近十年来,IP网络QoS保证技术的研究从未停歇,但一直停留在模型层面,相关协议和算法的研究未进入实质性工程技术攻关阶段,无论是InterServ模型、DiffServ模型还是QoS路由技术都未进入成熟商业运营阶段。深究其原因,其关键问题之一是在现有技术体制下,担负选路功能的网络节点对于给定的目的IP地址只有唯一路径可供使用,即传统QoS保证技术都是基于单下一跳路由机制进行研究。基于多下一跳路由机制,QoS保证技术如何实现?本文研究正是围绕这一问题展开。依托国家863计划探索导向类项目“一种基于节点势能导向的多路由产生机制”,笔者研究了多下一跳路由机制下的QoS保证技术。研究以节点势能导向的多路由机制环境为基础,以DiffServ模型区分服务提供理念为参考,以有效利用网络传输资源为准则,重点关注基于多下一跳路由QoS保证的技术体制和工程实现方法。论文按照“寻径:产生多下一跳路由,选路:选择下一跳路由,以及涉及的关键技术”的思路进行阐述。主要研究内容如下:1)提出一种基于广度优先搜索定势的多下一跳路由算法,以节点加入搜索树的先后确定势能值,按照一定的规则生成路由表,理论证明了该算法产生路径的有效性。与现有的扩展最短路径多下一跳路由算法相比,该算法在节点处产生更多的下一跳且实现复杂度低,在网络流量均衡性上也优于扩展最短路径算法。2)提出一种基于下一跳性能分级匹配转发的QoS保证技术。该技术用不同性能等级的下一跳资源传输不同等级的业务分组,网络层实现服务区分对待,避免了业务争用有限的单下一跳链路资源,使分组平均时延性能相对于DiffServ得到很大的改善。同时,该方法具有无连接特性、网络层服务区分性和复杂度低等优点。3)提出一种基于最优下一跳选择的QoS保证技术。该技术从多个下一跳链路中选择一条性能最优的用于传输分组来保证一定的QoS。针对该技术提出一种改进的路径选择算法,该算法克服目前路径选择算法中选路参数过于单一的不足且基于局部信息进行选路决策,选路性能明显优于改进前且运算复杂度相当。4)提出一种在不同性能下一跳子集合间进行流量调整的算法。该算法基于“好的资源谨慎用,给业务好的资源”的思想,在不同性能子集合间进行业务流量调整,使分组平均时延仍在一定范围之内且优于DiffServ。对于同一链路子集合内业务流量均衡问题,提出一种流量分级调整算法,将流量调整分为初始分割和局部调整两部分,分析表明提出的算法可以很好的均衡网络流量。5)提出一种多下一跳故障分级恢复机制,利用局部信息完成路由重选择。将多下一跳故障恢复机制分别与上述两种QoS保证技术相结合,使其支持一定的网络生存性。通过对故障恢复时间的分析,结果表明多下一跳故障分级恢复机制在故障恢复时间性能上优于现有的生存机制。同时,具有较好的资源利用率性能。基于多下一跳路由机制的QoS保证技术研究处于起步阶段,笔者初步研究体会是:利用局部技术手段改善网络全局资源利用;易于工程实现;算法调整灵活,可扩展性强。但是业务流量,特别是流汇聚流量模型描述的不确定性,仍然是影响QoS保证技术性能的本质因素。因此,在业务流特性模糊且变化剧烈的条件下,稳健性强的选路算法是该方向未来研究的突破口。
