移动云计算环境下的协同通信分发技术的研究与实现

摘要

随着5G通信技术的日渐成熟，移动云计算的技术也是日新月异。移动云计算的核心是移动互联网以按需的方式获取到基础平台的计算、内存、应用的交付。通过将需要物理硬件支持的数据处理服务和存储服务交付到服务端，从而减轻了客户端中CPU的运算要求以及对存储容量的要求。由于移动云计算具有明显的优势，各种各样的移动云计算应用也如雨后春笋般涌现而出，极大地丰富了终端的业务类型，扩充了终端的应用场景。这样一种变化使得传统网络模型中，利用路由器或者防火墙进行少量业务的静态分流，在现有移动云计算环境下已经不太方便。急需动态的、能灵活管理的“协同通信分发”技术方案去实现大量的多业务类型的流量访问需求，以保证移动终端侧到云服务器侧在业务访问时的服务质量。 针对上述需求，本文开发了“协同通信分发”系统，通过获取终端到服务端的可用带宽大小，对这个可用带宽进行动态划分，以满足不同终端不同业务对通信服务质量要求。 整个系统由三个模块组成，即管理模块、控制器模块和软交换机模块。管理模块用于与管理员的交互，以及对可用带宽的测量，并将这些配置信息传递到控制器模块。控制器模块是在对开源FloodLight控制器深入学习后，在此基础上进行完善，通过接收来自管理模块的配置信息，实现分类、标记和入队功能，并且根据控制器的流表信息完成对业务流的监控功能，将监控的业务流数据作为各业务流分配带宽的参考衡量值。软交换模块是基于开源Click软件平台进行实现，在入端口利用本文提出的CCAR分层CAR模型中令牌分配器对溢出令牌的再次分配实现不同业务流的动态带宽分配，在出端口利用队列管理和队列调度来实现流量的区分服务。 本文实现的协同通信分发系统，降低了各业务层之间的耦合度，使得管理员对网络设备的管理方式更为灵活。并且通过对分层流量限速的改进实现了对带宽的动态分配，从而大大的提升了网络中带宽的利用率。

目录

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.2.2 国外研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 本论文的结构安排

第二章 相关技术介绍

2.1 移动云计算系统

2.2.1 基本概念

2.2.2 可用带宽测量技术

2.3.1 OpenFlow产生背景

2.3.2 OpenFlow网络模型

2.4 QoS网络服务质量

2.4.1 DiffServ区分服务模型

2.4.2 QoS技术

2.5 本章小结

第三章 协同通信分发系统方案设计

3.1.1 OpenFlow网络存在的问题

3.1.2 协同通信分发系统功能需求分析

3.2 协同通信分发系统总体框架设计

3.3 管理模块的设计

3.3.1 交互界面模块

3.3.2 可用带宽检测模块

3.4 控制器的设计

3.4.1 QoS分发控制模块

3.4.2 流量监控模块

3.5 模块化交换机的设计

3.5.1 流量控制模块

3.5.2 控制代理模块

3.6 本章小结

第四章 协同通信分发系统实现

4.1.1 交互界面模块

4.1.2 可用带宽检测模块

4.2 控制器的实现

4.2.1 QoS分发控制模块

4.2.2 流量监控模块

4.3 模块化交换机的实现

4.3.1 流量控制模块

4.3.2 控制代理模块

4.4 本章小结

第五章 协同通信分发系统测试

5.1.1 测试环境部署

5.1.2 系统功能测试

5.2 系统性能测试

5.2.1 实验环境部署

5.2.2 实验方案设计与结果分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 未来工作展望

致谢

参考文献