服務覆蓋網(wǎng)基于SUE的帶寬提供問題研究.pdf

1、隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展,網(wǎng)絡上涌現(xiàn)出了大量的多媒體應用,傳統(tǒng)的提供“盡力而為”服務的網(wǎng)絡,沒有良好的服務質量保證,越來越不能滿足這些應用對于服務質量的要求,而我們期望的網(wǎng)絡是能夠提供“可預期”的端到端的服務質量保證.盡管目前提供QoS服務的方案多種多樣,比如綜合服務IntServ和區(qū)分服務DiffServ體系結構,以及多協(xié)議標記交換MPLS技術,資源預留協(xié)議RSVP等等.然而,這些模型和技術,都沒有有效的實現(xiàn)端到端的QoS保證.

2、>　　服務覆蓋網(wǎng)絡SON(Service Overlay Network)的概念作為一種可以解決端到端的服務質量(QoS)方式被提了出來.它是一種建立在較高層網(wǎng)絡協(xié)議之上的、由第三方服務提供者經(jīng)營的,以向終端用戶提供QoS保證的增值服務為目的的覆蓋網(wǎng)絡.這種網(wǎng)絡與底層基礎設施設備分離,使得跨域的端到端服務質量保證成為可能.
　　SON的健康運作建立在良好的商業(yè)關系基礎之上.一方面,SON服務提供商通過實現(xiàn)承諾的QoS服務來吸引用戶

3、獲得收入;另一方面,SON需要向底層網(wǎng)絡購買一定QoS保證的帶寬而支出成本.綜合平衡這兩方面的目標,QoS保證的帶寬提供模型將是一個非常好的解決方案,并且具有廣泛的應用.國內外學者對于帶寬提供問題作了大量的研究工作,但是在現(xiàn)有的大多數(shù)的研究中對于QoS需求的量化是基于網(wǎng)絡鏈路利用率這一因素的,很少考慮到網(wǎng)絡流量等其他因素的影響,而且往往只針對一條鏈路來進行帶寬提供的研究,模型的研究很少.
　　服務覆蓋網(wǎng)QoS保證的帶寬提供問題目的

4、就是:對于特定的SON網(wǎng)絡片段,已知網(wǎng)絡流量需求,求出網(wǎng)絡中每條鏈路至少需要提供多少帶寬才能保證用戶端到端的QoS需求.因此有兩個問題需要解決:一個是如何將一定的網(wǎng)絡流量需求分配到各條鏈路上;另一個是對于用戶的QoS需求需要提供多少的帶寬保證,也即QoS需求與帶寬保證之間的映射關系.網(wǎng)絡配流問題最初起源于交通運輸和交通分配中,但是由此問題所形成的一系列的網(wǎng)絡配流方法和技術可用于其他的許多方面.網(wǎng)絡配流有兩個基本的模型:用戶平衡(User

5、 Equilibrium)配流和隨機用戶平衡配流(Stochastic User Equilibrium,通常簡稱SUE).由于SUE配流問題相對于UE問題更具有普遍性且更符合SON實際情況,因此本文創(chuàng)新性的將SUE配流理論應用到SON網(wǎng)絡的配流中,以得到平衡狀態(tài)下各條鏈路的流量分布.
　　本文綜合考慮SON網(wǎng)絡流量特征、鏈路速度、QoS需求等影響因素,在基于隨機用戶平衡配流的基礎上,使用概率測度的方法描述端到端 QoS需求并結合

6、鏈路利用率的概念,顯式的給出了QoS需求與帶寬保證之間的關系.基于解析分析和模擬實驗相結合的方法,設計了一種自適應的帶寬提供問題的分析模型,并給出了模型的求解算法以及實例仿真.
　　本文具體討論了固定需求隨機用戶帶寬提供模型和彈性需求隨機用戶帶寬提供模型.其中在彈性需求平衡配流中還分情況研究了基于需求函數(shù)的彈性需求以及基于流量預測的彈性需求.基于需求函數(shù)的彈性需求SUE帶寬提供問題可以通過網(wǎng)絡變換法轉化為固定需求的SUE帶寬提供問

7、題.由于SON網(wǎng)絡的帶寬提供不會在很短的時間內進行改變,因此本文的流量預測是中長期的流量預測.傳統(tǒng)的時序模型很難全面的描述網(wǎng)絡流量的宏觀行為特點,它們適合于短期預測,但會造成中長期流量預測的誤差比較大.因此本文利用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的流量預測方法對網(wǎng)絡的流量進行預測,實驗結果表明這種方法可以達到預期的誤差要求.
　　本文提出的帶寬提供模型基于隨機用戶平衡配流(SUE)理論,顯式的給出了一個SON網(wǎng)絡片段的流量需求與每條鏈路帶寬提供之