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主动网络技术在3TNet边缘网络中的应用

作　者: 赵昭灵
导　师: 邬江兴
学　校: 中国人民解放军信息工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 中国高性能宽带信息网流媒体主动网络拥塞控制多速率组播
分类号: TN929.5
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

未来IP网络的主要业务将是互动的流媒体业务,如何在IP网上承载具有QoS支持的大规模并发宽带流媒体和交互式多媒体业务将是下一代互连网络研究的主要热点。由此可以预见,中国高性能宽带信息网(3TNet)的主要业务将是互动的流媒体业务,而流媒体业务的数据流特征是要求网络能够以恒定的带宽和基本稳定的速率,实时、连续地传输数据流。为了实现在中国高性能宽带信息网(3TNet)上承载可运营、具有QoS支持的大规模并发宽带流媒体和交互式多媒体业务的目标,并充分利用电路交换技术的QoS性能以及光电子技术的研究成果,3TNet拟在骨干网络中引入电路交换技术,使用高速光电路交换来承载大规模并发宽带流媒体和交互式多媒体业务。为此,通过在3TNet边缘网络中引入主动网络技术,本文试图构造一种新的边缘网络结构,其研究重点是:如何在3TNet的边缘网络中承载具有QoS保证的大规模并发宽带流媒体和交互式多媒体业务,具体研究3TNet边缘网络中的主动网络结构、主动网络中的流媒体拥塞控制算法以及支持流媒体的主动多速率组播控制算法。 3TNet边缘网络主要完成数据流的传输与处理(包括适度缓存、并以相对稳定的速率均匀传输数据流、网络拥塞控制、流媒体数据速率变换),用户接纳控制,身份认证,等等,需要网络具有较高的灵活性,因此,本文在分析了主动网络灵活性能的基础上,考虑到主动网络用户与网络都对流量特性具有预知性,因此得出在3TNet边缘网络中实现主动网络可以达到现有分组网络服务质量性能上限的结论,并对该结论进行了基于具有约束条件下M/GI/1排队模型的数学分析,根据相关统计数据,通过严格的数学论证,结果显示,在90%以上的情况下,主动网络的用户平均响应时间可以达到现有分组网络的最小值。由于主动网络技术高度的灵活性(用户可以对网络进行个性化的设置),在其设计实现过程中,存在两大技术问题:安全性问题和非可平滑升级的问题,因此,在传统的多节点、多层次网络中实现主动网络存在困难。为了在3TNet的边缘网络中应用主动网络技术,并考虑到网络的实用性和可扩展性,本文提出了一种具有单节点、多级远端模块的大容量主动接入汇聚路由器系统(ACR),并研究了其安全性能;同时还给出了基于主动接入汇聚路由器系统(ACR)的流媒体承载模型。在剖析网络拥塞现象,分析拥塞发生原因的基础上,本文提出了一种应用于中国高性能宽带信息网络(3TNet)的边缘主动网络ACR上,针对网络流媒体业务,基于最大信息元丢弃策略,并采用逐级反馈隔离的主动网络拥塞控制算法——MCDA算法。仿真实验显示,该拥塞控制算法对合法数据拥塞控制性能较RED算法好;而且,该算法可以完成对非法攻击数据的隔离。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
图索引  9-11
缩略语  11-12
第1章引言  12-21
  §1.1 课题的研究背景  12-18
  §1.2 课题的主要工作  18-19
  §1.3 论文的组织结构  19-21
第2章 3TNet边缘网络中的主动网络结构研究  21-44
  §2.1 主动网络技术概述  21-26
  §2.2 3TNet网络流媒体业务特征  26-28
  §2.3 3TNet边缘网络中的ACR主动网络结构  28-41
  §2.4 3TNet主动网络环境下的流媒体承载模型  41-43
  §2.5 小结  43-44
第3章主动网络拥塞控制算法研究  44-63
  §3.1 网络拥塞现象与原因分析  44-45
  §3.2 网络拥塞控制算法概述  45-50
  §3.3 主动网络拥塞控制算法模型  50-53
  §3.4 主动网络流媒体拥塞控制算法(MCDA)与仿真分析  53-62
  §3.5 小结  62-63
第4章支持流媒体的主动多速率组播算法研究  63-77
  §4.1 问题的提出  63-65
  §4.2 RLM算法及其存在的问题  65-68
  §4.3 主动AELM分层组播算法  68-74
  §4.4 仿真实验与结果分析  74-76
  §4.5 小结  76-77
第5章一种高性能主动转发处理引擎的设计与实现  77-88
  §5.1 研究背景  77-78
  §5.2 主动网络节点体系结构  78-81
  §5.3 高性能主动转发处理引擎的设计  81-85
  §5.4 可平滑升级的主动网络路由器设计实现  85-87
  §5.5 小结  87-88
第6章结束语  88-92
  §6.1 本课题的研究内容、成果与意义  88-89
  §6.2 本文主要创新点  89-91
  §6.3 进一步的研究设想  91-92
致谢  92-93
参考文献  93-102
附录  102-103
  附录A 作者在读博士学位期间从事的科研工作  102
  附录B 作者在读博士学位期间申报的发明专利  102-103
  附录C 作者在读博士学位期间发表的学术论文  103

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