支持多媒体业务分组交换节点转发技术的研究

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1、分类号学号2004532100085学校代码10487密级博士学位论文支持多媒体业务的分组交换节点转发技术研究学位申请人：郝俊瑞学科专业：计算机应用技术指导教师：余少华教授答辩日期：2008年5月24日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonForwardingTechnologyofPacket-switchingNodeSupportingMulti-MediaServicesPH.D.Candidate:H

2、aoJunruiMajor:ComputerApplicationSupervisor:Prof.YuShaohuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用

3、授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要随着网络技术的快速发展与Internet的迅速普及，Internet上承载的像会议电视、IPTV、VoIP以及网络电视等宽带多媒体业务有着巨大的市场需

4、求。这些多媒体业务的出现迫切要求在分组交换节点中解决“多媒体实时分组业务的交换和传送”问题。其中，比较关键的技术有：按照用户的SLA要求对业务进行标记的标记算法，对采用VBR编码方式的业务进行整形的整形算法，对多媒体业务进行拥塞控制，以及大规模组播组的管理等关键技术。区分服务体系结构中的标记算法是实现用户和运营上之间SLA约定的重要技术。标记算法的功能是在DiffServ网络的边界网络节点上根据SLA对分组进行标记，这是分组在该DiffServ网络中的后续节点所获得何种服务的依据。由于多媒体业务对于服务质量的敏感性，标记算法的准确性和公平性就显得尤为重要。传统的标记算法存在没有同时考虑

5、数据包的平均速率和瞬时速率的问题，因此不能提供标记的准确性和按比例共享带宽的公平性。在此基础上，提出了一种新的标记算法ITCM，该算法在进行数据包的标记时，同时考虑平均速率和瞬时速率两个参数，提高了标记的准确性和带宽的公平共享性。实验表明，ITCM（InnovativeThreeColorMarker）算法与传统的标记算法相比，在准确性提高大约8％的基础上，还可以达到剩余带宽的按比例共享。流量整形技术是IP网络中保证传输质量的一个重要手段。采用VBR（VariableBitRate）编码方式的多媒体数据流的输出速率经常产生波动，导致网络带宽的利用率很低。对数据流应用通信量整形可以提高网

6、络利用率，并且为接收者提供更好的传输服务质量。分析了传统的通信量整形算法中由数据缓冲引入的延迟抖动问题，提出了一种基于抖动约束的通信量整形算法。针对于传统整形算法大多采用固定参数的缺点，该算法能够在线检测数据缓冲的充满程度和令牌的输出速率，计算出数据包的延迟和延迟抖动，然后根据延迟抖动约束动态调整整形器的参数，使数据分组在整形过程中经历的延迟抖动保持在约束范围之内。该算法不仅能平滑VBR业务流的速率波动，而且还可以有效的降低VBR业务流在整形过程中的延迟抖动，时延抖动值降低到大约±0.5ms左右，这大大的提高VBR业务流的服务质量。拥塞控制是确保Internet稳定的关键因素，也是各种

7、控制机制和应用的基础。当多媒体数据流穿越网络时，采用传统的拥塞控制算法会导致多媒体数据产生的时延I华中科技大学博士学位论文抖动过大。这种情况下传输这些无用的数据增加了网络的拥塞程度，并且降低了用户接受到数据的服务质量。针对传统拥塞控制算法的这些问题，提出了一种在城域以太网中基于时延抖动的拥塞控制算法。该算法通过检测多媒体数据流在网络节点经历的时延抖动，并利用城域以太网中的QinQ的C-VLANTag作为节点时延抖动的计数器。在发生拥塞时，通过丢