò)購買一定QoS保證的帶寬而支出成本.綜合平衡這兩方面的目標(biāo),QoS保證的帶寬提供模型將是一個非常好的解決方案,并且具有廣泛的應(yīng)用.國內(nèi)外學(xué)者對于帶寬提供問題作了大量的研究工作,但是在現(xiàn)有的大多數(shù)的研究中對于QoS需求的量化是基于網(wǎng)絡(luò)鏈路利用率這一因素的,很少考慮到網(wǎng)絡(luò)流量等其他因素的影響,而且往往只針對一條鏈路來進(jìn)行帶寬提供的研究,模型的研究很少.
　　服務(wù)覆蓋網(wǎng)QoS保證的帶寬提供問題目的

4、就是:對于特定的SON網(wǎng)絡(luò)片段,已知網(wǎng)絡(luò)流量需求,求出網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路至少需要提供多少帶寬才能保證用戶端到端的QoS需求.因此有兩個問題需要解決:一個是如何將一定的網(wǎng)絡(luò)流量需求分配到各條鏈路上;另一個是對于用戶的QoS需求需要提供多少的帶寬保證,也即QoS需求與帶寬保證之間的映射關(guān)系.網(wǎng)絡(luò)配流問題最初起源于交通運(yùn)輸和交通分配中,但是由此問題所形成的一系列的網(wǎng)絡(luò)配流方法和技術(shù)可用于其他的許多方面.網(wǎng)絡(luò)配流有兩個基本的模型:用戶平衡(User

5、 Equilibrium)配流和隨機(jī)用戶平衡配流(Stochastic User Equilibrium,通常簡稱SUE).由于SUE配流問題相對于UE問題更具有普遍性且更符合SON實(shí)際情況,因此本文創(chuàng)新性的將SUE配流理論應(yīng)用到SON網(wǎng)絡(luò)的配流中,以得到平衡狀態(tài)下各條鏈路的流量分布.
　　本文綜合考慮SON網(wǎng)絡(luò)流量特征、鏈路速度、QoS需求等影響因素,在基于隨機(jī)用戶平衡配流的基礎(chǔ)上,使用概率測度的方法描述端到端 QoS需求并結(jié)合

6、鏈路利用率的概念,顯式的給出了QoS需求與帶寬保證之間的關(guān)系.基于解析分析和模擬實(shí)驗相結(jié)合的方法,設(shè)計了一種自適應(yīng)的帶寬提供問題的分析模型,并給出了模型的求解算法以及實(shí)例仿真.
　　本文具體討論了固定需求隨機(jī)用戶帶寬提供模型和彈性需求隨機(jī)用戶帶寬提供模型.其中在彈性需求平衡配流中還分情況研究了基于需求函數(shù)的彈性需求以及基于流量預(yù)測的彈性需求.基于需求函數(shù)的彈性需求SUE帶寬提供問題可以通過網(wǎng)絡(luò)變換法轉(zhuǎn)化為固定需求的SUE帶寬提供問

7、題.由于SON網(wǎng)絡(luò)的帶寬提供不會在很短的時間內(nèi)進(jìn)行改變,因此本文的流量預(yù)測是中長期的流量預(yù)測.傳統(tǒng)的時序模型很難全面的描述網(wǎng)絡(luò)流量的宏觀行為特點(diǎn),它們適合于短期預(yù)測,但會造成中長期流量預(yù)測的誤差比較大.因此本文利用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的流量預(yù)測方法對網(wǎng)絡(luò)的流量進(jìn)行預(yù)測,實(shí)驗結(jié)果表明這種方法可以達(dá)到預(yù)期的誤差要求.
　　本文提出的帶寬提供模型基于隨機(jī)用戶平衡配流(SUE)理論,顯式的給出了一個SON網(wǎng)絡(luò)片段的流量需求與每條鏈路帶寬提供之