多路径传输系统中流量调度算法的研究与设计

发布时间：2020-05-31 12:05

【摘要】：近年来随着互联网技术的高速发展,互联网用户数量与日俱增,互联网技术逐渐渗透到人们的生活、学习、工作等各个领域。各种新型业务如高可靠性和高传输质量要求的业务的不断涌现,对网络的带宽提供能力和服务质量提出了更高的要求。多路径传输技术可以聚合多条网络路径上的带宽,均衡网络负载,从而提高传输质量。多路径IP传输网络是一种高可靠性的组建网络方案,可以使用多个IP网络并行传输数据,本论文主要对多路径IP传输网络的多路径并行传输方案及其流量调度策略进行研究与设计。首先,本文对现有的多路径传输方案进行了调查与分析,针对多路径IP传输网的特点,设计了一种基于路由封装的多路径传输系统(Multi-path Transmission System based on Routing Encapsulation,MTSRE),通过在通信终端部署安装有MTSRE的多路径路由服务器来实现多路径并发传输的效果,然后从传输模型、设计目标、体系结构等方面对MTSRE进行了详细介绍。流量调度策略的设计是多路径传输的核心问题,它决定了数据包在多条网络路径上的分配情况,对多路径传输的效率高低有决定性的作用。本文总结分析了常见的流量调度机制,针对MTSRE提出了一种基于拥塞度预知的流量调度算法(Flow Scheduling based on CongestionPrediction,FSCP),该算法基于路径的单向时延变化情况和丢包情况对路径的拥塞度进行实时预估,在路径选择时优先选择向拥塞度较小的路径调度数据,当正在使用的路径拥塞严重时,将流量转移到其它质量较好的子路径上。最后,本文使用NS3仿真工具对设计的多路径传输方案和流量调度算法进行了实现,并选取了不同的网络场景测试算法的性能。实验结果表明,本文提出的方法在整合带宽、负载均衡、路径容错能力方面取得了良好的效果。
【图文】：

移动ＩＰ是一种允许移动终端在不重建ＴＣＰ连接的前提下，从一个网络移动逡逑到另一个网络的技术［３］。该技术依赖于归属代理（Ｈｏｍｅ邋Ａｇｅｎｔ）和外部代理逡逑（Ｆｏｒｅｉｇｎ邋Ａｇｅｎｔ）。如图２－２所示，移动节点Ａ从归属网络移动到外部网络，与逡逑互联网中的终端Ｂ进行通信。归属代理相当于归属网络的稳定节点，外部代理逡逑相当于外部网络的稳定节点。逡逑Ｑ逡逑ｒ邋ｉ；ｋｗ邋＞｜逡逑ｆａ属地链路＾，逦ｆ＝＝＼逦｜外地链路逡逑＾Ｕ邋＼邋—ｎ邋Ｊ邋１邋￣１邋□逡逑Ｕ．Ｊ属代理逦＼邋Ｌ＿Ｌ一＿１逦外部代理逡逑丨丨原始分绀逡逑丨ｉ？丨装ｉｒ；分绀逡逑图２－２移动ＩＰ数据传输示意图逡逑假设在移动节点Ａ和远程通信终端Ｂ进行通信的过程中，移动节点Ａ从归逡逑属网络移动到了外部网络，此时两者的基本通信流程如下：逡逑７逡逑

属代理和外部代理一样，本文设计的ＭＴＳＲＥ运行在具有多路径代理功能的多路逡逑径路由服务器上，多路径路由服务器具有封装ＩＰ包和解封ＩＰ包的功能，负责将逡逑本地局域网发送来的数据通过多个ＩＰ网络传输至通信对端。如图３－１为基于逡逑ＭＴＳＲＥ的多路径并发传输的示意图，设Ａ和Ｄ分别为通信的发送端和接收端，逡逑Ｂ和Ｃ为多路径路由服务器，多路径路由服务器通过其拥有的多个网络接口接逡逑入到两个不同的ＩＰ网络。发送端Ａ发送的数据包首先发往多路径路由服务器Ｂ，逡逑多路径路由服务器Ｂ使用隧道技术将原始的ＩＰ数据包进行封装后发往多条可用逡逑路径上传输。然后接收端的多路径路由服务器Ｃ对收到的ＩＰ数据包进行解封装，逡逑取出原始的数据包，再将其发往真正的目的地址。发送端Ａ和接收端Ｄ并不知逡逑道数据传输中的一系列操作，不需要为多路径并行传输做任何改动。逡逑０逦＾逦＾Ｑ逡逑路逦■…逦｜逦ｊ—逡逑、ＩW原始分组逡逑Ｍ．ｉ封装后分组逡逑图３－１多路径传输示意图逡逑移动ＩＰ技术使用隧道技术避免了因终端移动造成的网络中断问题，，其精髓逡逑２０逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.06

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本文编号：2689829