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1、上海交通大學博士學位論文IP網絡QoS及其可擴展性研究姓名：邵華鋼申請學位級別：博士專業(yè)：計算機系統(tǒng)結構指導教師：汪為農20080101IP網絡OoS及其可擴展性研究摘要隨著因特網(Internet)技術飛速發(fā)展，多媒體等各種實時業(yè)務不斷涌現(xiàn)，對基于分組交換、提供盡力(BestEffort)數據包轉發(fā)服務的IP網絡提出了QoS(QualityofService)要求。本文系統(tǒng)介紹了IP網絡QoS控制的研究現(xiàn)狀，綜合分析涉及IP網絡QoS保證的關鍵技術，并對現(xiàn)有研究成果及其尚未解決的問題進行了討論。在此基礎上，本
2、文對IP網絡提供具有規(guī)?？蓴U展。I生QoS的若干問題進行了深入研究，主要創(chuàng)新涉及流量聚集調度中聚集策略和調度策略，多QoS帶O約路徑選擇問題，分布式、并行的準入控制方案，以及結合IPv6網絡的綜合QoS網絡模型等四個方面。第一，在流量聚集調度方面，提出一新型基于微流有效隔離的公平聚集器(FairAggregatorforFlOWSIsolation，簡稱“FAFI”)。FAFI可實現(xiàn)對微流的高效聚集，并通過類似于EDF(EarlyDeadlineFirst)的思想，對聚集完成的宏流進行過濾和排序等預處理，并按照
3、WF2Q(Worst．CaseFairWeightedFairQueueing)調度策略，對預處理后的宏流進行調度轉發(fā)。FAFI解決了在基于流量聚集調度模式中，同一宏流內部的各競爭微流之間的突發(fā)流量對數據包傳輸延遲產生影響的問題。文章通過嚴格的數學推理與演算，證明聚集模型的有效性，并對數據包端到端網絡傳輸延遲上限進行了定量分析。第二，在多目標QoS路徑選擇問題上，本文提出了一基于遺傳算法進行多目標優(yōu)化QoS路徑選擇算法(Multi．ObjectiveGeneticAlgorithmsforPathSelecti
4、ng，簡稱“MOGA—PS")。該算法可高效實現(xiàn)對多個QoS目標同時進行優(yōu)化計算，一方面改進現(xiàn)有路徑選擇算法優(yōu)化一個目標，然上海交通人學博上學位論文后檢查剩余目標是否到達要求的做法；另一方面也有效消除一些算法把多個目標線性加權組合，然后對組合El標進行優(yōu)化的人為邏輯，因為對不同性質的QoS約束進行加權組合往往毫無物理意義。通過實驗研究，本文提出算法具有較好計算特性(如算法的規(guī)模可擴展性、收斂性等)和功能特性(如阻塞率等)。第三，在準入控制方面本文提出一全新的分布式和并行準入控制模式(Distributedand
5、ParallelAdmissionControl，簡稱“DPAC")。DPAC采用基于帶寬預劃分的虛鏈路機制，使域內各邊界路由器只需根據其本地信息庫，進行快速、正確、并發(fā)、和完全分布式的準入決策。同時，模型引入一全新的兩階段令牌傳遞機制，用于自適應優(yōu)化核心資源在不同邊界路由器之間的預分配比例。通過仿真，DPAC表現(xiàn)出較好的準入控制響應性能，較低的數據包丟失率，和較高的網絡資源利用率。第四，本文提出了一適用于IPv6網絡的全新QoS框架(DistributedAdaptiveResourceManagement，
6、簡稱“DARM”)。DARM框架主要包括一全新基于IPv6流標簽的虛擬路徑機制和數據包轉發(fā)機制，以及自適應分布式資源定向探測過程。該框架不需要逐跳的QoS信令傳遞過程以及在網絡核心維護每流的狀態(tài)。因此，該框架兼有IntServ(IntegratedServices)模型的QoS保證水平和DiffServ(DifferentiatedServices)模型的系統(tǒng)規(guī)?？蓴U展性。通過大量仿真，驗證了該QoS網絡框架相對于IntServ和DiffServ網絡模型而言，具有較好的綜合性能。關鍵詞：服務質量，綜合服務，區(qū)分
7、服務，準入控制，多參數約束路由，流量聚集，調度策略，IPv6協(xié)議一II—StudiesonProvidingScalableQoSSolutionsinIPNetworksABSTRACTTheenlargementoftheInternetusercommunityhasgeneratedtheneedforIP—basedapplicationsrequiringguaranteedQualityofService(QoS)characteristics．Effortstopro-vidingQoSf研me
8、Internethaveledtotwodistinctapproaches：theIntegratedServices(IntServ)andtheDifferentiatedServices(DiffServ)．IntServsuffersfromscalabilityprob—lem,whereasDiffServonlysupportsweakQoSascomparedtoIn
