基于统计状态控制的QoS路由

• 作 者: 朱慧玲
• 机 构: 清华大学
• 出 处: 清华大学
• 发表日期: 2003年期
• 关键词: QoS 路由器 状态控制 反馈控制 网络性能 信息系统 通信系统

流媒体业务、交互式对称业务、弹性业务的迅速扩展对“尽力而为”的互联网提出了新的挑战，QoS研究应运而生。在路由中引入QoS机制得到了学术界和业界的广泛关注。QoS路由中首要的问题是网络节点状态信息具有不准确性。本文通过对状态信息不准确问题的已有解决方案的分析，发现现有方法没有对状态信息准确性的提高采取有效措施。因此，文中在分析状态信息不准确性对QoS路由目标实现的影响的基础上，提出了实现QoS路由目标的基本条件，即为了保证QoS路由，必须保证路径的状态参量取值空间在与业务传输时间相关的时间内具有一定的时移不变性。
文中在对QoS路由目标实现的基本条件的分析基础上，提出了一种基于相邻节点反馈控制的链路状态控制机制－节点间链路状态反馈控制机制(LFCS)。在LFCS方案中，定义了节点状态变化的控制目标，并通过对链路数据率的预测和相邻节点间的反馈控制实现对链路数据率变化的控制。仿真结果表明，LFCS可以大幅度地降低业务在传输过程中的丢包率，减小节点排队长度。多路径路由能够很好地平衡网络中的业务，削弱状态信息不准确对路由性能的影响。论文以业务传输延时最小为目标，提出并论证了若业务总数据量足够大，沿多路径发送业务数据包时，如果业务在各路径上传输的数据能够同时传输完毕，业务端到端延时最小。在此基础上，提出了分布式比例公平多路径路由算法。该算法能够避免出现环路，并能有效降低网络节点丢包率和节点排队长度，从而减小业务传输延时。文中还通过仿真分析了链路状态控制对多路径路由性能的影响。仿真结果表明，将链路状态控制机制应用于多路径路由能够更进一步提高网络性能。
为了降低业务突发对节点状态的影响，本文提出了一种基于数据包到达间隔滤波的业务整形算法(IFSA)。IFSA采用数字低通滤波器对数据包的达到间隔进行平滑。分析表明，与目前广泛采用的漏桶整形算法相比，IFSA以很小的延时代价(几个数据包平均间隔)，有效降低了业务的突发度，从而更好地降低业务流对网络中其他节点性能的影响。