协同网络中多链路状态动态感知机制的研究与实现

摘要

移动互联网的飞速发展给高铁乘客带来了巨大的网络需求，传统的单条3G/4G链路在高铁上表现得极不稳定，显然已经无法满足人们的需求。协同网络多链路传输系统可以融合铁路沿线三大运营商网络资源并充分利用，成为高铁Wi-Fi一种重要解决方案。然而，如何能更准确，更快速，更实时的动态感知网络状态，进一步为网络资源有效调度提供更优的参考依据成为该系统目前亟待解决的问题。现有采用的周期主动探测技术主要存在以下问题:探测间隔大导致探测实时性不足;探测样本少导致探测结果误差大;探测策略单一导致无法适应高速移动多变的网络特点等等;
　　针对以上问题，本文创新性提出了一种多链路状态动态感知机制。该机制在协同网络多链路传输系统的基础上，提出适用于高速移动环境的无线网络探测方法，即WMQDM(Wireless multilink quality detection method)探测方法。该方法结合了主动探测技术和被动探测技术，弥补了现有技术探测周期大、探测样本不足的缺陷;同时采用探测周期自适应调整策略，以适应高速列车上复杂的网络变化。通过以上技术，WMQDM探测方法解决了高速移动环境下无线网络探测实时性和准确性无法保证的难点，为协同网络多链路传输系统上层网络资源调度提供了可靠依据。
　　本文首先分析了高速移动环境网络接入的诸多难点，介绍了将铁路沿线网络进行适度融合的协同网络多链路传输系统，并指出了该系统目前亟待解决的问题，并以此为依据提出了多链路状态动态感知机制的设计需求。其次，根据需求完成各个子模块的方案设计，并根据方案设计在实际系统中进行实现。接着，在高铁高速移动环境和实验室静止环境下，分别进行了系统的功能测试和性能测试。最后，通过总结全文，提出了论文设计中仍可完善的地方，为以后的研究方向提出展望。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状

1．3 论文结构

2 相关概念及技术

2．1 Linux路由策略

2．1．1 多路由表

2．1．2 路由规则

2．2 网络测量技术

2．2．1 主动探测方法

2．2．2 被动探测方法

2．3 协同网络多链路传输系统

2．4 Linux系统ioctl接口

2．5 小结

3 多链路状态动态感知机制方案设计

3．1 功能需求

3．2 整体功能设计

3．3 链路变化感知模块设计

3．4 链路质量感知模块设计

3．4．1 主动探测子模块设计

3．4．2 被动探测子模块设计

3．4．3 链路接入状态查询子模块设计

3．4．4 结果整合子模块设计

3．4．5 自适应调整模块设计

3．5 链路质量评估模块设计

3．6 路由更新模块设计

3．7 小结

4 多链路状态动态感知机制方案实现

4．1 链路变化感知模块设计

4．1．1 ioctl函数

4．1．2 功能实现

4．2 链路质量感知模块实现

4．2．1 主动探测子模块实现

4．2．2 被动探测子模块实现

4．2．3 链路接入状态查询子模块实现

4．2．4 结果整合子模块实现

4．2．5 自适应调整子模块实现

4．3 链路质量评估模块实现

4．4 路由更新模块实现

4．5 小结

5 测试与分析

5．1 测试环境介绍

5．2 功能测试

5．2．1 链路变化感知及路由更新测试

5．2．2 链路质量感知功能测试

5．3 性能测试

5．3．1 WMQDM探测方法对链路影响测试

5．3．2 WMQDM探测方法探测准确度测试

5．3．3 WMQDM探测方法主动发包量测试

5．4 小结

6 总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集