（计算机应用技术专业论文）无线移动网络自适应qos资源分配关键技术研究.pdf

东南大学博士论文摘要 摘要 当今的互联网中，无线移动网络与互联网相结合己成为未来无线移动通信发展的趋势。 无线，移动网络因其用户的可移动性、联网方便快捷性、建网灵活性、低维护费用性、规模可 伸缩性，使得无线移动网络得到了迅猛的发展和广泛的部署无线移动网络的迅速发展 以及各种便携式终端的大量使用，使得人们在无线，移动网络环境下对互联网服务的需求不断 增长同时随着无线，移动网络的发展_ i j 户对于具有服务质量保障的多媒体服务等新型虑j i 需 求越来越多。一方面，这些多媒体传输等新型应用呈现出新的特性，对无线，移动网络的q o s 支持提出了更高的要求，迫切地需要提出结合新型应用和无线移动网络特性的动态、高效 q o s 资源分配方案。另一方面无线，移动网络的核心矛盾是无线资源匮乏。目前对无线移动 网络资源的分配都是从某些关键技术出发，以局部的思想提出问题的解决方案，缺乏整体， 系统的观点所以需要从系统和控制论的角度出发加强端系统与中间节点资源的控制，在有 限的资源条件下，为无线，移动网络内端用户终端提供差异性服务质量保障此外由于无线 移动网络固有的特性：比如误码率高、时延大、带宽低且具有时变性，信道不对称以及频繁 的移动等，这些特性使得无线移动网络对现有互联网技术和应_ h j 服务质量保障提山了更多更 高的挑战。所以研究无线，移动网络环境下自适应q o s 资源分配成为未来网络发展的重要部 分 研究无线，移动网络自适应q o s 资源分配技术，必须从体系结构的高度出发，整体的分 析研究无线，移动网络中自适应q o s 资源分配关键技术，井以控制论的思想指导协议算法的 设计。本论文首先根据无线移动网络特性和通用q o s 资源分配框架，提出了一种面向服务 的无线移动网络自适应q o s 资源分配体系结构参考模型i s w n a ，然后使用自适应控制理论 对贯穿整个传输平面空间交互所包含的自适应q o s 资源分配关键技术，如流速与拥塞控制、 主动队列管理和资源调度等关键技术进行了深入的研究，全面地剖析了无线，移动网络环境所 面l i 勺问题，针对这些问题提出相应的协议或算法。在流速与拥塞控制的研究中，本论文通 过研究无线，移动网络链路特性给t c p 传输协议性能造成的影响，讨论了避免这些影响所采 用的一些方法在此基础上，针对无线移动网络环境设计了符合t c p 友好性要求的无线，移 动网络自适应t c p 拥塞控制算法( t c p a w ) 算法在自适应与公平性方面有着良好的特性： 在队列管理的研究中，本论文提出一种自适应无线移动网络多媒体q o s 保证的主动队列管 理算法( a d a p t i v e - m q w b ) ，算法利用带宽的动态变化与m a c 层报文服务时延之间的变化率 i 东南大学博上论文 无线，移动叫络白适应q o s 资源分配关键技术研究 关系以改变主动队列的目标队k 为实现目标，较精确地控制主动队列的目标队长。 a d a p t i v e - m q w b 算法在带宽时变的无线移动网络中对于实时流媒体传输服务质量有着明显 的保障作用另外本论文结合应用服务与无线移动网络特性提出无线移动网络鲁棒性的 主动队列管理算法( r a q m ) 在证明无线移动网络可逆性的基础上研究无线移动网络频 繁切换造成的暂时性中断以及当前w e b 服务的广泛发展造成的短连接请求等情况，利用自 适应控制理论与神经网络逆系统方法提出了一种满足鲁棒性要求的无线移动网络主动队列 管理算法；在资源调度研究中，本论文研究了无线移动网络环境下自适应公平调度模型，讨 论了服务区分的必要性和无线移动网络调度补偿方法设计了一种二级结构的服务区分自适 应公平调度算法( t w f s ) 算法能够区分不同服务类型公平分配网络资源。对丁链路造成 的暂时性服务中断给予了多级服务补偿，并通过分组级的公平资源分配，保障服务质量和流 队列的平滑降级。 此外论文通过仿真实验分别对所提出的算法进行了分析和验证，井对论文进行了总结 指出了不足以及将来的研究方向 【关键词】无线，移动网络、自适应控制、q o s 资源分配、拥塞控制、队列管理、分组调度、 资源分配 东南大学博上论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ei n t e g r a t i o no fw i r e l e s s ，m o b i l en e t w o r k s a n dt r a d i t i o n a li n t e m e th a sb e c o m et h e i r r e v e r s i b l et r e n di nt h ep r e s e n ti n t e r n e t d u et ot h em o b i l i t yo f e n du s e r s ，c o n v e n i e n c eo f n e t w o r k i n t e r c o n n e c f i o n , f l e x i b i l i t yo fn e t w o r kc o n s t r u c t i o n , l o we x p e n s eo fn e t w o r km a i n t e n a n c ea n d s c a l a b i l i t yo fn e l w o r ks c a l e 1 a s td e c a d e sh a v e 辅娜r a p i dd e v e l o p m e n ta n dw i d ed e p l o y m e n ti n w i r e l e s s m o b i l en e t w o r k s t h ec o n t i n u a l l yb o o m i n gw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k sa n dp r e v a l e n tu s eo f p o r t a b l et e r m i n a l si n e v i t a b l yi n c r e a s e st h ed e m a n df o ri n t e r n e ts e r v i c e si n w i r e l e s so rm o b i l e e n v i r o n m e n t ac a s ei np o i n ti st h ee v e r - g r o w i n gr e q u i r e m e n tf r o me n d 吣e 俘，c a l l i n gf o rn o v e l m u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n st h a tc a ne n s u r es e r v i c eq u a l i t i e s f o ro n et h i n g , t h en e wc h a r a c t e r i s t i c so f t h e s em u l t i m e d i at r a n s m i s s i o na p p l i c a t i o n sd e s e r v eh i g h e rd e m a n df o rq o ss u p p o r t , r e q u i r i n g d y n a m i ca n de f f i c i e n tq o sr e s o u r c ea l l o c a t i o nm e c h a n i s m w h i c hc o m b i n e st h ef e wa p p l i c a t i o n a n dt h ef e a t u r e so fw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k s f o ra n o t h e rt h i n g , t h em a j o rp r o b l e mi n w i r e l e s s m o b i l en e t w o r k si st h el a c ko fw i r e l e a sr e s o u r c e s c u r r e n t l y , t h er e s o u l c a ：a l l o c a t i o n m h a n i s l u $ i nw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k sa r em o s t l yb a s e do ns o m ek e yt e c h n o l o g i e ss u c ha sl o c a l p o l i c i e s i m t e a do fo nah o l i s t i c , s y s t e m a t i cp e r s p e c t i v e t h e r e f o r e ，r e s o u r c cc o n t r o lm u s tb e i n t e n s i f i e do nb o t ht h ee n ds y s t e ma n dc x r l t r a ln o d e s ，b a s e do nt h es y s t e ma n dc o n t r o lt h e o r y a n d t h ed i f f e r e n t i a t e ds e r v i c eq u a l i t yr e q u i r e db yw i r e l e s sn e t w o r ku s e r sm u s tb ep r o v i d e dw i t h i nt h e f i n i t er e s o u r c el i m i t a t i o n m e a n w h i l e ，w i r e l e s s m o b i l en e t w o r k sb e a rs o m es p e c i f i cc h a r a c t e r i s t i c s ， c o m p a r i n gt o w i r e dn e t w o r k s ，e g ，h i g h e rt 口- i t o rr a t e ，l o n g e rd e l a y , l o w e rb a n d w i d t hw i t h v a r y i n g - t i m e ，a s y m m e t r yo fw i r e l e s sc h a n n e la n df r e q u e n tm o b i l i t y , p o s i n gn e wc h a l l e n g e st ot h e t e c h n o l o g i e so ft h ee x i s t i n gi n t e r a c ta n dt h eq u a l i t i e so fa p p l i c a t i o ns e r v i c e s t h e r e f o r e ，t h e r e s e a r c h0 1 1q o sr e s o u r c ca l l o c a t i o ni nw i r e l e s so rm o b i l ee n v i r o n m e n th a sb e c o m et h ec r u c i a lp a r t i nt h ed e v e l o p m e n to f c o m p u t e rn e t w o r k i ti si n d i s p e n s a b l et om a k ear e s e a r c ho i lt h ea d a p t i v et e c h n o l o g i e so f q o sr e s o u r c ea l l o c a t i o n i nw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k sf r o ma na r c h i t e c t u r a lp o i n to f v i e w , d e s i g nt h ec o r r e s p o n d m gp r o t o c o l s a n da l g o r i t h m sa c c o r d i n gt oa n a l y s i sa n de v a l u a t i o n t h i sp a p e ri n t r o d u c e s as e l f - a d a p t i v e c o n t r o l l i n gt h e o r yt om a k eat h o r o u g hs t u d yo nk e yt e c h n o l o g i e si ns p a t i a li n t e r a c t i o no f t h ee n t i r e t r a n s p o r tp l a n ef o rq o sr e s o u r c ea l l o c a t i n g ，s u c ha st h ev e l o c i t yo fn e t w o r kf l o wa n dc o n g e s t i o n i 东南大学博士论文 无线，移动网络自适应q o s 资源分配关键技术研究 c o n t r o l 。a c t i v eq u e u em a n a g e m e n ta n dr 目叭j 础s c h e d u l i n g t h e r e f o r e 。c o m p r e h e n s i v e l ya n a l y z e s t h et o u g hp r o b l e m si nf a c eo fw i r e l e s s m o b i l ee n v i r o n m e n ta n dd e v i s et h ec o r r e s p o n d i n gp r o t o c o l s a n da l g o r i t h m sa c c o r d i n g l y i nt h en e t w o r kf l o w v e l o c i t ya n dc o n g e s t i o nc o n t r o li s s u e , w es t u d yt h e i m p a c tt h a tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fw i r e l e s s m o b i l el i n k sh a v eo nt h ep e r f o r m a n c eo ft c pp r o t o c 0 1 a n dd i s c u s sa b o u ts o m e t e c h n i q u e st oa v o i ds u c hi m p a c t b e s i d e s t h es e l f - a d a p t i v et c pc o n g e s t i o n c o n t r o la l g o r i t h mi nw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k s ( t c p a w ) a i m i n ga tt h e t c p f r i e n d l y r e q u i r e m e n ti nw i r e l e s s m o b i l ee n v i r o n m e n t , h a sg o o dp e r f o r m a n c ei nt e r m so fs e l f - a d a p t a b i l i t y a n de q u i t a b l e n e s s a l s o ，t h ea c t i v eq u e u em a n a g e m e n t ( a d a p t i v e - m q w b ) ，e n s u r i n gs e l f - a d a p t i v e q o so f m u l t i m e d i at r a n s m i s s i o ni nw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k s ，c o n t r o l st h et a r g e tq u e u el e n g t hw i t h h i g ha c c u r a c ya c c o r d i n gt o t h ec h a n g i n gr a t i ob d ：w 湖t h ed y n a m i cf l u c t u a t i o no fa v a i l a b l e b a n d w i d t ha n dt h ed e l a yi nm a c l a y e rp a c k e ts e r v i c e t h ea d a p t i v e - m q w ba l g o r i t h mg u a r a n t e e s t h eq o so fr e a l - t i m es t r e a mm e d i at r a n s m i s s i o ni nw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k s r e m a r k a b l y a d d i t i o n a l l y , w e i n t r o d u c e a n o v e lr o b u s t a c t i v e q u e u e m a n a g e m e n t ( r a q m ) i n w i r e l e s s m o b i l e n e t w o r k s h a v i n gp r o v e nt h er e v e r s i b i l i t yo fw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k s ，t h er a q ma l g o r i t h mi s d e v i s e db a s e do ns e l f - a d a p t i v ec o n t r o l l i n gt h e o r ya n dr e v e r s e ds y s t e mi nn e u r a ln e t w o r k ，t a k i n g a c c o u n to f t h et e m p o r a r yi n t e r m i t t e n c er e s u l t i n gf r o mf r e q u e n th a n d o f fi nw i r e l e s s m o b i l en e t w o r k a n dt h es h o r tc o n n e c t i o nr e q u e s t sd u et ow i d ed e p l o y m e n to fw e b a p p l i c a t i o n s f i n a l l yw es t u d yo n t h ef a i rs c h e d u l i n gm o d e li nw i r e l e s s m o b i l ee n v i r o n m e n t , d i s c u s st h en e c e s s i t yo fd i f f - s e r v ea n d c o m p e n s a t o r ys c h e d u l i n gm e c h a n i s m ，d e v i s eat w o - l e v e l w i r e l e s sf a i rs c h e d u l i n ga l g o r i t h m ( t w f s ) w h i c hd i f f e r e n t i a t e ss e r v i c et y p e sa n da l l o c a t e sn e t w o r kr e s o u l t a g sf a i r l y a sf o rt h e c o n t e m p o r a r ys e r v i c ei n t e r m i t t e n c ed u et ol i n kf a i l u r e ，w em a k es e r v i c ec o m p e n s a t i o n sa tl i n kl e v e l a n dp a c k e tl e v e l t h ep a c k e tl e v e lf a i rr e s o a l l o c a t i o ne n s u r e st h eg r a c e f u ld e g r a d a t i o no f s e r v i c eq u a l i t y f u r t h e r m o r e ，w ea n a l y z ea n dv a l i d a t et h ea l g o r i t h mt h r o u g hs i m u l a t i o n s ，m a k ec o n c l u s i o n so f t h ep a p e ra n dp o i n to u tt h ed r a w b a c k sa sw e l la st h ef u t u r ed i r e c t i o n s k e y w o r d s ：w i r e l e s s m o b i l en e t w o r k , s e l f - a d a p t i v ec o n t r o l ，q o sa l l o c a t i o n ，c o n g e s t i o nc o n t r o l ， q u e u em a n a g e m e n t , p a c k e ts c h e d u l i n g , r e s o u l v ，ga l l o c a t i o n 东南大学博士论文 无线，移动网络自适应q o s 资源分配关键技术研究 论文插图索引 图1 1 网络框架模型3 图1 2 中间节点框架模型3 图2 i 基于基站的分离模式一l l 图3 1 互联网互联结构发展2 i 图3 2 互联方式2 2 图3 3 无线，移动网络自适应q o s 资源分配体系结构参考模型2 3 图3 4 水平交互平面框架图2 4 图3 5 空间交互框架图2 4 图4 1t c p 拥塞控制机制有限状态机示意图2 0 图4 2 无线移动网络自适应t c p 传输协议模型3 2 图4 3 自校正调节器方框图3 3 图4 4t c p n e n o 与t c p a w 慢启动阶段窗口变化情况3 5 图4 5t c p a w 慢启动阶段算法的伪代码3 5 图4 6 探测报文到达速率( r ) 的隶属函数3 7 图4 7 探测报文到速率变化率( q c ) 的隶属函数一3 7 图4 8 拥塞或误码报文丢失( o ) 的隶属函数3 7 图4 9 拥塞避免流程图3 9 图4 1 0 拥塞避免阶段拥塞窗口更新策略伪代码3 9 图4 1 1 超时时拥塞窗口更新策略伪代码4 2 图4 1 2 系统框图一4 3 图4 1 3 网络拓扑结构4 8 图4 1 4 慢启动窗口变化4 9 图4 1 5 慢启动窗口变化局部放大4 9 图4 1 6 轻负载4 9 图4 1 7 重负载4 9 图4 1 s 拥塞窗口c w n d 的变化5 0 图4 1 9 超时重启次数5 l 东南大学博士论文论文插图索目 图4 2 0 两t c p - a w 连接公平性5 2 图4 2 l 不同t c p 版本之间连接的公平性5 2 图5 1 带主动队列管理的无线链路拥塞控制5 5 图5 2a d a p t i v e ，m q w b 算法伪代码5 9 图5 3 网络拓扑结构6 0 图5 4 带宽变化6 l 图5 5 自适应拥塞指示6 l 图5 6 端到端时延6 l 图5 7 时延抖动6 l 图5 8 吞吐率6 2 图5 9 丢弃概率6 2 图6 1 神经网络逆系统结构6 5 图6 2r a q m 控制算法框图6 8 图6 3 网络拓扑结构7 0 图6 4r a q m 定点队列长度7 0 图6 5 可变负载队列变化( n = 3 0 0 ) 7 l 图6 6 突发性短连接队列变化( n = 3 0 0 ) 。7 l 图7 2 无线移动网络二级结构自适应公平调度模型7 5 图7 2 网络拓扑结构8 l 图7 3 发送报文数量8 2 图7 4f l o w 2 实际发送速率8 2 图7 5 权重的变化韶 图7 6 带流队列服务质量平滑的队列长度变化科 图7 7 不带流队列服务质量平滑的队列长度变化“ i x 东南大学博士论文论文表格索引 论文表格索弓 表2 1 无线，移动网络分组调度算法1 7 表4 1 模糊规则库3 7 表5 1 实验参数6 l 表7 1 流类型7 5 表7 2 权重定义7 7 表7 3 实验中的数据流8 3 x 东南大学博士论文符号，变量，缩略词等专用术语注释表 m h f i n a i n s a f f c p i d 符号、变量、缩略词等专用术语注释表 s t a t i o n a r yh o s t 固定主机( 终端) b a s es t a t i o n 基站( 接入点) m o b i l eh o s t 移动主机( 终端) f r a m e w o r ko f i n t e r a c t i o nb a s e dn e t w o r ka r c h i t e c t u r e 基于交互的网络体系结构框架 i n t e r a c t i o nb a s e dn e t w o r ks e r v i c ea r e h i t e c t u r e 基于交互的网络服务体系结构 f u z z yf i g u r e - f u z z yc o n t r o l 模糊数模糊控制 p r o p o r t i o n a l - i n t e g r a l - d i f f e r e n t i a l 比例、积分、微分 向量空间 有向图 链路容量 链路e 链路珀报文p 链路珀q 报文丢弃率 属于 x i i g c 口 只 吼 附件一东南大学学位论文独创性声明及使用授权声明文本 东南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，也不包含为获得东南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已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：星囊【丝日期：型手 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、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) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：是鸯塾导师签名：日 。铆谒：名 东南大学博士论文 第一章绪论 第一章绪论 作为二十世纪后期的一场革命互联网的出现改变了人们的生活和工作方式w w w 技 术的成功推广，电子邮件、文件传输等应用的普及。使得信息的索取、人与人之间的交流不 再为时空所约束。伴随着计算机网络技术的突飞猛进，无线通信技术、多媒体技术也有了长 足的进步。各类技术的不断发展及相互交融，促使了计算机网络新型应用的萌生及兴起。而 无线移动网络作为有线互联网的有益补充因其用户的可移动性、联网方便快捷性、建网灵 活性、低维护费用性、规模可伸缩性，使得无线移动网络得到了迅猛的发展和广泛的部署。 无线移动网络与互联网相结合己成为未来无线，移动通信发展的趋势无线移动网络的迅速 发展以及各种便携式终端的人量使用，使得人们在无线，移动网络环境f 对互联网服务的需 求也不断增长。 但是，由于无线，移动网络与有线网络相比，通常表现出其特有的特性：比如误码率高、 时延大、带宽低且具有时变性、信道不对称以及频繁的移动等，这些特性使得无线，移动网络 对现有互联网技术和应用服务质量提出了更多更高的挑战因此，研究无线，移动网络环境下 的自适应q o s 资源分配技术成为未来网络发展的重要部分 1 1 研究背景 1 1 1 无线移动网络特性 在无线，移动网络中，移动终端接收到的电磁波信号一般都是由多径反射波、绕射波、散 射波、直射波混合面成，这就造成接收终端信号的幅度急剧变化。产生快衰落、慢衰落等多 种损耗。从时域的角度来看，在多径传播的条件下，接收信号会产生时延扩展。另一方面t 由于终端用户的随机移动性，在不同区域之间频繁切换，会造成大量报文丢失。经过研究归 类可以将这些影响无线，移动网络性能的原因分成四种类型 ( 1 ) 瞬态扰动 由于快衰落损耗，随机的信道干扰等因素，造成接收信号短时间内快速波动。产生高误 码。移动终端通过对数据报文的c r c ( c y c l i c a lr e d u n d a n c yc h e c k ) 检测，可以发现误码。 部分误码通过f e c ( f o r w a r de n d k o 懈t i o n ) 前向纠错能得到纠正但严重的误码则无法纠正， 东南大学博士论文 无线移动网络自适应q o s 资源分配关键技术研究 只能丢弃该数据报文 ( 2 ) 慢衰落 一段时问内接收信号均值缓慢衰落，造成连续误码为探测衰落的发生，可在移动终端 内设置衰落定时器每一个到达的数据报文都重启该定时器如果定时器溢出，表示衰落已 经发生移动终端应立即通知基站。重新收到正确的数据报文，复位定时器表示衰落已结 束。 ( 3 ) 移动切换 移动终端的切换会造成大量报文丢失，甚至连接断开。切换的执行和持续时闻，是在基 站和移动终端的共同控制下完成的。因此必须通过基站与移动终端共同协作才能良好的完 成移动切换 ( 4 ) 高速移动 移动终端的高速移动会产生多普勒频移效应。引起持续的误码。且移动速度越快，频率 偏差越大为维持连续、可靠的通信，必须降低数据的传输速率 i 1 2 无线移动网络自适应q o s 资源分配 在“面向服务”的未来无线，移动通信系统中评价一个系统性能好坏的标准并不局限于 系统的总服务流量，更重要的是提供给用户的服务满意程度，即对服务提供的质量保障。但 是无线移动网络的核心矛盾是无线资源匮乏，以及无线，移动网络结构与带宽的动态特性、 大时延、高速移动性等因素对应用服务质量的保障提出了难题。例如无线，移动网络中链路特 性及终端的移动性造成网络资源的动态变化，为无线，移动网络资源管理和分配带来了困难， 所以如何有效的动态管理和动态自适应分配网络资源以满足用户对移动性、多元化应用和服 务质量保障的需求已成为无线，移动网络亟需解决的问题。 另外互联网和无线，移动通信技术的迅速发展以及各种便携式终端大量使用，使得人们 在无线移动网络环境。f 对互联网服务的需求不断增长。无线，移动网络除了支持传统的尽力 而为的数据服务，还要支持话音、视频等多媒体实时服务。这些新型应用需要更为良好的服 务质量保障在有线阿络中针对服务质量( q o s 。q u a l i t y o f s e r v i c e ) 保障需求的新型应用已 进行了大量的研究，提出了许多解决方案，如：区分服务【l l 、集成服务【2 1 、拥塞控制、速率 控制和主动队列管理等无线，移动网络主要作为有线网络的有益补充，如图1 1 所示当这 些新型应用部署于无线，移动网络时又面临了新的q o s 保障问题无线，移动同络的q o s 是 最近新的研究热点，它表示应用需求和数据传输过程中底层网络应满足的测度和约束的集合 2 东南大学博士论文 第一章绪论 ( 包括带宽，时延、时延抖动、报文丢失率跳数和音视频质量等) 。q o s 源于应用需求， 其保证体现在：需要为新型的、时问敏感和高带宽需求的应用提供可靠的保证：阻止行为不 端的应用破坏整个网络性能。在网络中的q o s 资源分配是一种端到端系统和中间节点( 如图 1 2 所示) 共同参与的一个过程，为了优化性能，网络端系统和中问节点协议的各个层次都应 对网络应用提供q l o s 支持 图1 1 网络框架模型 图1 2 中阃节点框架模型 从图l l 可知，q o s 的资源分配和保证需要端到端系统和网络中问节点各个网络层次的 协同支持。q o s 资源分配主要涉及报文分类与标记、通信速率测量与管理、拥塞避免与报文 丢弃，资源分配与调度等方面的内容 1 2 论文研究目标及内容 本论文的研究目标是针对一组已经建立连接或经过接纳控制( c a c ，c o n n e c t i o n a d m i s s i o nc o n t r 0 1 ) 接纳之后的会话集，采用优化和自适应控制理论，结合网络速率控制、 资源分配，调度以及自适应q o s 机制。对无线，移动网络q o s 资源动态分配问题进行研究， 提出一种公平的、具有多服务区分能力以及动态自适应无线，移动网络环境的q o s 资源分配 保障机制我们认为。q o s 保障机制需要端到端系统和网络中间节点各个网络层次的协同支 持，同肘在网络协议的设计上要充分考虑无线，移动网络环境特性，对于一组连通的会话集， 从总体上进行资源控制。实现网络服务质量保障，提高无线，移动网络资源的利用效率和应用 服务质量保障研究其协议和算法机制的稳定性、鲁棒性和公平性q o s 资源分配关键技术 的研究将有助于从理论上明确网络资源分配的目标和要求，进而探讨有效的资源分配实现机 制，为无线，移动网络系统的设计和运行提供支持。这不仅为网络三大问题【3 】【4 】中资源控制 问题的解决提供了有益、可行的方案同时由于在用户和网络的交互过程中必然涉及用户 需求和资源约束的问题，这就使得用户必须在一定的约束条件卜根据系统的整体优化目标。 调整个体的需求和行为模式，从而也就为服务定制和用户管理问题的解决提供了一定参考 为了达到此目标本论文对以下几个方面的内容展开研究 3 东南大学博士论文 无线，移动州络自适应o o s 资源分配关键技术研究 ( 1 ) 面向服务的无线，移动网络白适应o o s 资源分配体系结构参考模型研究 通过对互联网体系结构( 包括o s i r m 和t c p i p 等) 的功能和性能进行深入分析同 时对无线移动网络环境下体系结构所面临的问题( 如高误码率、带宽时变性，频繁移动性、 大时延性等问题) 进行探讨明确互联网体系结构在无线，移动网络环境f 的局限性研究和 揭示造成这些局限性的根本原因所在 总结近年来无线移动网络研究人员在改造互联网体系结构方面所傲的努力，从而重新概 括出一种新的面向服务的无线，移动网络白适应o o s 资源分配体系结构参考模型。以期能够 更好的保障无线膨动网络服务质量满足日益增长的无线，移动网络应用服务需求。 ( 2 ) 无线，移动网络白适应o o s 资源分配关键技术的研究 在内容( 1 ) 的体系结构参考模型的前提下，研究无线移动网络自适应o o s 资源分配关 键技术主要包括网络拥塞控制与流量控制的研究，自适戍主动队列管理的研究和具有多服 务区分的无线，移动网络自适应o d s 资源分配和调度算法的研究。 网络拥塞控制与流量控制的研究：拥塞控制的本质就是根据接收情况估测网络的状 况，并依据相应的策略做出反应因此，拥塞控制算法应包括两个部分的研究内容：一是如 何及时，准确地估计网络状况；二是采取何种反应策略。对t c p 传输协议的各个过程( 如慢 启动、拥塞避免阶段、快速重传和快速恢复等拥塞控制过程) 做出相应的改进：研究公平、 有效的拥塞控制以及控制过程中满足t c p 友好的流速控制条件。 白适应主动队列管理的研究：通过主动性地丢弃报文使得网络资源得到充分利用 针对无线移动网络环境下链路带宽的时变性、频繁切换造成的暂时性中断以及目前盹b 服务 的广泛发展造成的短连接请求等情况。研究保持主动队列管理系统的稳定性和鲁棒性。确保 应用服务的o o s 性能的协议算法 具有多服务区分的无线，移动网络白适应o o s 资源分配和调度算法的研究：研究无 线，移动网络的o o s 资源分配和调度模型，包括提出适当的概念模型和设计出一种白适应无 线，移动网络环境的多服务区分和服务质量保障的公平调度算法。该模型算法能支持无线，移 动网络的多服务区分和服务质量保障以及不同流( 超前流、同步流、滞后流) 队列之间的服 务质量平滑降级 1 3 论文的组织结构 根据以上研究内容。本论文的组织结构安捧如下： 在第二章主要对无线移动网络中自适应q o s 资源分配体系结构及其关键技术的协议和 4 东南大学博士论文第一章绪论 算法进行综述研究，对当前重要的无线，移动网络中自适应q o s 资源分配协议和算法的技术 特点( 如性能参数、系统结构和控制方式等) 迸行了全面的分析和比较为本论文的研究提 供有价值的指导。 在第三章中针对无线移动网络q o s 资源分配的研究现状和存在的问题，说明本论文 的研究环境，提出本论文的研究基础无线移动网络自适应q o s 资源分配体系结构参考 模型i s w n a ( i n t e r a c t i v e s e r v i c e - o r i e n t e d a d a p t w w e l e s s l v l o b i l e n e t w o r k s a r c h i t e c t u r e ) ，并详