端到端多路徑傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究

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1、文參未交博士學(xué)位論文端到端多路徑傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究ResearchontheKeyTechnologiesofEnd-to--EndMultipathTransfer作者：薛淼導(dǎo)師：張思東教授北京交通大學(xué)2012年6月學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書I掣III12I14112I119IIoII19II必II本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(

2、保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名：備淼簽字日期：2DJ2年∥月J2日?多簽字日期：2D72年鄉(xiāng)月段日中圖分類號：TP393UDC：學(xué)校代碼：10004密級：公開北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文端到端多路徑傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究ResearchontheKeyTechnologiesofEnd--to--EndMultipathTransfer作者姓名：薛淼導(dǎo)師姓名：張思東學(xué)位類別：工學(xué)學(xué)科專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)學(xué)號：07111023職稱：教授學(xué)位級別：博士研究方向：下一代信息網(wǎng)技術(shù)北京交通大學(xué)北尿父逋大字2012年6月致謝本論文的工

3、作是在我的導(dǎo)師張思東教授的悉心指導(dǎo)下完成的，張思東教授嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、勤勉務(wù)實的工作作風(fēng)和對科學(xué)孜孜不倦的追求精神令我在博士階段的學(xué)習(xí)中受益匪淺。張老師的言傳身教和關(guān)懷幫助讓我的學(xué)業(yè)和研究工作得以順利完成。值此論文完成之際，首先謹(jǐn)向尊敬的張老師對我的關(guān)心和指導(dǎo)表示衷心的感謝!張宏科教授敏銳的科學(xué)洞察力、勇于創(chuàng)新的科研精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度給我極大的幫助和影響。張老師的言傳身教使我的學(xué)業(yè)和研究工作不斷進步；張老師對科學(xué)的熱情、對信念的執(zhí)著對我影響深刻。在此衷心感謝張老師對我的關(guān)心和指導(dǎo)。在實驗室工作及撰寫論文期間，羅洪斌教授、秦雅娟教授、

4、高德云教授、周華春教授、董平老師、宋飛老師、楊冬老師、陳佳老師、蘇偉老師、劉穎老師、郜帥老師、潘志麗老師對我的科研工作和論文提出了寶貴的指導(dǎo)意見，在學(xué)習(xí)和生活上都給予了我很大的關(guān)心和幫助，在此表示衷心的謝意。在實驗室的學(xué)習(xí)和生活中，王洪超、李世勇、吳恒奎、江海舁、黃道超、孫亮、朱世佳、曾宇晶、張萌等博士研究生同學(xué)給予我很多建議和幫助，在此向他們表達我的感激之情。感謝在百忙之中評審本論文的各位專家學(xué)者。最后，特別要感謝我的父母和家人，多年來他們的理解、鼓勵和無私的支持使我能夠在學(xué)校專心完成學(xué)業(yè)。謹(jǐn)以本文獻給所有關(guān)心、幫助和支持我的親人、老師

5、、同學(xué)扣朋友們!中文摘要隨著Internet的快速發(fā)展、新興接入技術(shù)的不斷涌現(xiàn)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的終端正在呈現(xiàn)多宿化的趨勢。終端多宿為用戶提供了隨時、隨地及以任意一種或多種方式接入網(wǎng)絡(luò)的可能。但是由于Internet對多宿使用的原始設(shè)計缺陷，終端的多宿特性難以被有效利用。現(xiàn)有技術(shù)在使用多宿特性的同時又帶來網(wǎng)絡(luò)路由與傳輸性能等方面的問題。因此，如何在不為網(wǎng)絡(luò)帶來額外負(fù)擔(dān)的情況下有效利用終端的多宿特征進行數(shù)據(jù)傳輸，成為近年來研究人員關(guān)注的熱點。本文在深入分析現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)多宿技術(shù)和多路徑傳輸?shù)幕A(chǔ)上，設(shè)計了一種基于端到端的多路徑傳輸方

6、法，以提高多宿終端的聚合帶寬、網(wǎng)絡(luò)資源利用率、服務(wù)可靠性、數(shù)據(jù)隱私性及實施網(wǎng)絡(luò)邊緣處的流量工程。本文按照自頂向下的順序，主要從數(shù)據(jù)傳輸、路徑選擇和路徑發(fā)現(xiàn)三個方面對端到端多路徑傳輸相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究，具體工作如下：1．對現(xiàn)有端到端多路徑傳輸方案進行比較，歸納了端到端多路徑傳輸?shù)脑O(shè)計原則，在SCTP的基礎(chǔ)上提出了一種新的端到端多路徑傳輸方案一E2EMPT。E2EMPT采用雙層序列空間映射機制、發(fā)送調(diào)度和接收緩沖區(qū)管理等措施來減少數(shù)據(jù)包亂序引發(fā)的不必要的快速重傳，提高多宿終端應(yīng)對數(shù)據(jù)包亂序的健壯性，從而有效提高了終端的聚合帶寬。2．建模

7、分析E2EMPT的穩(wěn)態(tài)吞吐量和數(shù)據(jù)隱私性。結(jié)合SCTP擁塞控制算法的特點，建立基于棄尾隊列的E2EMPT傳輸模型；通過分析傳輸過程中擁塞避免和超時重傳兩個階段的平均吞吐量，建立E2EMPT穩(wěn)態(tài)吞吐量模型，并推導(dǎo)得出E2EMPT穩(wěn)態(tài)吞吐量關(guān)于路徑丟包率和路徑時延的函數(shù)關(guān)系；建立E2EMPT數(shù)據(jù)隱私性與所使用端到端路徑數(shù)目的數(shù)學(xué)模型；在折衷考慮保證E2EMPT的吞吐量性能的內(nèi)存資源需求和數(shù)據(jù)隱私性的基礎(chǔ)上，啟發(fā)性的建議了在E2EMPT中使用的最優(yōu)的路徑數(shù)目。3．建模分析E2EMPT產(chǎn)生接收緩沖區(qū)阻塞的原因，提出了一種路徑選擇算法。建模分析在E

8、2EMPT使用差異化路徑的情況下，需要緩存的最大量的亂序數(shù)據(jù)與路徑丟包率及路徑時延的函數(shù)關(guān)系；根據(jù)建立的模型，設(shè)計了路徑選擇算法，以得到具有相近路徑時延及較小路徑丟包率的路徑集合，進而消除路徑