Internet QoS路由研究

【摘要】：随着计算机技术和通信技术的飞速发展，Internet以其便捷、价廉的优势，吸引着越来越多的用户和新业务加入其中，目前网络承载的业务包括数据、语音、视频等多种业务，为实现多种业务共存，多种应用共存，服务质量(QoS)控制机制是必需的。Internet已逐步由单一的数据传输网向多媒体综合传输网演进。但目前Internet中的传输模式“尽力而为”(Best-Effort)服务，无法满足多媒体应用和各种用户对网络传输质量的要求。因此，以提高网络资源利用效率、为用户提供高质量服务作为目标的QoS(Quality of Service)研究是当前Internet领域的热点之一。因为路由直接关系到网络的性能，所以搜索满足约束并优化网络资源利用的QoS路由是全网和局部网络的QoS控制的核心问题之一。本文重点研究了目前QoS路由研究中的几个热点难点问题，具有重要的理论意义和使用价值。本文的主要工作如下： (1)本文研究了QoS路由的一个重要问题---多约束最优路径问题(Multi-constrained Optimal Path，MCOP)。多约束最优路径问题，又称多约束最小代价路径问题，是QoS路由中一个很重要的问题，它涉及网络使用的计费，用户的付费，网络的优化等。本文提出了新的多约束最优路径选择算法---LBPSA(Lagrange Branch-and-Bound Path Selection Algorithm)，LBPSA利用拉格朗日松弛搜索出多约束最小代价路径的上界和下界，然后使用分枝界定反向搜索，得到多约束最小代价路径的成功率更高，而且复杂度相对较低。为提高搜索的成功率，本文提出了一种新的拉格朗日乘子在网络结构中的迭代方法，并利用拉格朗日乘子迭代的结果和属性确定了多约束最小代价QoS路径的边界，提出了反向分枝界定搜索方法以得到多约束最小代价QoS路径。实验结果表明LBPSA在搜索多约束最小代价路径的成功率比目前公认性能较好的H_MCOP算法更有效，而且算法复杂度也较低。 (2)本文研究了目前QoS路由的一个难点问题----多业务流共存的问题。本文从路由的角度提出了一种新的算法——综合度量路由算法，该算法在保证QoS流的延迟、带宽要求和“尽力而为”流的带宽要求同时，合理选择路由，利用资源，在相同条件下，比现有的最短路径路由算法能容纳更多的QoS流，而且不会消耗过多的网络带宽资源。 (3)在现有的基于探测法的分布式QoS路由算法的基础上，本文充分利用了探测法分布式的特点，借鉴蚂蚁路由算法的思想提出了一个基于探测法的QoS路由算法 一MLP以(Multi一p毗Limited Prob访g助uting Algorithm)。在MLpRA中，本文提出最 短路径优先探测的方法减少探测包的发送，同时提出“待完成路径”的思想搜索出更多 的可行路径。在返回包返回的过程中提出在中间节点保留路径选择“痕迹”的方法，同 时也记录其他请求留下的“痕迹”，通过分析比较选择最优路径，减少拥塞和流量溢出。