三类主要网络业务的时间指标和调度机制研究

摘要

随着计算机网络和通信技术的发展，在许多网络环境中，除了要上网实现Internet服务外，可能还包括一定数量的实时要求和带宽保证用户。在这种环境下主要涉及三类主要网络业务：实时、带宽保证和尽力服务业务。随着网络规模的膨胀以及人们对业务种类和质量要求的上升，如何同时实现多类业务的网络QoS控制成为了一个值得研究的课题。 在QoS控制机制中，调度算法决定了被服务的分组接受服务的顺序，使其所在的数据转发设备能够智能地控制数据转发的优先级、每条链路的带宽以及平均时延等特性以满足一定程度上的服务质量。而为了进一步提高网络服务质量，满足用户的需求，引发了很多调度算法的研究。 本文首先从QoS的发展现状出发引入了QoS有关定义和技术指标，然后分析了QoS的控制机制，并且就几种重要机制的发展进行了讲述，其中包括分组调度算法。 其次本文提出了三类主要的网络业务——实时、带宽保证和尽力服务业务流，并且例举了拥有三类主要网络业务的应用环境。然后基于TCP和UDP协议对出现三类主要业务的网络环境的时间性能指标进行了研究，得到了计算带宽保证业务流和实时业务流的最大时延计算公式。 最后本文以经典的单处理器调度算法：最早时限优先（EDF）算法为依据，针对现阶段网络用户的需求，提出了一种基于实时和带宽保证、尽力服务业务并存的改进EDF调度算法——RABEDF（real—time and bandwidth assurance edf），在这种改进EDF调度算法中，提出了新的带宽保证策略，并且依据三种不同模型给出了RABEDF算法的调度过程，然后对论文中所提出算法在SIM网络仿真环境下进行了仿真实验。 本文得出的最大时延计算公式为基于交换队列的改进EDF调度机制和基于优先级的带宽保证策略都提供了很好的判断依据。仿真结果表明改进的调度机制在一定程度上降低了业务流的时延，提高了带宽保证业务流的带宽保证率，总体上来说改善了网络QoS性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 QoS概述

1.2 QoS的控制机制

1.3论文组织及主要研究内容

2三类主要网络业务

2.1实时(Real-Time）业务

2.2尽力而为(Best-Effort）业务

2.3带宽保证(Bandwidth Assurance）业务

2.4应用环境举例

2.5小结

3基于TCP和UDP协议的有关性能指标研究

3.1协议概述

3.2初步设定

3.3性能指标研究

3.4小结

4基于交换队列的EDF调度机制——ABEDF算法研究

4.1交换结构

4.2 EDF调度算法

4.3 RABEDF算法中的带宽保证策略

4.4 RABEDF算法调度过程

4.5小结

5仿真和验证

5.1 SIM模拟器简介

5.2 RABEDF算法的设计与实现

5.3仿真环境

5.4实验结果

5.5结论

结语

参考文献

附录攻读学位期间发表的论文

致谢