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《战略支援部队信息工程大学》 2018年
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用户终端网络流量均衡及资源分配方法研究

王超  
【摘要】:由于信息化的普及,用户终端网络中的流量均衡问题日益严重。流量负载均衡是一种为避免拥塞而通过多条可用路径来均衡流量的技术,流量负载均衡被广泛应用于互联网、工业、交通和农业等方面。实现网络流量负载均衡可以通过网关的部署和流量负载均衡策略的设计来实现,其中,对流量负载均衡策略的研究近年来受到了国内外学者的广泛关注。由于目前的流量负载均衡大多从运营商(Internet Service Provider,ISP)层面进行整体流量均衡,不仅无法保证用户的网络体验质量(Quality of Experience,Qo E),同时,网络中冗余的空闲资源也无法被充分利用,无法为更多的用户提供服务。针对该问题,本文从用户层面研究了如何实现网络资源的按需复用,在保障用户QoE和网络资源分配的公平性的同时,充分利用网络中的空闲资源,主要研究内容如下:1.针对目前主流的流量负载均衡策略仅从运营商层面进行整体流量均衡,无法有效保障用户QoE的问题,提出了一种基于区域负载均衡的带宽分配算法(Bandwidth Borrow Strategy based on Regional Load Balancing,BBS-RLB)。首先对该方案的可行性进行了理论分析;然后基于集中式对等网络(peer-to-peer,P2P)拓扑结构,设计了带宽租借策略,通过对用户网络状态的合理判断及分类提高带宽资源的复用性,并根据用户端数据包到达率确定租借的带宽大小,通过租借带宽实现拥塞链路的迂回,避免在不同网络运营商服务器间的网间链路传输业务。仿真结果表明,该算法较主流的流量均衡策略能更有效的降低用户的业务响应时延,提高瓶颈链路的吞吐量,降低用户终端设备的负载。2.针对目前网络带宽的按需分配和分配中的公平性问题,基于区域负载均衡提出了一种动态的带宽分配拍卖方法。算法首先对网络带宽分配问题进行了分析,并建立了满足用户需求的动态拍卖分配模型,利用往返时延作为参数得到了衡量链路质量的数学模型;然后以链路质量为主要参数设计了带宽拍卖的定价函数,并采用竞拍激励度机制使得竞拍报价能快速收敛到最大值,降低了竞拍过程中的通信开销,使得拍卖收益最大化。仿真结果表明,该算法能有效抑制用户的虚假报价行为,在增大用户的逻辑带宽和优化链路质量的同时,有效改进用户的QoE,最大化竞拍收益。3.根据课题及实际应用的需求,设计并实现了基于区域负载均衡的流量控制单元。该单元主要基于软件部分进行设计与实现,本人直接参与的课题工作有各相关模块设计、OpenWRT操作系统的移植、带宽租借管理、ISP分流和流量管理等工作。最后针对设计的单元,利用终端设备对系统的ISP分流功能、流量管理功能和带宽租借功能进行测试,测试结果表明,本课题设计的基于区域负载均衡的流量控制单元能实现对拥塞节点业务数据的迂回转发,满足单元设计的需求。
【学位授予单位】:战略支援部队信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP393.06

【参考文献】
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