NGI中基于运动预测的资源预约机制的设计与仿真实现

摘要

随着网络技术和应用的飞速发展，互联网已经渗透到人们的工作、学习和生活等各个方面，人们对通信的需求也日益增长。在下一代互联网(Next Generation Internet，NGI)中，随时随地享受高质量的网络服务已经成为人们的迫切要求。因此，NGI必须支持总最佳连接(Always Best Connected，ABC)，为用户提供服务质量(Quality of Service，QoS)保证。在NGI中，用户在移动的过程中发生的切换有可能导致通信中断，降低用户QoS。本文设计了两种基于运动预测的资源预约机制用于保证用户通信QoS。
　　这两种资源预约机制均可分为运动预测、资源预约和QoS协商三个阶段。在第一阶段，用户接入网络后周期性判断是否需要预约资源，在满足预约条件后，预测出用户最可能的目标接入网络。在第二阶段主要是对确定的目标接入网络进行资源预约。结合NGI网络模型的异构性，本文考虑了两种资源预约方式:水平资源预约与垂直资源预约。第三阶段是可选的，如果预约失败则酌情进行QoS协商。这两种预约机制的区别是预测预约目标接入网络的方法不同，一种机制首先通过以具有不同时间粒度的队列记录用户的历史运动信息（速度、方向），然后结合用户的即时运动信息（位置、速度、方向）预测出用户最有可能到达的区域，确定预约目标接入网络。另一种机制以用户接入网络序列代替用户运动轨迹，结合时间信息，利用具有规律性的用户当前运动轨迹来预测用户的最有可能的预约目标接入网络。
　　为了验证本文资源预约机制的可行性和有效性，基于NS2(Network Simulator2)平台仿真实现了上述两种资源预约机制，并完成了对这两种预约机制的性能分析。仿真结果表明，本文设计的两种资源预约机制均是可行和有效的，它们能够有效处理网络信息的不精确性和用户需求的模糊性，保证用户QoS需求的同时具有更强的适应性，提高接入网络资源利用率，降低接入网络呼叫阻塞率和会话掉线率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 下一代互联网

1．1．1 NGI发展历程

1．1．2 NGI特征

1．2 服务质量

1．2．1 NGI中的QoS保证问题

1．2．2 QoS保证策略

1．3 总最佳连接

1．4 资源预约与运动预测

1．4．1 资源预约

1．4．2 运动预测

1．5 切换管理与资源预约

1．6 课题来源

第2章 模型设计

2．1 网络模型

2．1．1 接入网络刻画

2．1．2 移动终端刻画

2．2 数学模型

2．2．1 QoS参数权重计算

2．2．2 用户QoS满意度

2．2．3 成本和定价

2．2．4 效用计算

第3章 基于终端即时运动信息预测的资源预约机制设计

3．1 资源预约触发

3．2 基于终端即时运动信息的预测机制

3．2．1 接入网络访问概率计算

3．2．2 预约目标接入网络形成

3．3 预约参数计算

3．3．1 资源借用标志位

3．3．2 资源预约量和预留时间

3．4 资源预分配

3．5 QoS协商及预约结果生成

3．6 基于终端即时运动信息预测的资源预约机制流程

第4章 基于终端当前运动轨迹预测的资源预约机制设计

4．1 基本概念定义

4．2 本地终端运动频繁路径集计算

4．2．1 终端历史记录

4．2．2 频繁路径计算

4．2．3 频繁路径集构建

4．3 全局终端运动频繁路径集计算

4．3．1 接入网络历史记录

4．3．2 频繁路径集构建

4．4 资源预约

4．4．1 预约目标接入网络及预约参数计算

4．4．2 资源预分配及QoS协商

4．5 基于终端当前运动轨迹预测的资源预约机制流程

第5章 仿真实现与性能分析

5．1 NS2仿真平台

5．2 仿真实现

5．2．1 资源预约机制的C++实现

5．2．2 资源预约机制的Otcl类和模块

5．3 性能分析

5．3．1 仿真拓扑设置

5．3．2 用户运行用例设置

5．3．3 基准算法

5．3．4 基于终端即时运动信息预测的资源预约机制

5．3．5 基于终端当前运动轨迹预测的资源预约机制

5．3．6 两种资源预约机制对比分析

第6章 结束语

参考文献

致谢