基于一体化标识网络的多宿终端关键技术研究

论文摘要

随着科技的发展,信息网络已成为推动社会进步的巨大动力。经济与社会发展要求信息网络能在任何地点、任何时间、以任何方式提供信息服务,但现有信息网络距此目标有一定差距。一体化可信网络与普适服务体系提出了基于标识的网络架构,在一种网络上为用户按需提供普适服务；通过对终端的身份和位置信息实行分离/映射,满足终端在路由扩展性、移动性、多宿以及服务质量等方面的需求；通过可信设计实现了终端和网络的安全性、可靠性、可控性和可管性。当前,用户的网络服务需求已经从简单的文件下载、网页浏览逐步发展为实时的在线音视频、多媒体网络会议以及网络游戏等业务,对网络接入的连续性和可靠性、网络数据传输的实时性和快捷性有很高的要求。一体化标识网络支持多种接入技术,终端可以通过多宿的方式接入网络来完成这些要求。所以多宿终端如何进行流量分配和负载均衡,如何实现资源的统筹管理,保证网络传输的可靠性,提高网络传输性能和网络资源利用率是当前迫切需要解决的问题。本文通过研究一体化标识网络的特点,结合传统互联网中多宿终端的各种关键技术,提出了基于一体化标识网络的多宿终端关键技术,保证了网络传输的可靠性,提高了网络传输性能和网络资源利用率,具体内容包括：（1）分析了传统容错协议和机制的特点和不足,基于一体化标识网络体系结构,提出了一种针对多宿终端的容错机制（MTB-FTS）。MTB-FTS分别针对节点故障和网络故障进行了数学建模,分析了对于不同故障类型采用新机制时终端所需要的链路数量、路径容量以及故障发生概率。最后评估了在整个过程中,链路切换时延、网络吞吐量以及协议开销等因素对容错机制性能的影响。（2）归纳了传统互联网中的负载分配算法的设计特点,提出了一种基于映射的动态负载分配机制（MB-DLAS）,满足一体化标识网络中多宿终端的通信传输需求。MB-DLAS适用于有相同传输容量的链路集,通过动态调整分配权值,优化从传输流量到链路的映射,实现网络负载在多条链路间的动态分配。在传输中根据实时的映射计算,在多条链路上进行数据包排列和传输处理,提高了链路资源的利用率和网络传输效率,降低了系统开销。（3）一体化标识网络引入了多宿末端网络（MSN）的概念,为企业网等小型局域网用户提供了多宿接入的方式。为此设计了一种基于非合作博弈的流量分配方法,通过研究了MSN中的流量分配和开销,分别建立了服务质量需求和开销的数学模型,结合所收集的网络和ISP的信息,实现用户的传输需求和经济开销之间的均衡。针对ISP的需求,将传输时间建模为网络开销,提出了优化的负载均衡算法,使得网络流量的预期执行时间减小,并使ISP的收益得到提高。（4）提出了一种基于一体化标识网络中多宿终端的动态链路管理算法（DLMA）,根据每台终端的需求分配和释放链路。DLMA基于一体化网络平台,分析了多宿终端在使用不同的分配/释放策略组合时所需的链路数量,以及链路时延要求发生变化时所需链路的数量,通过与理想的链路管理算法和静态链路管理算法进行性能比较验证了DLMA的优越性。（5）设计了一种新的接入链路选择机制（DPSS）,支持多宿终端在一体化标识网络内动态地选择接入点,提高接入选择的灵活性。为了提高网络资源利用率,提出了一种基于终端的均衡接入分布规则。通过对网络路径容量和可用带宽的估计,终端可以实时动态地选择最优的接入点,满足链路接入和选择的需求。新的机制适用于一体化标识网络,也能在传统网络部署。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 图目录
• 简略符号注释表
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文选题依据与背景
• 1.2.1 总体介绍
• 1.2.2 一体化标识网络
• 1.2.3 普适服务体系
• 1.3 相关技术介绍
• 1.3.1 多宿技术介绍
• 1.3.2 多宿的特点及功能
• 1.3.3 多宿技术分类
• 1.3.4 多宿终端关键技术
• 1.4 论文主要贡献及创新
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 容错机制的研究与建模
• 2.1 容错研究
• 2.2 基于多宿终端的容错机制（MTB-FTS）
• 2.2.1 多宿终端的接入过程
• 2.2.2 容错机制设计
• 2.3 故障发生概率与可用路径分析
• 2.4 性能分析与实验评估
• 2.4.1 性能参数分析
• 2.4.2 实验评估
• 2.5 本章小结
• 第3章 动态负载分配机制的研究与分析
• 3.1 负载分配研究
• 3.2 数学模型和目标
• 3.2.1 基本数学模型
• 3.2.2 负载分配目标
• 3.3 基于映射的动态负载分配机制（MB-DLAS）
• 3.3.1 映射机制
• 3.3.2 动态分配
• 3.4 性能评估
• 3.4.1 实验模型
• 3.4.2 实验结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 负载均衡机制的研究与分析
• 4.1 负载均衡研究
• 4.2 流量分配与开销分析
• 4.3 负载均衡机制（LBS）
• 4.3.1 基本设计
• 4.3.2 均衡分配算法
• 4.4 性能评估
• 4.5 本章小结
• 第5章 动态链路管理算法的研究与分析
• 5.1 链路管理研究
• 5.2 动态链路管理算法（DLMA）
• 5.2.1 总体设计
• 5.2.2 链路分配
• 5.2.3 链路释放
• 5.3 性能评估
• 5.3.1 实验方法
• 5.3.2 实验分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 动态路径选择机制的研究与分析
• 6.1 路径选择研究
• 6.2 动态路径选择机制（DPSS）
• 6.2.1 基本思想
• 6.2.2 路径容量和可用带宽估计
• 6.2.3 路径选择
• 6.3 终端的优化分布
• 6.4 性能评估
• 6.4.1 时延影响
• 6.4.2 瓶颈链路影响
• 6.4.3 优化接入分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论
• 7.1 全文总结
• 7.2 问题与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集