高性能路由器的服務質量關鍵技術研究.pdf

1、通信技術的發(fā)展和新的應用類型的出現(xiàn)對網絡互連的核心設備—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)據網絡,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發(fā)技術;與此同時,隨著Internet的商業(yè)化,用戶對網絡服務質量(Quality of Service)的要求也不斷提高,需要路由器根據應用的需求提供多種類型的服務.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技術所面臨的主要問題.與傳統(tǒng)的只提供無判別服務的路由器相比,支持QoS的高性能路由器不僅要利用交換和并行處理技術來提高系統(tǒng)的吞吐率,而且需要在體系結構、數(shù)據平面和控制平面的算法等方面進行改進,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度算法等三個方面對高性能路由器中的QoS關鍵技術問題進行了研究,主要貢獻有:在擁塞控制方面,該文主要研究了如何利用路由器實現(xiàn)網絡擁

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絡控制和接入網絡控制兩個階段,根據網絡的具體情況分別控制擁塞.在核心網絡擁塞控制的實現(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),主要面向當前的Internet結構,根據傳輸流的速率和隊列長度動態(tài)也調整分組的丟棄概率,有效地解決了自適應和非自適應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)分服務模型,通過在網絡的邊界節(jié)點引入自適應的流量調節(jié)算法,重點解決了聚集間的不公平性和擁塞崩潰問題.在接入網絡擁塞控制的實現(xiàn)上,闡述了基于邊界節(jié)點和基于主機的控制方案.在接納控制方面,提出了面向區(qū)分服務網絡的接納控制方案(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,該文還研究了在網絡資源不夠用的情況下的連接接入問題,提出了QoS適應算法并應用到面向對象的視頻流的傳輸中.在輸入排隊調度方面,該文重點研究了支持多服務類的輸入排隊路由器的體系結構(MC-IQR),提出了支持多服務類的虛擬輸出排隊(MC-VOQ)結構和用于保證多種服務類QoS的層次調度結構,并在現(xiàn)有算法的基礎上,給出了保證確定型的延遲服務