（通信与信息系统专业论文）基于流感知的多业务接纳控制研究.pdf

南京邮电大学博士研究生学位论文 摘要 摘要 下一代网络是基于分组的多业务网络，具有不同业务特征和区分服务质量需 求的多业务共享同一承载链路，网络需要为不同业务提供区分的性能保证。多业 务的区分管理和控制可分别在业务区分、接入区分和转发区分三个阶段进行。由 于网络状态变化的动态性，每个阶段的区分控制具有各自的不确定性，因此，基 于网络不确定性实现端到端区分性能边界限保证是多业务网络服务质量领域的关 键问题。 在流识别的基础上，流感知依据多业务流峰值速率特征实现模糊的业务区分。 针对流感知过程的模糊性，引入模糊集概念扩展了流感知理论，提出模糊流感知 的定义。根据定义的多业务流隶属函数描述流属类型，实现多业务的动态区分， 以处理业务区分中的不确定性。研究了流感知网络中流列表的管理策略，流列表 记录网络中活动流的特征信息，提出使用流生存时限值、随机接入流标识符、裂 化流列表和过期流清理等措施控制流列表规模，并对基于单流操作的流感知体系 的可扩展性进行了理论证明。 基于流感知业务区分，研究了多业务区分接纳控制算法，提出基于单状态信 息的流感知接纳控制算法和基于决策域的流感知接纳控制算法。单状态信息接纳 控制根据流感知实现方式不同可分为静态流感知接纳控制和动态流感知接纳控 制，它们通过关联接入业务流的拒绝概率与本类业务负载状态来实现动态的接纳 判决，相较于基于测量和的接纳控制算法，降低了优先业务流的阻塞率，提高了 弹性流的平均吞吐量，但牺牲了优先业务流的平均时延值。单状态信息接纳控制 仅仅根据本类业务的拥塞状态信息相互独立地作出接纳判决，而决策域接纳控制 算法则考虑了多业务中不同类业务流间的相互影响。它通过不同业务流状态间的 关联系数调整业务区分门限，达到调整链路中承载流分布的目的。相对于单状态 信息流感知接纳控制，减小了优先流的平均时延，提高了弹性流的平均吞吐量， 但在一定程度上增加了优先流的阻塞率。 基于提出的模糊流感知理论，研究了动态优先公平调度算法。通过与业务区 分隶属函数相关的优先队列拥塞转发门限实现不同队列分组转发权的动态转移， 但在链路重载时，算法退化为绝对优先调度。相对于绝对优先调度，它通过适度 南京邮电大学博士研究生学位论文 摘要 增加优先流的绝对时延值极大地提高了弹性流的公平性，减小了弹性流的阻塞率。 基于业务模糊感知，提出通过相同的业务区分隶属函数实现决策域接纳控制和调 度机制综合策略，实时交互不同网络控制机制的中间状态信息，相较于分离控制， 综合策略在不增加额外计算量和复杂度的前提下能提高1 0 的弹性流吞吐量。 要实现多业务端到端传输性能的区分保证，需要基于路径状态的网络接纳控 制机制。为减少路径状态计算和管理的复杂性，引入证据理论根据本地链路状态 信息和陈旧的路径状态信息对传输路径状态态势进行估计。提出了基于路径状态 估计的两级判决接纳控制策略，在路径接纳决策的基础上，实现本地链路接纳判 决，相比于基于输入输出预算的网络接纳控制策略，不仅降低了优先业务端到端 时延，而且极大地提高了网络资源效率，但牺牲了弹性流的接纳率。 研究网络不确定性，实现网络管理和控制的综合是未来多业务网络管理的趋 势。在保持网络开放性和简单性的基础上，实现多业务的综合传输和区分服务质 量保证，促进网络融合的发展。 关键词：流感知网络、多业务网络、模糊理论、证据理论、服务质量、链路接纳 控制、网络接纳控制、公平调度、网络不确定性 南京邮电大学博士研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k s ( n g n ) w i l lb em u l t i - s e r v i c en e t w o r k sb a s e do np a c k e t s a l lo ft r a f f i cw i t hd i f f e r e n t q u a l i t yo fs e r v i c e ( q o s ) r e q u i r e m e n t s a n ds e r v i c e c h a r a c t e r i s t i c ss h a r et h eb a n d w i d t hi nas a m el i n k a n dt h en e t w o r k sn e e dt op r o v i d e d i f f e r e n tp e r f o r m a n c ea s s u r e r n e n tf o rd i f f e r e n ts e r v i c e d i f f e r e n tm a n a g e m e n ta n d c o n t r o lp o l i c i e sc a nb ed e p l o y e da td i f f e r e n ts t a g e sa st r a f f i cd i f f e r e n t i a t i o n ，d i f f e r e n t a c c e s sc o n t r o la n dd i f f e r e n t f o r w a r d i n gr e s p e c t i v e l y t o p r o v i d i n gd i f f e r e n t i a t e d p e r f o r m a n c ef o rm u l t i s e r v i c e s e a c hc o n t r o lp o l i c yh a si t s e l fu n c e r t a i n t yf r o mt h e s t o c h a s t i cv a r i e so fn e t w o r k ss t a t u s t h e r e f o r e ，e n s u r i n gt h ee n d - t o - e n dp e r f o r m a n c e b o u n di sak e yo fq o sr e s e a r c hi nm u l t i s e r v i c en e t w o r k s f l o wa w a r e n e s sb a s e do nf l o wr e c o g n i t i o nc o u l dd i s t i n g u i s hd i f f e r e n ta p p l i c a t i o n s i n t a n g i b l ya c c o r d i n gt ot h ep e a kr a t eo ff l o w f l o wa w a r et h e o r yh a sb e e ne x t e n d e dt o f u z z yf l o wa w a r e n e s sb yi n t r o d u c i n gf u z z y s e tt ot h eu n c e r t a i n t yo ff l o wa w a r e n e s sa n d t h ed e f i n i t i o no ff u z z yf l o wa w a r e n e s sh a sb e e np r o p o s e d t h ec a t e g o r yo ff l o wc o u l d b ed e t e r m i n a t e dd y n a m i c a l l yu s i n gd e f i n e dm e m b e r s h i pf u n c t i o nt oa c c o m m o d a t et h e u n c e r t a i n t yf r o ms e r v i c ed i f f e r e n c e t h em a n a g e m e n tm e t h o d so ff l o wl i s tw o u l db e i n v e s t i g a t e df o rf l o wa w a r en e t w o r k s t h ec o n t r o lp o l i c e s ，i e t i m e o u tc o n t r o l ，a d df l o w dt of l o wl i s tr a n d o m l y , d e p a r tf l o wl i s ta ti n g r e s sa n dc l e a ne x p i r ef l o wi nl i s t ，a le p r o p o s e dt oc o n t r o lt h en u m b e ro ff l o w si np r o g r e s sa tt h es a m et i m e a tl a s t ，t h e s c a l a b i l i t yo ff l o wa w a r en e t w o r k si sd e m o n s t r a t e di nt h ed i s s e r t a t i o n a d m i s s i o nc o n t r o l p o l i c e s a r e i n v e s t i g a t e d b a s e do nf l o wa w a r e n e s si n m u l t i s e r v i c en e t w o r k s s i n g l ei n f o r m a t i o ns t a t eb a s e da n dd e c i s i o nd o m a i nb a s e d a d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h m sa r ep r o p o s e da sr e s u l t so ft h er e s e a r c h t h e r ea r et w o k i n d so fa d m i s s i o nc e n t r e is c h e m e sb a s e do ns t a t i cf l o wa w a r e n e s sa n do nd y n a m i c f l o wa w a r e n e s sr e s p e c t i v e l yf o rs i n g l ei n f o r m a t i o na d m i s s i o nc o n t r 0 1 t w os c h e m e s m a k ed e c i s i o n sd y n a m i c a l l yb ya s s o c i a t i n gt h er e j e c t e dp r o b a b i l i t yw i t hs e r v i c el o a d t h e yd e c e a s eb l o c k i n gr a t eo fp r i o r i t yf l o w sa n de n h a n c ea v e r a g et h r o u g h p u to fe l a s t i c f l o w s ，b u ti n c r e a s et h ed e l a yo fp r i o r i t yt r a f f i cc o m p a r i n gw i t hm e a s u r e ds u n lb a s e d a d m i s s i o nc o n t r o la l g o r i t h m d e c i s i o nd o m a i na d m i s s i o nc o n t r o ls c h e m et a k e si n t o a c c o u n tt h ei n f l u e n c eb e t w e e ns t r e a m i n gf l o w sa n de l a s t i cf l o w s f l o wd i s t r i b u t i o nc a n b ea d j u s t e dt h r o u g hc h a n g i n gt h ef l o wd i f f e r e n t i a t et h r e s h o l d u s i n gc o r r e l a t i v e c o e f f i c i e n to ff l o ws t a t u s d e c i s i o nd o m a i na d m i s s i o nc o n t r o is c h e md e c e a s e st h ed e l a y i i i o fp r i o r i t yf l o w sa n de n c r e a s ea v e r a g et h r o u h p u to fe l a s t i cf l o w sb yr e d u c i n gt h e a d m i s s i o no fp r i o r i t yf l o w s d y n a m i c a lp r i o r i t yf a i rs c h e d u l i n ga l g o r i t h mi sp r o p o s e db a s e do nd e f i n e df u z z y f l o wa w a r et h e o r y t h ep r i o r i t yo ff o r w a r d i n gw i l lb ea d j u s t e dd y n a m i c a l l yb e t w e e n p r i o r i t yq u e u ea n dg e n e r a lq u e u eb yc o r r e s p o n d i n gc o n g e s t i o nt h r e s h o l dd e t e r m i n e db y m e m b e r s h i po ff u z z ys e t p r o p o s e da l g o r i t h m w i l ld e g r a d et oa b s o l u t ep r i o r i t y s c h e d u l i n gu n d e rh e a v yl o a d t h es c h e m ec a ne n h a n c ef a i r n e s sa n dd e c e a s eb l o c k i n g r a t eo fe l a s t i cf l o w sd r a m a t i c a l l yb yi n c r e a s i n ga b s o l u t ed e l a yo fp n o r i t yr e a s o n a b l y d e c i s i o nd o m a i na d m i s s i o nc o n t r o ls c h e m ec a nb ec o m b i n e dw i t hs c h e d u l i n gu s i n gt h e s a m em e m b e r s h i po ff u z z yf l o wa w a r e n e s s t h ei n t e g r a t e dc o n t r o lp o l i c yc a ne n h a n c e 10 t h r o u g h p u to fe l a s t i cf l o w st h r o u g he x c h a n g i n gi n n e rs t a t ei n f o r m a t i o no fn e t w o r k s c o m p a r i n gt os e p a r a t ec o n t r o lp o l i c y n e t w o r k sn e e dn e t w o r ka d m i s s i o nc o n t r o l ( n a c ) b a s e do nt h ep a t hs 幽st o e n s u r i n ge n d - t o e n dp e r f o r m a n c ef o rm u l t i s e r v i c e f o rs i m p l i c i t yo ft h ec o m p u t a t i o n a n dm a n a g e m e n t ，t h ep a t hs i t u a t i o nc a nb ea s s e s s e da c c o r d i n gt ol o c a ls t a t u ss p a c e sa n d s t a l ep a t hi n f o r m a t i o nu s i n gt h e o r yo fe v i d e n c e a d m i s s i o nc o n t r o lp o l i c yt h a tp e r f o r m s t w og r a d ed e c i s i o n si sp r o p o s e db a s e do nt h ep a t hs i t u a t i o ne s t i m a t i o n a d m i s s i o n d e c i s i o nw i l lb em a d ei nl o c a ll i n ka f t e rp a t hd e c i s i o n c o m p a r i n gw i t hi b e bn a c ， p r o p o s e ds c h e m ed e c e a s ee n d t o - e n dd e l a yo fp r i o r i t yf l o w sa n di n c r e a s et h eu t i l i t yo f n e t w o r kr e s o u r c eb yr e d u c i n gt h ea d m i s s i o no fe l a s t i cf l o w s i n t e g r a t e dm a n a g e m e n ta n dc o n t r o li sat r e n do ft h em a n a g e m e n ti nm u l t i s e r v i c e n e t w o r k sb yi n v e s t i g a t i n gt h eu n c e r t a i n t yo fn e t w o r k s a l la p p l i c a t i o n sw i l lb e t r a n s m i t t e dt o g e t h e ri nt h es a m el i n k a tt h es a m et i m e ，d i f f e r e n tq o sr e q u i r e m e n t s h o u l db ep r o v i d e db a s e do no p e n i n ga n ds i m p l i c i t yi nf u t u r e k e y w o r d s ：f l o w - a w a r en e t w o r k i n g ；m u l t i s e r v i c en e t w o r k s ；f u z z yt h e o r y ；t h e o r yo f e v i d e n c e ；q u a l i t yo fs e r v i c e ；l i n ka d m i s s i o nc o n t r o l ；n e t w o r ka d m i s s i o nc o n t r o l ； f a i rs c h e d u l i n g ；n e t w o r k su n c e r t a i n t y i v 南京邮电大学博士研究生学位论文图表目录 攻读博士学位期间发表和录用的论文。1 3 4 攻读博士学位期间参加的主要科研项目1 3 5 图表目录 l 、图目录 图2 1 流在时间轴上的分解1 4 图2 2 流标识模型1 4 图2 3 流算子1 6 图2 4 线性网络1 8 图2 5 业务流网络模型2 0 图2 6 接纳控制与资源分配流程2 2 图2 7 基于b b 的集中式接纳控制2 3 图2 8 多业务网络分布式接纳控制模型2 3 图2 9 基于测量的接纳控制流程2 4 图2 5 接纳域与拒绝域2 7 图3 1 流列表的操作4 4 图3 2 新生流数量与时限值关系曲线4 5 图3 3 时限值与进程流数量关系曲线4 5 图3 4 基于h a s h 表的流存储结构4 7 图3 5 接纳控制组件4 9 图3 6 基于流感知的多业务接纳控制模型4 9 图4 1 动态丢弃概率5 6 图4 2s f a c 算法仿真伪代码5 7 图4 3 仿真拓扑图5 7 图4 4 实时流阻塞率曲线( s f a c ) 5 8 图4 5p = o 9 p = 1 2 时链路公平速率曲线( s f a c ) 5 8 图4 6 动态拒绝概率6 i 图4 7d f a c 算法伪代码6 2 图4 8 实时流阻塞率曲线( d f a c ) 6 3 图4 9p = 0 9 p = 1 2 时链路公平速率曲线( d f a c ) 6 3 南京邮电大学博士研究生学位论文图表目昱 图4 1 0 综合状态空间及状态转移6 5 图4 1 1d d f a c 算法伪代码6 7 图4 1 2 实时流阻塞率曲线( d d f a c ) 6 8 图4 1 3 实时流的平均时延曲线( d d f a c ) 6 8 图4 1 4p = o 9 p = 1 2 时链路公平速率曲线( d d f a c ) 6 9 图4 1 5 链路效率曲线6 9 图4 1 6 模糊决策域及状态转移7 0 图4 1 7f d d f a c 算法伪代码7 4 图4 1 8 模糊空间域的状态转移7 4 图4 1 9 实时流的平均时延曲线( f d d f a c ) 7 6 图4 2 0 不同负载率下的公平速率均值7 6 图5 1 模糊流感知的隶属函数8 2 图5 2 队列分析模型8 5 图5 3 入队列操作8 6 图5 4 出队列操作8 7 图5 5 队列调度仿真模型8 9 图5 6 流式流的时限值9 0 图5 7 弹性流的阻塞率9 0 图5 8 弹性流的公平性9 0 图5 9 链路利用率曲线9 0 图5 1 0 对长模糊拥塞度的隶属函数。9 2 图5 1 1 链路公平速率模糊拥塞度的隶属函数_ 9 2 图5 1 2 基于模糊流感知的状态空间9 5 图5 1 3c a c s 算法伪代码9 7 图5 1 4 实时流的平均时延曲线9 8 图5 1 5 链路轻载时的公平速率均值9 8 图6 1b n a c 原理框图1 0 1 图6 2 基于预算的网络接纳控制方法1 0 2 图6 3 命题的不确定性描述1 0 6 图6 4 证据理论用于路径态势估计的数据融合方法1 0 7 图6 5 状态指标的模糊子集1 0 8 图6 6 效用函数的模糊子集1 1 0 v h i 纛豪邸惫太学潞圭蘸究叟学& 论文 熙表鏊录 图6 7 腓c 算法伪代码1 1 3 图6 8 多跳鼹络仿真拓扑1 1 4 黧6 9 语音流酶阻塞率1 1 5 图6 1 0 链路效率曲线1 1 5 2 、表蠢录 表2 1 接纳控制算法比较。3 0 表| 隼1 综会接纳判决表。6 5 表毒。2 搂纳控制判决表。7 0 表5 1c a c s 接纳控制判决表9 6 i x 南京邮电大学博士研究生学位论文 缩略词 缩略词 3 g p p a f l a t m b 2 b b b b n a c b n a c c a c s d d 王1 a c d f a c d p f q d p s f a n f c f s f d d f a c f f n a c f i f m c f n a c f t p 缩略词 英文全称 t h i r d - g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o je c t a c t i v ef l o wl i s t a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e b o r d e rt ob o r d e r b o r d e rt ob o r d e r b u d g e t b a s e dn e t w o r k a d m i s s i o nc o n t r o l b u d g e tb a s e dn e t w o r k a d m i s s i o nc o n t r o l 中文全称 第三代合作项目组 保护流列表 异步传递模式 边到边 基于边到边预算的网 络接纳控制 基于预算的网络接纳 控制 c o m b i n e da d m i s s i o nc o n t r o la n ds c h e d u l i n g接纳控制与调度综合 d e c i s i o nd o m a i nb a s e df l o w a w a r e a d m i s s i o nc o n t r o l d y n a m i cf l o w a w a r ea d m i s s i o nc o n t r o l d y n a m i cp r i o r i t yf a i rq u e u i n g d y n a m i cp a c k e ts t a t e f l o wa w a r en e t w o r k i n g f i r s tc o m ef i r s ts e r v i c e f u z z yd e c i s i o nd o m m nb a s e df l o w - a w a r e a d m i s s i o nc o n t r o l f u z z y f l o w a w a r e n e s sb a s e dn e t w o r k a d m i s s i o nc o n t r o l f a i r n e s si n d e x f i x e dm o b i l ec o n v e r g e n c e f e e d b a c kb a s e dn e t w o r ka d m i s s i o nc o n t r o l f i l et r a n s f e rp r o t o c o l i b e b n a c印f 管s 觚曼e g r e s s b u d g e tb 雒c d n e t l ，o r k a d m i s s i o nc o n t r o l i e t f p t v i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e i n t e r n e tp r o t o e o lb a s e dt e l e v i s i o n 1 2 0 - 基于决策域的流感知 接纳控制 动态流感知接纳控制 动态优先公平队列 动态分组状态 流感知网络 先到先服务 基于模糊决策域的流 感知接纳控制 基于模糊流感知的网 络接纳控制 公平指数 移动与固网融合 基于反馈的网络接纳 控制 文件传送协议 基于输入输出端预算 的网络接纳控制 因特网工程任务组 基于因特网协议的电 视 南京邮电大学博士研究生学位论文缩略词 i t u t l a c l b n a c n a c p d r r p f l s l a t c p p i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu m o n t e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d i z a t i o ns e c t o r l i n ka d m i s s i o nc o n t r o l l i n k b u d g e t b a s e dn e t w o r ka d m i s s i o n c o n t r o l n e t w o r ka d m i s s i o nc o n t r o l p r i o r i t yd e f i c i tr o u n dr o b i n p r o t e c t e df l o wl i s t s e r v i c el e v e la g r e e m e n t t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e m e tp r o t o c 0 1 1 2 1 国际电信联盟电信标 准化部 链路接纳控制 基于链路预算的网络 接纳控制 网络接纳控制 优先差额轮循 保护流列表 服务等级协议 传输控制协议因特网 协议 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的 研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 掣吼掣聃 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有 权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影 印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被 查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文 的公布( 包括刊登) 授权南京邮电大学研究生部办理。 躲华翩签名螂 褒衷辫寇大学褥圭研究生攀斑论文第一黎缝论 第一章绪论 分组网络以具有简单性和开放性而获得广泛应用，其以数据通信为主要目标 的“尽力丽为型服务模式在处理突发流量上取褥了巨大的成功。随着骨干网传 输的宽带化和业务传输性能保障的提高，基于分组网络实现了多种类业务的综合 承载，特别是i p ( i n t e r n e tp r o t o c o l ，臻) 电话的商用使得传统基于电路交换的电信 网络面临严峻的挑战。于是，基予糟协议实现多网络融合的下一代溺络( n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k s ，n g n ) 应运而生，n g n 能够综合提供话音、数据、视频和交 互式操作等多类应用，并需要为实时应用、控制信令等关键业务提供可靠的端到 端性能保证。因此，多业务综合承载下的区分服务质量保证是下一代网络大规模 商用的决定性前提条件。 1 1 课题研究背景及研究意义 1 1 。1 下一代多业务网络的特征 具有开放性、分布性和融合性的下一代网络是以数据通信为中心的融合网络 体系架构，是基于分组技术的多业务网络。支持包括语音( i p 电话) 、交互式视 频( 视频会议、霹视电话等) 、流媒体视频( i p t v 、视频监控等) 和数据文档等韭 务形式，具有端到端( e n d t o e n d ) 的服务质量( q u a l i t yo fs e r v i c e 。q o s ) 和透明 的传输能力。从网络构成上看，n g n 的骨干网将趋于简单化和宽带化，其作为承 载信息麓载体，其尽量减少对承载业务进行过多的控制，所有业务的性能僚障尽 可能由边缘网络的边界设备和终端共同进行处理。因此，下一代多业务网络的主 要特征可归纳如下1 2 刮： ( 1 ) 采用开放静嬲络构架体系。将传统交换机的功能模块分离戒独立的网 络部件，各个部件按相应功能划分，并独立发展。部件间协议接口基 予相应的标准，实现了各种异构网的互通，而且网络的配置可以根据 业务的需要自由组合各部分的功能部件。 南京邮电大学博士研究生学位论文 第一章绪论 ( 2 ) 业务驱动型的多业务网络。从功能上实现业务与呼叫控制分离、呼叫 与承载分离，使业务独立于网络。端用户可以定义和配置自己的业务 特征，而不用关一i i , 承载业务的网络形式和终端类型，网络仅具有透明 的传输能力，这使得业务的提供具有极大的灵活性。 ( 3 ) 基于分组技术和统一协议的网络。分组转发具有极高的资源效率，业 务开放快，网络拓扑结构简单，网络的操作和监控代价相对小。而p 协议使得各种以p 为基础的业务都能在不同网络上实现互联互通，因此 下一代网络将是一个基于统一协议的分组多业务网络。 n g n 实现了业务、控制和承载的独立发展，具有灵活的组网模式，能够支持 多业务通信。但是，在多种业务数据的混合传输中，不同业务的特征参数不同， 服务质量要求也不同，n g n 服务质量体系需要为不同类型的业务分别提供各自满 意的服务质量保证机制。 1 1 2 多业务网络的区分服务质量保证 下一代网络是基于分组的多业务网络，不同业务特征存在较大的差别，对承 载网络的资源和能力具有不同的要求。例如话音、交互式视频、流媒体业务等实 时业务要求网络提供更严格的时延保证，同时要求网络具有快速路由收敛和故障 保护能力，i p t v 流媒体业务客观上还要求网络具备组播( m u l t i e a s t ) 能力。相反， 数据文档传送等非实时业务则更关注分组传输的准确性，能够容忍一定范围内的 传输时延l7 8 1 。因此，下一代网络要实现业务盈利模式需要满足多业务服务质量的 差异化需求| l k 他j ，为不同的业务提供不同等级的服务，针对不同等级业务分配不同 的冗余资源，满足高等级业务的突发，保证高等级业务不受低等级业务的影响， 实现语音、数据和视频等不同业务在相同网络上综合承载，但提供差异的服务质 量保证。 当前分组网络提供的q o s 机制已经能够很好地满足数据分组业务性能，多业务 网络端到端q o s 保证的主要内容是为分组化的实时业务提供满意的端到端性能持 续保证，同时不能导致既有数据业务不可接受的性能降级【1 3 , w 1 。要达到该目的， 种方法是链路冗余( c a p a c i t yo v e r p r o v i s i o n i n g ，c o ) ，通过为多业务提供足够丰 富的网络资源，充分保证所有业务均能得到其请求的最大网络资源，实现所有业 南京邮电大学博士研究生学位论文 第一章绪论 务的性能保证，当前语音业务正是通过维持链路效率低于5 0 来保证良好的话音 质量1 1 5j 。但是，在多业务网络中存在着大量具有突发特征的非实时业务，要在整 个网络上通过链路冗余方式来解决瞬时流量突发是极其浪费的，而且也是不现实 的，因为t c p i p 协议允许数据业务以非线性递增方式发送分组，本身具有尽量占 用所有剩余链路带宽的贪婪性，只有在链路发生拥塞时才将发送分组减半。另一 种方法是应用接纳控制( a d m i s s i o nc o n t r o l ，a c ) 策略，在网络资源一定的情况下， 通过控制接入的业务数量来保证承载业务的服务质量。要保证多业务中实时业务 和控制信令等关键业务流的时延和丢包率指标要求，网络需要具有优先级区分的 接纳控制和动态带宽分配方法。在关键业务流不饱和时，其它业务流可以占用所 有网络剩余资源，而当网络发生拥塞时则优先保证关键业务流的转发，并限制非 关键业务流的资源占用。但是，多业务混合后流量分布的动态时变性和网络不确 定性使得接纳控制机制在区分控制粒度、准确度、操作复杂性和实现的链路效率 上难以获得理想的折衷，因此，下一代多业务网络需要新型具有接入区分功能的 接纳控制策略来保证关键业务流的传输性能。 1 1 3 多业务网络的不确定性 网络不确定性是指网络特征参量具有不确定性，如网络拓扑、网络流量以及 网络控制中参数的不确定性。不确定性的存在是由于变量的随机性、模糊性和对 系统参数信息缺乏预计知识的不确定性，以及网络状态信息丢失造成的网络参量 不完整性造成的。不确定性的数学定义可描述如下： 定义1 1 ：徼为一个变量，其取值范围为【，u 为一个值( 它可能是一个数值 也可能是一个集合或区间) ，定义让的一个映射正满足： z ：“一【o ，l 】 ( 1 1 ) 当l ( u ) = 0 时，说明x - - - u 不可能：当六 ) = l 时，说明x = “；当l ( u ) ( o ，1 ) 时， 正以) 表示变甄取值为“的可能度。此时，a 可能取其它值，也可能取值为“，称函 数f ( ) 为可能性分布函数，称x = “为不确定变量工取不确定值” 随机性和模糊性是不确定性的最基本内涵f 1 6 i 随机性指事件发生条件的不充 分使得条件与结果之间没有决定性因果关系，在事件的出现与否上表现出的不确 3 南京邮电大学博士研究生学位论文 第一章绪论 定性质。模糊性是事物边界概念的不清晰带来的概念外延不确定性质，是事物的 一种客观属性。具有小世界效应( s m a l l w o r l de f f e c t ，即集聚系数较大而平均路径 长度较小) 和无尺度特性( s c a l ef r e e ，是指节点间的连接分布服从幂次定律，即 大多数节点仅有少量连接，而少数节点则有大量连接，且这种特征在整个网络中 具有自相似性) 的口网络是一种真实的复杂网络，网络拓扑结构的不确定性表现为 既具有类似规则网络的较大集聚系数( c l u s t e r i n gc o e f f i c i e n t ) ，又具有类似于随 机网络的较小平均路径长度( a v e r a g ep a t hl e n g t h ) l 】。网络负载状态是动态变 化的，在大时间尺度上由于传送文件大小呈重尾分布而表现出渐近自相似特性， 在小时间尺度上由于t c p 拥塞避免机制导致的突发形成业务多重分形特征。对于网 络控制策略和管理机制而言，实时操作的不可实现性和网络状态信息的陈旧性导 致了网络状态的不确定性。不确定的网络状态信息是由网络体制或状态测量机制 造成的，主要来源于以下几个方面1 8 - 2 1i ： ( 1 )为了节约网络资源，现有网络协议基本上不对网络状态信息进行频繁的 更新，也就是说考虑到传输网络状态信息的开销，状态更新间隔不可能 趋于无限小，故路由器获得的信息大多具有一定程度的陈旧性。 ( 2 )公共网络( p u