（计算机应用技术专业论文）abc支持型切换决策机制的设计与仿真实现.pdf

j i a t h e s i sf o rt h ed e g r e eo fm a s t e r i nc o m p u t e r a p p l i c a t i 。nt e c h n 。l 。g y d e s i g na n ds i m u l a t e di m p l e m e n t a t i o no f a b c s u p p o r t e dh a n d o f fd e c i s i o nm e c h a n i s m s b yt o n gc h e n g c h e n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rw a n g x i n g w e i n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2 0 0 9 舢7m 4m-m 24 舢8舢1脚y | 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。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谢 ：正 思。 学位论文作者签名：格髟呈 日 期：扣罗耳闷 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年一年半口 学位论文作者签名：狐至星 签字日期：州耳6 司 两年口 导师签名： 签字日期： 哩彩 驯耳6 1 ；l 东北大学硕士学位论文 摘要 a b c 支持型切换决策机制的设计与仿真实现 摘要 随着互联网的迅速发展及其应用的不断深入，人们对通信的需求也日益增长。个人 通信的最终目标是任何人在任何时间、任何地点可以以任何方式实现任何类型的通信业 务，因此，支持总最佳连接a b c ( a l w a y sb e s tc o n n e c t e d ) 并提供服务质量q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 保证的切换决策成为下一代互联网n g i ( n e x tg e n e r a t i o ni n t e m e t ) , g , 须具备的基 本能力。基于此背景，本文设计并仿真实现了n g i 中a b c 支持型切换决策机制。 为了更好地支持总最佳连接，本文设计的切换决策机制综合考虑了网络信息的不确 定性、用户q o s 需求、用户偏好、用户愿意支付的费用以及网络供应商的收益等问题。 针对网络信息的不确定性，考虑接入网络状况、移动终端状况设计出合理的网络模型， 并应用模糊数学知识设计了数学模型。为了保证用户对不同应用类型的q o s 参数权重设 置的合理性，采用相容矩阵分析法实现了权重的计算。为了保证切换决策的公平性，引 入了微观经济学中的博弈论和n a s h 均衡思想综合考虑网络供应商和终端用户的利益， 在满足用户q o s 需求的同时，兼顾多项用户偏好，使得最终的切换结果充分满足双方利 益，真正实现全赢。本文基于五种群集智能优化算法：基于精英选择和个体迁移的多目 标遗传算法、基于蜜蜂双种群进化的遗传算法、自适应扩散混合变异机制微粒群算法、 快速连续蚁群算法和基于云模型的进化算法设计了支持a b c 的q o s 切换决策机制，寻 找终端用户的最佳切换决策方案。 为了验证本文切换决策机制的可行性和有效性，基于n s 2 ( n e t w o r ks i m u l a t o r2 ) 进行 了网络模拟环境下的仿真实验，并完成了机制的性能评价。仿真结果表明，本文设计的 切换决策机制在满足用户q o s 需求的同时，不仅使双方的效用最大，而且最符合用户的 偏好，能够很好地解决n g i 中支持a b c 的切换决策问题。 关键词：下一代互联网；总最佳连接；服务质量；切换决策；公平；群集智能 一i i r d e s i g na n ds i m u l a t e di m p l e m e n t a t i o no f a b c s u p p o s e dh a n d o f f d e c i s i o nm e c h a n i s m s a bs t r a c t w i t nt h e r a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n e ta n d i t s i n d e p t ha p p l i c a t i o n ，p e o p l e ，s c o m m u i l l c a t l o nn e e d sg r o w i n gf a s t t h eu l t i m a t eg o a lo f p e r s o n a lc o m m u n i c a t i o ni st h a ta n v p e r s o na ta n yt l m e ，a n yp l a c ec a l li na n yw a yt oa c h i e v ea n yk i n do f c o n l i l l u l l i c a t i o nb u s i n e s s t h e r e t o 心，s u p p o r t i n ga b c ( a l w a y sb e s tc o n n e c t e d ) a n dp r o v i d i n gq o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e 、 g u a m e e sb e m et h ee s s e n t i a la b i l i t yo fn g i ( n e x tg e n e r a t i o n i n t e r n e t ) b a s e do nt h i s b a c k 伊o u i l d ，t h i st h e s i sd e s i g n sa n ds i m u l a t e st h eh a n d o f fd e c i s i o nm e c h a n i s m sw i t ha b c s u p p o r t e di nn g i 1 no r d e rt o s u p p o r ta b cb e t t e r , u n c e r t a i n t yo fn e t w o r k i n f o r m a t i o n ，u s e r s q o s r e q u l r e m e n t s ，u s e r s p r e f e r e n c e ，c h a r g e st h eu s e r sa r ew i l l i n gt op a ya 1 1 dn e 帆o r kp r o v i d e r s ， u t l l l t ya r ea l lc o n s i d e r e di nt h eh a n d o f fd e c i s i o nm e c h a n i s m so f t h i st h e s i s t ot h eu n c e r t a i m v o in e t w o r k1 n f o n i l a t i o n ，t h es t a t eo f n e t w o r k sa n dm o b i l et e r m i n a l sa r ec o n s i d e r e da d e q u a t e l v t od e s l g nt h en e t w o r km o d e l ，a n df u z z ym a t h e m a t i c a lk n o w l e d g ei s a p p l i e dt od e s i g nt h e m a t n e m a t l cm o d e l i no r d e rt oe n s u r et h er e a s o n a b i l i t yo fq o s p a r a m e t e r s w e i g h t s 、h i c ha r e s e t b yu s e r sa c c o r d i n gt od i f f e r e n t a p p l i c a t i o n s ，a n a l y t i cc o m p a t i b l em a t r i xm e t l l o di s 1 n r o d u c e dt oc o m p u t eq o sp a r a m e t e r s w e i g h t s g a m et h e o r y a n dn a s he q u i l i b r i 啪o f m l c r o 。e c o n o m l c sa r ei n t r o d u c e dt oc o n s i d e rt h eb e n e f i t so fb o t ht h en e t 、o r k p r o v i d e r sa n d e n d - u s e r st o g u a r a n t e et h ef a i r n e s so fh a n d o f fd e c i s i o n u s e r s q o s r e q u i r e m e n t sa i l d p r e t e r e n c ea r ec o n s i d e r e dc o m p r e h e n s i v e l y ；m e a n w h i l e ，t h eb e n e f i t so f u s e r sa n dn e t w o r k p r o v l d e r sa r em e tf u l l ya n dc a l la c h i e v ea l l - w i n t h ea b c s u p p o r t e dq o sh a n d o f fd e c i s i o n m e c h a n l s m sd e s l g n e di nt h i st h e s i sa r eb a s e do nf i v es w a r m i n t e l l i g e n c ea l g o 珊u 1 1 s ，n a i n e l v m u i t l 。o b j e c t l 垤g e n e t i ca l g o r i t h mb a s e do ne l i t i s ts e l e c t i o na n di n d i v i d u a lm i g r a t i o n ，d o u b l e b e ep o p u l a t l o ne v o l u t i o n a r yg e n e t i ca l g o r i t h m ，p a r t i c l es w a r m o p t i m i z a t i o nb a s e do na d a p t i v e d l f f u s l o na n dh y b r i dm u t a t i o n ，f a s tc o n t i n u o u sa n tc o l o n yo p t i m i z a t i o n a l g o r i t ha n da i l e v o l u t l o n a r ya l g o r i t h mb a s e do nc l o u dm o d e lt of i n dt h e o p t i m a lh a n d o 玎d e c i s i o nf o r i n 。r d e r 。v e r i 矽t h el e a s i b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s s 。ft h eh a n d 。f fd e c i s i 。nm e c h a n i s m s ，a n e 觚。r k s i m u l a t i 。ne n v i r o n m e n ti sb u i l t b a s e do n n s 2 ( n e t w o r ks i m u l a t 。r 2 ) ，a n d i i i p e r f o m a n c e e v a l 眦i 。ni sd 。n e t h es i m u l a t i 。n r e s u i t ss h o wt h a tt h e h 锄d 。f fd e c i s i o n m e c h a n i s m sd e s i g n e di nt h i st h e s i sc a nn o t 。n l ys a t i s f y t h eu s e r s q o sr e q u i r e m e n t sa n d p r e f e r e n c e ，b u ta l s 。m a k et h eb e n e f i t s 。f u s e r sa n dn e t w 。r kp r o v i d e r sl a r g e s t t h e r e f o r e , t h e m e c h a n i s m sc a l ls o l y et h eh a n d o f fd e c i s i o np r o b l e mw i t ha b c s u p p o r t e di nn g ie f f e c t i v e l y k e y w 。r d s ：n e x tg e n e r a t i 。ni n t e m e t ；a l w a y s b e s tc 。n n e c t e d ；q u a l i t y 。fs e r v i c e ；h a j l d 。f r d e c i s i o n ；f a i r n e s s ；s w a r mi n t e l l i g e n c e i i v 东北大学硕士学位论文目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章引言1 1 1n ( i 1 1 1 。ln g i 概述1 1 1 2 关键技术l 1 1 3 标准化进程3 1 1 4n g i 面临的问题4 1 ：! 6 l b ( 二z i 1 2 1a b c 概述4 1 2 2a b c 情形5 1 2 3a b c 目标6 1 3q o s 6 1 3 1q o s 概述6 1 3 2q o s 保障技术6 1 3 3q o s 保障问题7 1 4 切换决策7 1 4 1 切换决策概述7 1 4 2 切换决策指标8 1 4 3 切换决策方法8 1 5a b c 支持型切换决策机制9 1 6 课题来源1 0 第2 章相关理论基础1 1 2 1 博弈与n a s h 均衡11 2 2 模糊数学基础12 2 3 相容矩阵分析法1 2 2 4 多目标决策13 2 5 智能优化算法基础14 2 5 1 基于精英选择和个体迁移的多目标遗传算法1 4 2 5 2 蜜蜂双种群进化的遗传算法15 2 5 3 自适应扩散混合变异机制微粒群算法1 6 2 5 4 快速连续蚁群算法18 2 5 5 基于云模型的进化算法2 0 第3 章a b c 支持型q o s 切换决策机制设计2 3 一扩_ 东北大学硕士学位论文 目录 3 1 网络模型2 3 3 1 1 接入网络及服务策略刻画2 3 3 1 2 移动终端刻画2 5 3 2 数学模型2 7 3 2 1 本地q o s 评价2 7 3 2 2 全局q o s 评价2 8 3 2 3q o s 满意度计算2 9 3 2 4q o s 参数权重计算一2 9 3 3 博弈模型3 0 3 3 1 成本与定价3 0 3 3 2 协商博弈：3 2 3 3 3 效用计算3 4 3 4a b c 支持型单用户q o s 切换决策机制3 5 3 4 1 解编码与优化目标3 5 3 4 2a b c 支持型单用户q o s 切换决策机制流程3 5 3 5a b c 支持型多用户q o s 切换决策机制3 6 3 5 1 解编码与优化目标o 3 6 3 5 2 基于精英选择和个体迁移多目标遗传算法的q o s 切换决策机制3 6 3 5 3 基于蜜蜂双种群进化遗传算法的q o s 切换决策机制3 9 3 5 4 基于自适应扩散混合变异机制微粒群算法的q o s 切换决策机制4 0 3 5 5 基于快速连续蚁群算法的q o s 切换决策机制4 2 3 5 6 基于云模型进化算法的q o s 切换决策机制4 3 第4 章仿真实现与性能评价4 7 4 1 仿真环境4 7 4 2 仿真实现4 8 4 2 1 主要c + + 类和函数4 9 4 2 2 主要o t c l 类和模块5 0 4 3 性能评价51 4 3 1 拓扑用例5 1 4 3 2 运行用例5 2 4 3 3 基准算法5 3 4 3 4 单用户切换性能评价5 5 4 3 5 多用户切换性能评价5 9 4 3 6 参数对算法性能的影响6 5 第5 章结束语6 7 参考文献一6 9 致谢7 3 攻读硕士期间发表的论文7 5 - v i 东北大学硕士学位论文第1 章引言 第1 章引言 1 1n g i 1 1 1n g i 概述 下一代互联网n g i ( n e x tg e n e r a t i o ni n t e r n e t ) 是一个建立在i p 技术基础上的新型公共 网络，能够容纳各种形式的信息，在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的 传输和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务，是一个真正实现宽带窄带一体化、有 线无线一体化、有源无源一体化、传输接入一体化的综合业务网络1 1 , 2 】。 经过多年发展，当代互联网在全面成熟的同时，面对人们日益增长的通信需求，逐 渐显露出不足之处： ( 1 ) 带宽方面不足。因特网设计的初衷是用于军事目的，主要考虑的是因特网的 抗干扰能力，而抗干扰能力的保证是以牺牲网络带宽为代价的。 ( 2 ) 安全方面不足。由于最初的因特网应用范围狭窄，对安全性未给予过多的重 视，而现在网络安全已成为一个不容忽视的问题。 ( 3 ) 服务质量保障不足。目前因特网上运行的是i p v 4 协议，该协议不具备服务质 量保障特性，不能预留带宽，不能限定网络延迟。 ( 4 ) 支持的应用类型不足。由于当代互联网不能提供充足的服务质量保障，导致 它无法支持许多新的应用，如远程教学、医疗和学术交流等。 ( 5 ) 地址空间不足。随着因特网用户数量增长，地址空间不足成为最紧迫的问题。 因此，在因特网进入商用后，建立n g i 被提上教育界和科研界的日程【3 1 。 n g i 大体可以分为核心网和接入网两部分。在核心网部分，d w d m 技术能够以低 成本提供巨大的网络容量，并且光纤通信技术具有很大的带宽潜力，能充分适应未来 n g i 骨干网的通信需求；而在接入网部分，可采用无线局域网、g s m 、蓝牙和卫星通信 网等不同接入技术，这些异构网络的覆盖范围可能有一些交叉重叠的部分，因此，在这 些异构网络交叠覆盖的区域，就有很多种采用不同类型的接入技术。对于终端用户而言， 可以通过配置包含多种接入技术接口的“智能”终端，实现在不同的接入技术之间的无 缝切换，以保证终端用户在任意时刻都可以使用至少一种网络接入技术进行通信，甚至 可以同时使用多种技术进行通信。 1 1 2 关键技术 n g i 技术代表着互联网技术的一次革命，它将带来相关技术指标的全面革新。n g i 关键技术包括i p v 6 、光i n t e r n e t 、软交换技术、网格技术、宽带接入技术等【4 ，5 】。 ( 1 ) i p v 6 ：n g i 将基于i p v 6 协议。i p v 6 相对于i p v 4 的主要优势是，扩大了地址 一1 一 东北大学硕士学位论文第1 章引言 空间，提高了网络的整体吞吐量，服务质量得到很大改善，安全性有了更好的保证，支 持即插即用和移动性，更好地实现了多播功能。 ( 2 ) 光i n t e m e t ：采用i po v e rw d m ，将i p 技术和波分多路复用w d m 技术结合。 高速路由器通过光纤直接与w d m 光网络相连，从而充分利用路由器的高速分组交换性 能和w d m 技术带来的高带宽。 ( 3 ) 软交换技术：软交换是一种基于软件的分布式交换和控制平台。软交换的概 念基于新的网络功能模型分层( 接入层、传送层、控制层与网络业务层) 概念，从而对 各种功能做不同程度的集成，把它们分离开来，通过各种接口协议，使业务提供者可以 非常灵活地将业务传送和控制协议结合起来，实现业务融合和业务转移，非常适用于不 同网络并存互通的需要，也适用于从话音网向多媒体网的演进。 ( 4 ) 网格技术：网格技术是一种将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传 感器和远程设备等融为一体，为用户提供更多的资源、功能和交互性的新技术。其最终 目的是要把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、通信 资源、软件资源、信息资源和知识资源的全面共享。 ( 5 ) 宽带接入技术：n g i 必须有宽带接入技术的支持，因为只有接入网的带宽瓶 颈被打开，各种宽带服务与应用才能够开展，网络容量的潜力才能真正发挥。宽带接入 的主要技术有高速数字用户线( v d s l ) 、基于以太网无源光网( e p o n ) 的光纤到家 ( f t t h ) 、自由空间光系统( f s o ) 和无线局域网( w l a n ) 等。 ( 6 ) 技术框架：n g i 的研究已形成了它的完整体系。一般而言，分为三部分【6 j ： 网络基础设施、网络服务和网络应用。分层结构及相互间的关系见图1 1 。 图1 1 技术框架 f i g 1 1t e c h n i c a lf r a m e w o r k - 2 一 东北大学硕士学位论文第1 章引言 1 1 3 标准化进程 众所周知，标准的制定对个行业的技术发展，甚至对整个行业的发展有很重要的 意义和指导作用。但实际上，目前n g i 唯一明确的只是i p v 6 方面的标准。下面分别从国 际和国内两个角度介绍i p v 6 方面的标准进展情况。 ( 1 ) 国际进展 国际上目前主要是由i e t f 负责i p v 6 的标准制订工作，：至1 j 2 0 0 4 年底，i e t f 完成的i p v 6 的r f c 主要割7 j ：r f c 2 4 6 0 ：i p v 6 规范；r f c 2 3 7 3 ：i p v 6 地址结构；r f c 2 3 7 4 ：i p v 6 可聚 类全局单播地址格式；r f c 2 4 6 1 ：i p v 6 邻居发现协议；r f c 31 2 2 ：基于反向发现的i p v 6 邻居发现协议扩展；r f c 2 4 6 2 ：i p v 6 无状态地址自动配置协议；l u c 2 4 6 3 ：i c m p v 6 规范； r f c l 9 8 1 ：i p v 6 的路径m t u 发现协议；r f c 2 0 8 0 ：基于i p v 6 的r i p n g 协议；r f c 2 7 4 0 ：基 于i p v 6 的o s p f 协议；r f c 2 2 8 3 ：b g p 4 多协议扩展；r f c l 8 8 6 ：支持i p v 6 的d n s 扩展； r f c 2 8 7 4 ：支持i p v 6 地址聚类和重编号的d n s 扩展；r f c 2 9 2 8 ：最初的i p v 6 子顶级聚类 i d 分配；r f c 2 3 7 5 ：i p v 6 组播地址分配；r f c 2 7 1 0 i p v 6 的组播监听者发现协议；r f c 2 4 5 0 ： 被提议的t l a 和n l a 分配规则；r f c 2 5 2 9 ：i p v 6 在i p v 4 区域里无显示隧道的传输； r f c 2 7 6 5 ：无状态i p i c m p 翻译器；r f c 2 7 6 6 ：网络地址翻译一协议翻译；r f c 2 7 6 7 ：使 用b i s 技术的双栈主机；r f c 3 0 5 3 ：i p v 6 隧道代理；r f c 2 8 9 3 ：基于i p v 6 主机和路由器的 过渡机制；r f c 3 0 5 6 ：不使用显式的隧道连接i p v 4 云之间的i p v 6 域；r f c 3 0 8 9 ：基于s o c k e t 的i p v 6 i p v 4 网关机制；r f c 2 5 5 3 ：基于s o c k e t 接口的i p v 6 扩展；r f c 2 2 9 2 ：i p v 6 的高级 s o c k e ta p i ：r f c 2 4 9 2 ：i p v 6o v e ra t m ；r f c 2 4 7 2 ：i p v 6o v e rp p p ；r f c 2 4 91 ：i p v 6o v e r 非广播多路访问网络n b m a ( n o n b r o a d c a s tm u l t i p l ea c c e s s ) ；r f c 2 4 6 4 ：i p v 6o v e r e t h e m e t 协议；r f c 2 5 9 0 ：在帧中继网上传输i p v 6 分组的方法；r f c 2 4 7 0 ：在令牌环网上 传输i p v 6 分组的方法；r f c 2 4 6 7 ：在f d d i 网上传输i p v 6 分组的方法；i u c 2 4 7 3 ：i p v 6 的 一般报文隧道；r f c 2 5 0 7 ：i p 头压缩；r f c 2 5 0 9 ：i p 头压缩o v e rp p p ；r f c 2 8 9 4 ：基于i p v 6 的路由器重编号；r f c 2 4 0 1 ：基于i p 的安全体系结构；r f c 2 4 0 2 ：i p 验证头；i 讧c 2 4 0 6 ： i p 的e s p 封装；r f c 2 4 5 2 ：基于t c p 的i p v 6 管理信息库；r f c 2 4 5 4 ：基于u d p 的i p v 6 管理 信息库；r f c 2 4 6 5 ：基于i p v 6 的管理信息库：文本协定和普通组；r f c 2 4 6 6 ：基于i p v 6 的管理信息库：i c m p v 6 组；r f c 3 0 1 9 ：基于i p v 6 的组播监听者发现协议的管理信息库； d r a f t i e t f - m o b i l e l p i p v 6 1 3 t x t ：i p v 6 的移动支持。 ( 2 ) 国内进展 在我国的i p v 6 标准系列中主要包含基本协议、路由协议、组播相关协议、安全相 关协议、q o s 相关协议、移动类协议、网管协议、i p v 6 设备相关协议、组网标准、业务 标准等1 8 】。 基本协议：已报批的标准有“i p v 6 技术要求一i p v 6 协议 ( 对应i 讧c 2 4 6 0 ) 、“i p v 6 3 一 东北大学硕士学位论文第1 章引言 邻居发现协议( 对应r f c 2 4 6 1 ) ”、“i p v 6 技术要求一网络及地址结构”( 对应r f c l 8 8 1 ) 、 “i p v 6 无状态地址自动配置技术规范”( 对应r f c 2 4 6 2 、i 讧c 3 0 4 1 ) 。 路由协议：已报批的标准有“基于i p v 6 的路由协议o s p f 协议技术规范( 对应 r f c 2 7 4 0 ) 、“基于i p v 6 的路由协议- - o s p f 协议测试方法”( 对应r f c2 7 4 0 ) 、“基于i p v 6 的路由协议一b g p 4 协议技术规范”( 对应r f c 2 2 8 3 ) 、“基于i p v 6 的路由协议b g p 4 协议测试方法”( 对应i u c 2 2 8 3 ) 。 安全相关协议：已报批的标准有“i p s e c 协议。 移动相关协议：已报批的标准有“i p v 6 技术要求一支持计算机移动部分”。 1 1 4n g i 面l 临的问题 相对于n g i 发展所面临的机遇，从全球运营商开展n g i 演进工作的情况来看，n g i 也面临着来自技术、管制以及商业模式方面的挑战 3 , 9 , 1 0 】。 ( 1 ) 技术方面：技术发展缺乏平衡性，当不同的层次横向发展时，层次间的相互 合作却极少。比如，光传输技术和领先的计算技术导致计算机成为网络的瓶颈。而当前 n g i 的网络控制和管理技术落后于基础设施的发展速度，最终将导致服务质量是n g i 发展的一个难以解决的问题。此外，n g i 缺乏创新的应用技术和模式，众所周知，当代 互联网的兴起得益于超媒体的应用，而在n g i 的发展中，并没有能够驱动它迅速向前发 展的创新性应用技术和模式。从技术与应用前景来看，软交换是n g i 核心网的第一个阶 段，但软交换是否是一个不可逾越的阶段现在各方还有很多不同的意见，由这些不确定 因素分析可知，端到端的q o s 、拥塞管理、网络安全、网络可靠性等都将是n g i 面临 的技术挑战。 ( 2 ) 管制方面：首先是如何维持市场的公平竞争和鼓励创新与鼓励投资，其次是 n g i 提供的业务管制和传统的以太网有很大差别，虽然国际上关于n g i 管制方面的探 讨很多，但还没有一个特别主流的结论。 ( 3 ) 商业模式方面：n g i 在市场推广和商业模式方面的挑战主要来源于其自身的 特点，即网络和业务的分离。n g i 使更多的业务供应商加入到产业链中来，不同产业之 间的界限比较模糊，因此，原来的垂直商业模式受到了挑战。首先是技术和规则，其次 是增加了g o o g l e 、微软等新的竞争者，再次是运营商越来越无法预测用户需要什么样的 业务与服务，业务引入与推广越来越难以控制。 1 2a b c 1 2 1a b c 概述 总最佳连接a b c ( a l w a y sb e s tc o n n e c t e d ) 1 1 ，1 2 1 是指在多种接入技术的网络环境下， 始终为应用保持一条最优的连接。总最佳连接的概念允许用户使用最适合其需求的通信 - 4 东北大学硕士学位论文第1 章引言 设备和接入技术为网络应用建立连接，从而将蜂窝通信系统与d s l 、蓝牙和w l a n 等 接入技术相结合，以使用户在3 g 等环境下获得更高的通信服务质量。“最佳”包含多个 方面，如用户的喜好、接入设备的容量、应用需求、安全性、运营商策略、可用网络资 源以及网络覆盖范围等。根据应用及用户喜好，a b c 允许一个用户可以通过一种接入 方式或者同时使用多种不同接入方式接入网络。 1 2 2a b c 情形 图1 2 形象的描述了a b c 的情景。某天清晨，用户h u b e r t 使用他的笔记本电脑通 过a d s l 宽带网络接入i n t e m e t 来查看电子邮件，并下载其中一个很大的附件，而此时 h u b e r t 发现上班时间到了，他便拔下网线，拿起笔记本去上班。当h u b e r t 拔下网线的 时候，笔记本电脑自动检测到网络连接断开，检查是否存在其他的可用接入方式，并发 现当前正处于3 0 网络的覆盖区域内，于是便自动地通过3 g 网络连接邮件服务器继续 下载刚才未下载完的附件。不幸的是地铁晚点，h u b e r t 不能及时到达公司参加视频会议， 取而代之，h u b e r t 使用p d a ( p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ) 在地铁上通过公司的3 g 网络来参 加该会议，由于受到设备和接入技术的限制，网络只能提供给h u b e r t 语音和文字信息。 由于h u b e r t 的笔记本和p d a 都是其个域网p a n ( p e r s o n a la r e an e t w o r k ) 中的一部分，它 们通过蓝牙互连，因此，当h u b e r t 在地铁上使用p d a 参加会议时，p d a 可以自动地将 h u b e r t 需要发送的材料从他的笔记本传送给其他与会者。当h u b e r t 到达公司后，他的 笔记本便自动与公司内的w l a n 相连，会议信息从p d a 转到了笔记本上，由于此时 h u b e r t 所使用的接入设备和技术都发生了变化，所以网络自动为h u b e r t 提供视频信息。 h u b e r t 早晨在家里通过 a d s l 上网接收邮件 h u b e r t 在地铁上使用p d a 通过3 g 网络进行音频会h u b e r t 抵达办公室继续开会 议，使用笔记本收发资料 图l 。2 总最佳连接的情景 f i g 1 。2a l w a y sb e s tc o n n e c t e ds c e n a r i o 在上面的例子中，为h u b e r t 提供a b c 服务涉及到了很多的人和机构，称为a b c 参与者。主要的a b c 参与者归结为： a b c 用户：订购a b c 服务的个人或组织。 接入网络运营商：为a b c 用户提供接入网的组织或机构。 a b c 服务提供商：为a b c 用户提供a b c 服务的组织或机构。 应用服务提供商：为a b c 用户提供应用服务的组织或机构。 ， 甸圳 曲鬟 东北大学硕士学位论文第1 章引言 1 2 3a b c 目标 a b c 的最终目标【1 3 】是要实现“在n g i 各种异构网络与技术并存的情况下，使用户 能够在任何时间和地点、以一种可以接受的费用和质量、安全地享受网络服务”。除了 考虑用户需求外，还应考虑网络供应商的利益。由于n g i 环境中网络的异构性，必然是 多个网络供应商共存。因此，在保证终端用户a b c 的同时，网络供应商应确保网络资 源的合理分配和负载均衡等以保证自身获利的最大化。 综上所述，对于不同的参与者( 终端用户和接入网络供应商) ，各自的目标是不同 的，因此a b c 对于不同的参与者有着不同的含意。终端用户希望在得到最好q o s 的同 时付出最少的费用，而对于网络供应商，则希望在付出最小开销的同时获得更多的收益。 由此可见，二者间存在利益冲突，如何最大化双方的利益成为a b c 要实现的主要目标 之。 1 3q o s 1 3 1q o s 概述 随着各种多媒体应用的开发和多媒体技术的发展，i n t e m e t 上的多媒体应用越来越 普及，如视频会议、视频点播、i p 可视电话、远程教育等。这些多媒体应用不同于传统 的数据应用，不仅对网络有很高的带宽要求，而且要求信息传输的低延迟和低抖动，因 此，仅仅保证数据传输的正确可靠是远远不够的，于是服务质量q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 渗透到i n t e m e t 通信的各个方面，受到越来越多的重视【1 4 】。q o s 是指网络提供更高优先 服务的一种能力，同时确保为每种流量提供的优先权不会阻碍其它流量的进程【l5 1 。通俗 而言，q o s 指网络在传输数据流时要满足的一系列服务请求，强调端到端或网络边界到 边界的整体性，具体可以量化为带宽、延迟、延迟抖动、出错率、安全度等性能指标。 网络必须满足q o s 要求才能确保数据传输的适当服务级别，具体应用不同，对q o s 各 项指标的要求也不同。 1 3 2q o s 保障技术 q o s 控制的基本目标是为i n t e m e t 应用提供性能保证和区分服务。目前的网络q o s 保 障技术主要包括i n t s e r v 、d i f f s e r v 和m p l s l l 5 j 。 i n t s e r v 体系结构是i e t f 于1 9 9 4 年提出i 拘q o s 保证模式【l 酬。i m s e r v 在传统i p 网络尽力 而为服务模式的基础上定义了一组服务扩充，通过r s v p 提供端到端的q o s 保障。i n t s e r v 虽然能够提供较好q o s 保证，但由于其基于面向连接模式，不适用于非连接的i p 网络； 并且由于每个连接的状态信息都需要保存在路径通过的每个节点上，可扩展性差。而且 在具体实施中，如何与现有i p 网络互连也是一个困难。 针对i n t s e r v 在发展中遇到的困难，i e t f 在r f c 2 4 7 5 中提出了d i 儡e r v 体系结构【17 1 。 一6 一 东北大学硕士学位论文第1 章引言 d i f f s e r v 提出了核，t l , 路由器q o s 区分服务的体系结构，由d s 域边缘和核心联合操作，针 对网络流的不同q o s 要求进行区分服务。d i f f s e r v 通过汇聚和逐点行为方式提供一定程度 上的q o s 保证。d i f f s e r v 的特点是实现简单、扩展性