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服务覆盖网络的路由算法研究

作　者: 徐林磊
导　师: 郑明春
学　校: 山东师范大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 服务覆盖网络路由算法 Wardrop原理服务质量
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,互联网已经成为一个由大量网络自治域连接起来的异构的、巨型的复杂系统,随着高速网络,通信技术和流媒体技术的发展,出现了大量的各种新型应用,使传统的尽最大努力传递型的互联网服务体系设计遇到了严峻的挑战。随着网络规模越来越大,通信数据流穿越的异构自治域也越来越多,单纯依靠ISP之间的协作已经无法控制跨域的服务质量。为此,IETF开发了一系列提高Internet服务质量的RFC标准,但是,迄今为止,这些成果都没有大规模地实际应用于互联网,因此,在目前的Internet中尚没有有效的端到端的QoS保证。我们需要一种机制打破现在的域间互相独立、互相制约的局面,为此,学者们提出了一种实现端到端QoS服务的技术:服务覆盖网络(SON)。SON是由被称为服务网关(SG)的SON节点及虚拟链路构成。这些服务网关是由SON经营商统一部署的独立于底层AS的网络节点,这些节点具有数据转发和其他控制功能,它们之间通过虚拟链路建立起逻辑连接,虚拟链路是由底层IP网络提供的具有QoS保证的物理链路组成。由于SON节点与底层网络相分离,由SON经营商统一管理,屏蔽了底层网络的技术细节,也就解决了长期困扰我们的难以跨越异构网络向网络用户提供QoS的问题,同时也降低了管理和控制SON服务的复杂性,尤其是控制QoS的复杂性。SON路由是解决SON的关键问题,国内外学者对此提出了多种路由算法。本文首先介绍了服务覆盖网络相关的概念并对服务覆盖网络的路由研究现状进行了综述,对比分析了各种覆盖路由算法,然后综合分析Wardrop原理及其在通信网络中的应用,并在此基础上提出了两种SON中的Wardrop路由算法。本文提出的路由算法一方面满足了网络用户QoS的需求,提高了网络的服务质量;另一方面均衡网络负载提高了网络资源的利用率。因此提出的路由算法具有较高的理论价值和十分重要的现实意义。本文综合考虑了网络延时和带宽等多种影响网络性能的因素,通过对Wardrop原理UE模型的研究,从网络用户的角度出发,提出了基于UE模型的服务覆盖网络路由算法(UERSON)以达到提高网络服务质量的目的。在NS2的仿真环境中通过导入真实网络数据流验证了算法的可行性,对仿真实验结果的分析表明该算法的性能在一定程度上要优于已有的路由算法。但UERSON路由算法是一种自私路由算法而且该算法没有综合考虑SON经营商的收益,可能会影响SON经营商继续为网络用户提供优质的接入SON的服务。因此本文又在Wardrop原理SO模型的基础上提出了一种多下一跳路由算法(MNHRSON),该算法综合考虑SON经营商的利益和网络用户的服务需求,从网络全局作出路由选择。该算法的提出一方面保证了用户的QoS需求提高了网络的服务质量,另一方面最大化SON经营商的收益。在NS2的仿真环境中通过导入真实网络数据流验证了算法的可行性,对仿真实验结果的分析表明该算法的性能在一定程度上优于UERSON算法。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章绪论  10-22
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 服务覆盖网络概述  11-17
    1.2.1 服务覆盖网络的概念  11-14
    1.2.2 服务覆盖网络类型  14-16
    1.2.3 服务覆盖网络的应用  16-17
  1.3 服务覆盖网络的路由研究现状  17-20
    1.3.1 改善服务覆盖网络性能的覆盖路由  18-19
    1.3.2 针对特定应用的覆盖路由  19-20
  1.4 本文的创新  20
  1.5 本文结构安排  20-21
  1.6 本章小结  21-22
第二章 Wardrop 原理及其在通信网络中的应用  22-26
  2.1 Wardrop 原理基本理论  22-23
    2.1.1 Wardrop 原理的概念及内涵  22
    2.1.2 UE 模型  22
    2.1.3 SO 模型  22-23
  2.2 通信网络中Wardrop 原理的应用研究  23-25
    2.2.1 路由算法  23-24
    2.2.2 流量工程  24-25
    2.2.3 其它应用  25
  2.3 本章小结  25-26
第三章基于UE 模型的路由算法  26-42
  3.1 UE 模型  26
  3.2 UE 模型的解法  26-29
  3.3 UERSON 路由算法  29-33
    3.3.1 网络模型  29
    3.3.2 问题描述  29-30
    3.3.3 算法基本思想  30-31
    3.3.4 路径选择  31-32
    3.3.5 算法描述  32-33
  3.4 仿真实验及算法性能分析  33-40
    3.4.1 仿真场景设置  34-35
    3.4.2 仿真参数的设定  35
    3.4.3 仿真结果与分析  35-40
  3.5 本章小结  40-42
第四章多下一跳路由算法  42-54
  4.1 SO 模型  42-43
  4.2 SO 模型的解法  43
  4.3 MNHRSON 路由算法  43-47
    4.3.1 问题描述  43-44
    4.3.2 算法基本思想  44-45
    4.3.3 算法描述  45-47
  4.4 仿真实验及算法性能分析  47-52
  4.5 本章小结  52-54
第五章总结与展望  54-56
  5.1 本文的主要工作  54
  5.2 进一步的研究工作  54-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目  59-60
致谢  60

服务覆盖网络的路由算法研究

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