（通信与信息系统专业论文）基于探测的端点接入控制和流量控制.pdf

上海交通人学硕 “学f 、7 _ 沦文 基于探测的端点接入控制和流量控制 摘要 f 接入控制对于增强刚络的服务质量来说十分关键。它的作用是 州x 列络状态得以维持在一个已向用户保证了的服务级别l 。最近， 义观j 一一种新的基于探测的接入控制机制，它只需将刚络看作一 个“黑箱”，并通过探测来估计网络的：队况。因此，它相l - i ! i ( i i 的 陵入控制方法更适合于在传统网络或筹g ) j j l 7 务的基础上提供控制负 找川务。但是，这利，方法带来了更多的估计误差，因而使得它的可 椎划j 要比传统的接入控制差。广r 一 为了改善基于探测的接入控制方法的性能，我们首先作了一些在 。史际网络的测试实验，并且找到了进行网络状态估计的新想法。这 j | j 想法促使我们除了考虑丢失率之外，又引入了一种奠匹时参数作为 进 费入控制的重要标准。( 陔延时参数。史际反映了端到端队列延时 变化的j z 均值，它可以从测量数据卟一获得。提供发送周期。i f - 的探测 包，我们可以准确迅速地发现网络状态的变化。同时探测包的流量 义_ i 会引入过多的网络负载。并且通过监视延时特性，基于探测的 眩入控制方法可以在低丢失率的1 专况下有效而准确地将网络的服务 质毓维持在一个较高的水平。它同时可以提供一定的延时上边界和 延时抖动的控制，这些对于交互式应用都很有意义。 模拟结果说明我们的方法可以在保持较低的丢失率的前提下达到 牧“n ，j 资源币i ) l l 率。即使背景流量会发生变化，它仍然能够将网络 n ，jj 贝贰控制得比较稳定，j i ：且当有新的帘闲资源现| 卜f 可以及时发 现，i ：姗i 以利用。 此外，我们砹训了) - 1 + 利- i l j z 魁j 占 i 探洲i 勺流毋控制机制。哦们采 川个流箍控制i ；1 , 1 1j i l l 务器，它通zj i tj ljj 也探测米确定合1 1 ：| 勺发送速 率，i ：刺请求控制的应用进行调度，使其能以合适的速率发送数据 包。它r 叮以7 页防网络发生拥塞崩溃，使, i j i i i f f i 的应, t j 牙n 采用t c p 流 ：- ：尘堡尘耋竺垦尘窒二，。，。，。，。，一 的水传输的应j 1 j 有相似的行为，使带说资源州以更好地被利川。试 ，怜结果农i 归，这种i 实现一以以较少的代价米符种应= 】控制端剑端的 发l 基速率。在相同情况下，应用的发送速率与采用t c p 的应用基本 4 1 1 i 例。j t ， 关键词 基于探测南接厶揎蛊i 流量控铕托服务质塞了集成服务，差分 服务，控制负载服务，延时特性i 端到端 ，0 磁 侵务。 p 1 o b i n g b a s e da d m i s s i o n c o n t r o la n dr a t ec o n t r o l a te n d p o i n t a b s t r a c t a d n l i s s i o nc o n t r o li s a l l i n l p o l t a n tc o m p o n e n tt op r o v i d en e t w o r k s o m eq o s ( q u a l i t yo fs m v i c e ) e l a h a n c e m e n t i tk e e p st i l e c o n d i t i o no f i l e t w o l ki ns o n l ec o m m i t t e dl e v e l s ，w h i c ha r ea g r e e dw i t he n dr i s e ra n d n e t w o r k i nm o s tr e c e n t ，a n e w p r o b i n g b a s e d a d m i s s i o nc o n t r o l m c c h a n i s ma p p e a r s ，w l l i c hc a nr e g a r dt h en e t w o r ka sab l a c kb o x i ti s m o i - es u i t a b l et o l n a n a g ec o n t r o l l e d l o a d s e l v i c et h a ne t h e l la d m i s s i o n c o n t r o la p p r o a c he i t h e rj 1 1t r a d i t i o n a lb e s t e f f o l tn e t w o l ko i d i f f e r e n t i a t e d s e l v i c ei nf i - a s t l u c t t i l e i - i o w e v e r t i l e e s t i m a t i o ne l 1 o l w i l lm a k et h i s m e c h a n i s n lm o r eu n r e l i a b l et om e e ts o m eo o s1 | e q u i l 4 e m e n t in0 1 d e rt oi m p r o v et i l ep e r f o r m a n c eo ft i l ep r o b i n g b a s e da d n a i s s i o n c o n l r o la p p r o a c h ，if i r s td os o m ee x p e r i m e n to nt i l er e a ln e t w o r ka n df i n d s o l l l en e wi d e a so fn e t w o r ke s t i n l a t i o n t h e s ei d e a sn q a k e1 1 1 ei n t l e d u c ea d e l l 3 7p m a m e t e l a sa l li m p o l + t a n ta d m i s s i o ne l i t e r i o n ，b e s i d e s t i l e a v e l a g e p a c k c tl o s s1 a t e t h ed e l a yp m a m e t e l r e f l e c t s a l l a v e l a g eo ft h ee n d t o e n db u f f e rd e l a yd y n a m i c a lc h a r a c t e l i ti sd e d u c e dn o n ld a t ao b t a i n e db y i ) l o b in g b ys e n d i n gp e r i o d i c a l s m a l lp a c k e tw ec a l ld e t e c tt i l en e t w o r k s l a t ef l u c t u a t i o nm o r es e n s i t i v e l ya n dq u i c k l yw i t h o u to v e l l o a d i n gt i l e n e t w n l k f u r t h e r m o r e ，w i t hm o n i t o r i n gd e l a yc l l a r a c t m s ，p r o b i n g b a s e d a d m i s s i o nc o n t r o li sp o s s i b l et og i v eh i g h e rq u a l i t ys e l v i c ec o n t r o lu n d e l v c l + ) 7 l o wl o s sl a t ec o n d i t i o n1 1 1 0 1 e e f f i c i e n t l ya n da c c t l l a t e l y i ta l s oc a n p r ( ) 、，i d e s o m e w h a td e l a yu p p e rb o u n da n dd e l a yj i t t e l c o n t r o l ，w h i c hi s v c i ym e a n i n g f u l t os o n i ci n t e l a c t i v ea p p l i c a t i o n f h el e s u l t so ft h es i n a u l a t i o ns u g g e s t st h a tt i l e p t o p o s e ds c h e n l ec a l l i e a c h h i g h e r r e s o u r c eu t i l i z a t i o nw i t hv e r yl o wl o s sj a t e ；i tc a l lm a i n t a i na 【们s m b l cn e t w o r l ( s t a t ee v e nw h e nb a c k g i o u n dt 1 a f f i c c h a n g e s ；a n di t c ：1 1 1d e t e c tn e wc r e a t e ds p a r er e s o t l l c ea n d u s ei ts n l a r t l y i na d d i t i o n ，w ed e s i g na n o t h e rp r o b i n g b a s e d1 a t e c o n t r o ln l e c h a n i s l l l 0l 1 1 1 ：1 t oc o n t l o ls e r v e rs c h e d u l e st h ea p p l i c a t i o n st os e n dp a c k e t s 1 1 1s o m e ( ) p l i a t cr a t eb yt e s t i n gt h ee n d t o e n dp a t hp e l i o d i c a l l y t h i s s e r v i c e m o ( 1 e i c a l l p r e v e n t i n t e m e tc o n g e s t i o nc o l l a p s e a n dp l o v i d eag e n e r a l i n l e c h a n i s mf o ra p p l i c a t i o n s t os h a r et h es a l t l e n e t w o i k1 | e s o u r c em o r e c f 、i q c i c n t l y a n d f a i r l y w i t ho t h e l t c pl i o w s t h er e s u l t s s h o wt h a tt h e i n n l ：l l e l t l a e n t a t i o n c a np r o v i d ea p p l i c a t i o nap r o p e rr a t ec o n t r o l l i k et c p a l g o l i t h m i ( e yw o i d s p l o b i n g b a s e d a d m i s s i o nc o n t r o l ，r a t ec o n t r o l ，q u a l i t y o fs e r v i c e ， n t s e l ，、，d i f f s e r v ，c o n t r o l l e d l o a ds e ! v i c e ，d e l a yc h a l a c t e r ，e n d t o e n d 4 嘶扑1 1 1 l e r n e li l j 飞述发腱，为再 i 一类删旧端j 川 足供衍脚f f 效1 f f i q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c c ) 支 ，r = 盯j r t r 璎，也足研究的热点。这一领域涉及的方丽 艮广，f r 足根州1 附 i l ：j 川7 祭 p l ：找：i 等主璎梢j j 集r d 在研究j i l 何从端系统( e n d s y s t e m ) 巾i 边界j | ! f 巾 ( e d g cr o t f l e l ) j 度j 曾强q o s 机川。我们1 | l 没核，1 5 1 q - 8 ( c o l + en e t w o r k ) 1 ；) 7 f i 8 r f i t i l , t 芝 足f 0 统的b e s t e f f o r t ，或足洲分或足完仝j 曾强到拔类区分的d i f f s e r v 机：叭在此 l 。i 圳 j 一 定出了种基十探测纳端) _ 接入控； ，4 方 ：p r o b i n g - - b a s e de n d p o i n t a d m i s s i o n 。1 h o i ) 。j l i ：s j l 、，还摊川了一种i l 十探f 1 ) 7 1 j l l ：, j 流监挖制机制。 l 。l 接入控翻s 嘲络眼务质量 1 统n 0i n t e r n e t 主璎觯决如侗何效方f 蜓地进行数据i i l q , _ , k g l s t t ：t a l l 队r q 甾) 。 4 ，饿| | | 竹刚。我们需璎对服务策| | | 进行管理，! 此许ii z , 7 , 7 嘤在网络和终端j i jj 二1 z i , 3 14 日t e l ，e 似制柴些服务级刖的i d 定，i t ，! t 作”p + ( f f z i - ) 芷i y jr i 刷人员术完成c ，还会址计 j t 不刖n jj 】| l 务质量l , l 货等问题。 m n s o r v 模型与i n i s e r v 模型十l i t e 仃 h 人n 0 优越性。i i - 先，在网络i 不需要维护每个 、i i ，并流的f 膏令或：l 犬态；第二，町以为一个f l ：辱；单个流汇聚映刺成的服务类型捉供具 “优，i ：缀i f jj l l 务。这他得网络雠作肯能q # j ：甜削为所仃i q 能使川嘲络f 门潜存终端川广 女, j lj ij “序提供一个数世较少但又- f l 所 夏别l 6 j j j l j 务绒别( c o s ) 。_ 】j ! l 过； g 多个1 1 l 独的 流犷| r 成较少f 内一，l ! 特殊、务流，n j 以使这十i t 帧。性能啦比i n t s e r v 7 , w w f i 更高效地扩展 州j i 绒。 1 ) i 瓜c r v 梭型的另一个币罂| i | 勺优越性恐， 4 个i 蜘0 土机或心j | j 程序梆r r j 以不需耍 化l ，t 就川以接受具何优先级的服务。剥进入网络的1 p 分2 i l 进行分类、标i d 以及, , i f i f f ：l 硼牝m 址l h 网络边缘设需完成的。与此类似，核心蝻删交换部仆电 l j 岳璎 醍少的改 ，m 戈h0 i 衙j 疆f 发动。4 ji n t s e r v 横。性棚比，这样f l 勺j - i 绒代价 h 小，它不j 衍蛭憋休川级， 处j * - 班化jl 加入一个能够进行5 ) - t l t i 1 a l jj i ：- l t ! - $ ) - i l 放入川心队列的“l ：。 d i l i l e r v 为所支持的并利t j | 【曼务提供很大灵活性剁逆。 5 z n 头i 门服务比特只被 川j 刈分 1 t jj 2 7 $ ) 类。定义和捉供什么种类的服务完全l f 4 务挺供肯来决定。一些服 j ：- - 1 7 t ? f j i , “r , i 能会为高优先级i 1 l k 务流提供带宽刷时延n 0 保i i | = ，i m 他的捉1 7 1 - in j 能只 f 净t f ：it es i , d 、带宽。呲一的要求就足刘这些比特的皤义的耻解必须保持一被，以使使众 衫i s p 的网络能以相同的方式耻斛这些优先缎位。 d i l f k e l vf 1 7 另一个币要的优点魁能和v p n h 好f t j t 1 i 合。v i n 魁j j 】1 ：t f i n t e r n e t p 建 、j 奠个i ；j i , 2j l j i 女l l q 。刘j ：流过j r f 门i | ) 分川的数4 j l i f 分和i p 义艄l j 以进仃d i i 密，7 i ：返 ”| i i ；址一hd i f f s e l v 仍然f i g 为这些分组捉f j jl 仃优儿级f f 1j l l 务，洲为它从愉查分纰 _ 、r l jj 迎小f i j 比! i 寺，这使得差2j l l y 务能下作礼v p n 之k 。 i ) ir | 沁r v 出7 ：7 1 0 1 些6 d 题。j 、j ，_ i i l l s c lv 州a i m 干【匕，d i l 1 s c lv 州络所抛e f i j 小务7 1 g l ；宽相时延方面i , j 能f ! 不纠a t m7 1 1 ：f l ! i 内仪抓，除1 1 ：网络能修削葵提供这= | = l | 保 i i hf m 贯际f 。这足由构成互连网络i y q 行个靴i ：列络所决定l 门。筇二，边缘纰仲仍然需 嵝“一队能| f j jj 纠二$ ) - f l l 的分类器，返二ji n t s e i v 麓州币人，s i l ；9 1 ，还tj 个i 府嵝斛决的0 u 膛j t , 3 1m 潲在数艟很大的边缘纠仆 ：进付分炎黔l 尺怠的1 ：跳包撕一! 汁赞f i _ l 】飚。 4 l i , # 交_ i i 】1 人。半帧十。严似 _ 仑殳 _ 舞竺! 竺! 曼! 曼苎! 罡! 蔓曼! 曼! 苎量皇! 曼曼! 苎寡! ! 鼍曼鼍! 曼鼍! 曼詈曼曼曼蔓曼窠! 笪! ! 曼 2 3 接入控翻技术 ；二姒休锋j , l 、tj 刘延州神| 丢包率等网络服务质l i l ；璎求姣“。为了满足这类胁川捉； 的j i l 4a t l - i i 一婴求，恫i i , j 保 t 网络县仃较i ：, i l i j # l j ij ；簪， 女入控制机川址个关佻。“1 然例 缯所能丛刊| 0 利川率迁与所j i j j 掣i ( , jj j l _ 务赝：i i 水、h 例络 、m 务流的特。r l ：，网络复川率 i l 。j 眠n 关采。j h 川要求的服务质量越低，、k 务流的突发性越小，网络i f , j 复川率越 ，：_ ，l t q j * i f 也d ；予u j 0 年ijj j 率l ! j 兆越j ：i 。 1 统n 0 接入控制要求、l k 务流特r j 以做 h 好j j 述，然后川齐 ：l | ，理沦方法来估训 r 一个l 一边抖，以u i ：f i 为接入控制的依据。但足，人们已经发现网络上的业务流且骨氏 州川关悱( l o n g 1 a n g ed e p e n d e n c e ) 。拨不同| l | j 网络水分，尤论足i s d n i ：f i 9 业务流， 1 【i j ，l i 卅i i ，j j 或网，广j 或咧1 i | i 仃这样f i j ! l 牛4 r l ：。 友1 i 同j 川川类叶。! n ，j 、i k 务流来分包 舌基 卜w e b 的、 k 务流，视频业务流，忤频业务流等等出同样邯存存这种特f i ：。这些特性刊 卜| ；人州的缓n i 变化，丢失牢掷什 h 火影响。观九人们更愿意川n n l 壬：州川天性的 o n o f f4 - 7 - j t i j 米椭述这些业务流特性。这样使得川类似峰f | 大小来捕述、k 务流特性的传 统j 爨入j 夺制方法变得非常的低效。 j l l ；，l 、，很多为i n t e m e t 设讣的实心川r , j 以采川缀存n 0 方法米抵抗延叫抖动，川可t f ( a i t o ) ，| 向差错控制( f e c ) 等机制来j 、v 付网络一，j 能出现的丢包现象，以及一些分层 ( 一b a s e d ) 1 输的方法来对币：璎性不同的内容进行不同f 内保护。这些新的技术使得 府川列j m 络服务质量的要求不再足那么严格了，i l l j 更倾向1 一种较“松”的质摄保 i l l ：。 返! 变化使得拔入控制1 1 9 i 5 2 i , i 砸d t l 灵沂。为j 进一步捉l ： i 州络n q 利川j 替，现丁 j - 1 ：一j ：洲i i 帅0 接入控制方法。1 t 点通过测挝h 行l l ! i ii 删络门4 1j j i j 率搜，川j ，；1 7 础。这 i 大提高了对- i 一箨利业务流的适应性。山j 二脱在不足根据i i 何所仃已接入流的上边 抖术们：为削删，闭此不需要f f i j t j o 嘶个流的状念。 f j ；- ! j i4 ： l t i 门力：1 i 然i 6 j 。挺九j 尘j 业、) ，、j j j ；i i i i , ；l , * f t r f | 1 ：f 一 眺( p c r _ h 1 n ) h | j 巡i j ：接入控制才能完成，闪魁2 i n t s e l v 校，q 。m 近的一两l ? ，人们更希蜩一 4 _ i | f 分m j i l j4 女入控制方法，它t l j 以只放在网络| _ i j 边界戍端系统术进行。这样更符合 1 ) i f t 、s c l v 的心 ：! = i ，不需璎过多f f j 涉及核心网络q 1 的 | ! i h 器，m 址在把核心的网络看成 “照盒”的情况下进行丁作。网络边界的：i 三机或足路f 1 _ f ； 迎过探洲永决定j - 1 前的网络 状忠j 行允许4 受入新的、k 务流。 股这类撼十探测f r , j ：j - # x ：t ? ；z ；l i i l 方法总址先根”h l k 7 s ；c ；i + 刖| ：础- 必求术发送一绀探