【導(dǎo)讀】撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。嚴(yán)格要求的服務(wù)質(zhì)量。越來(lái)越高的對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的要求使得網(wǎng)絡(luò)的擁塞、掉線等問(wèn)題日趨嚴(yán)。解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的途徑有許多，提高網(wǎng)絡(luò)本身的帶寬，減少或限制某些業(yè)務(wù)流量，或者。改善網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)路由器的處理性能。因此，如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上能夠?yàn)楦鞣N類型的應(yīng)用提。供期望的服務(wù)質(zhì)量已成為了網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的一個(gè)重要的方向。種體系結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了理論分析，討論了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。延吉了將兩者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)端到端。在OPNET環(huán)境下對(duì)IntServ和。了大型網(wǎng)絡(luò)的健壯性和可擴(kuò)展性。

　　

【正文】 包括 3 個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接收機(jī)、隊(duì)列模塊和進(jìn)程模塊。其中隊(duì)列模塊采用 OPNET 提供的 acb_fifo_ms 隊(duì)列， a（ active）表示隊(duì)列是主動(dòng)形式，即源模塊發(fā)送數(shù)據(jù)， c（ concentrating）指從多個(gè)客戶到來(lái)的數(shù)據(jù)排列在一起集中處理， b（ bits）武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 指以比特流為單位處理， fifo（ first in first out）指先入先出隊(duì)列， ms（ multiserver）指多服務(wù)臺(tái)處理。 在工作區(qū)域中放入 3 個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)射機(jī)、 1 個(gè)隊(duì)列模塊、 1 個(gè)進(jìn)程模塊，將它們更名并用數(shù)據(jù)包流連接，如圖 所示。 圖 接收節(jié)點(diǎn) 打開(kāi) queue 的屬性對(duì)話框，將進(jìn)程模型改為 acb_fifo_ms 隊(duì) 列，服務(wù)臺(tái)數(shù)量為 2，服務(wù)能力保持為 9600。 將 pt_rx0、 pt_rx pt_rx2 的 data rate （ bps） 的值為 9600。 定義鏈路模型：在鏈路編輯器的 Supported Link Types 區(qū)域，將 ptdup、 bus、 bus tap的 Supported 屬性都改為 no。 在鏈路編輯器的 Attributes 區(qū)域，將 closure model 項(xiàng)的初始值由 dbu_closure 改為NONE；將 coll model 項(xiàng)的初始值由 dbu_coll 改為 NONE；將 data rate 的初始值由 1024 改為 9600；將 ecc model 項(xiàng)的初始值由 dbu_ecc 改為 dpt_ecc；將 error_model 項(xiàng)的初始值由dbu_error 改為 dpt_error；將 propdel model 項(xiàng)的初始值由 dbu_propdel 改為 dpt_propdel；將txdel model 項(xiàng)的初始值由 dbu_txdel 改 dpt_txdel，如圖 所示。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 鏈路屬性 建立網(wǎng)絡(luò)模型：創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目名稱為 queue， 場(chǎng)景名稱為 acb_fifo_ms， 且使用世界地圖，不選擇器件家族的網(wǎng)絡(luò)模型，如圖 所示。 圖 網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)置 在對(duì)象面板中單擊 Configure palette… ，單擊 Node Models 按鈕，在彈出的節(jié)點(diǎn)選擇中將 queue_rx 和 queue_tx 的狀態(tài)改為 included，如圖 所示。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 選擇節(jié)點(diǎn)模型 選擇相同的步驟，單擊 Link Models 按鈕，打開(kāi)鏈路選擇對(duì)話框，選中 queue_link 鏈路模型。 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)模型：對(duì)象面板中向工作區(qū)拖入 3 個(gè) queue_tx 節(jié)點(diǎn)和 1 個(gè) queue_rx 節(jié)點(diǎn)，分別命名為 tx_0、 tx_ tx_2 和 rx。使用 queue_link 鏈路將 3 個(gè)節(jié)點(diǎn)分別連接至接收節(jié)點(diǎn)上，并且檢查鏈路連接性，如圖 所示。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 建立網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置完成后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量的收集。在 rx 節(jié)點(diǎn)上右擊，從彈出菜單中選擇 Choose Individual DES Statistic，打開(kāi)統(tǒng)計(jì)量收集對(duì)話框，選擇 queue size（ packets） 和 queue de（ sec） ，如圖 所示。 圖 收集統(tǒng)計(jì)量 運(yùn)行仿真：將仿真時(shí)間設(shè)置成 10minutes，單擊 Run 按鈕運(yùn)行仿真 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 隊(duì)列延遲及隊(duì)列大 小的仿真 圖 隊(duì)列延遲曲線 1 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 隊(duì)列延遲曲線 2 從圖 可以看出，經(jīng)過(guò) 2 分鐘，隊(duì)列的延遲基本達(dá)到一個(gè)平均值，為 1s， 這說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)的速率較快。 圖 隊(duì)列大小曲線 1 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 隊(duì)列大小曲線 2 從圖 可以看出來(lái)，隊(duì)列大小在 2 分鐘后基本達(dá)到一個(gè)平衡值，為 3，這說(shuō)明一定時(shí)間后，網(wǎng)絡(luò)的丟包率幾乎沒(méi)有。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第 4 章 QoS 仿真 QoS 網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)要滿足的一系列服務(wù)要求，具體可以量化為傳輸延遲、抖動(dòng)、丟失率、寬帶要求、吞吐量等指標(biāo)。 QoS 是網(wǎng)絡(luò)的一 種安全機(jī)制 ， 是用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問(wèn)題的一種技術(shù) 。 在這個(gè)課題中，通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)模型，先對(duì)網(wǎng)絡(luò)三種隊(duì)列處理先進(jìn)先出（ FIFO）、優(yōu)先權(quán)隊(duì)列（ PQ）、 加權(quán)公平 隊(duì)列（ WFQ）進(jìn)行了仿真，對(duì)丟包率，延遲、延遲抖動(dòng)進(jìn)行了仿真比較，可以通過(guò)仿真看出這三種隊(duì)列在 QoS 的區(qū)別。在此基礎(chǔ)上，再對(duì) RSVP 進(jìn)行了仿真，與無(wú) RSVP 進(jìn)行了比較。通過(guò)具體的仿真實(shí)例，來(lái)看出保證 IP QoS[17]。 FIFO， PQ ， WFQ 三種隊(duì)列的仿真比較 FIFO（先進(jìn)先出隊(duì)列）的思想是：先到先發(fā)送。鑒于在每個(gè)路由器緩 沖空間量是有限的，如果包到達(dá) 時(shí) 隊(duì)列（緩沖區(qū)空間）已滿，那么路由器丟棄該數(shù)據(jù)包。這樣做沒(méi)有考慮到流數(shù)據(jù)包的主源，也沒(méi)有分析包的重要性與否，容易丟失一些比較重要的數(shù)據(jù)包 [7]。 PQ（優(yōu)先權(quán)隊(duì)列）是基本的 FIFO 排隊(duì)的簡(jiǎn)單變化。這個(gè)想法是優(yōu)先標(biāo)記每一個(gè)數(shù)據(jù)包 ； 該商標(biāo)可以攜帶，例如在 IP 服務(wù)類型（ TOS）的領(lǐng)域。該路由器對(duì)沒(méi)一個(gè)優(yōu)先級(jí)，能夠?qū)崿F(xiàn) FIFO 隊(duì)列。在每個(gè)優(yōu)先級(jí)中，數(shù)據(jù)包仍然是采用 FIFO 隊(duì)列方式。這排隊(duì)規(guī)則允許高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包插入到隊(duì)伍的前面。該公平排隊(duì)（ FQ）構(gòu)想是通過(guò)路由器來(lái)維持每個(gè)數(shù)據(jù)的隊(duì) 列處理。流目前正在處理的，且路由器服務(wù)于這些隊(duì)列方式。 WFQ（ 加權(quán)公平 隊(duì)列） 是一種擁塞管理算法 。 該算法識(shí)別對(duì)話 （ 以數(shù)據(jù)流的形式 ） 、分開(kāi)屬于各個(gè)對(duì)話的分組，并確保傳輸容量被這些獨(dú)立的對(duì)話公平地分享。 WFQ 是在發(fā)生擁塞時(shí)穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的一種自動(dòng)的方法，它能提高處理性能并減少分組的重發(fā)。 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，有三個(gè)應(yīng)用程序： FTP，視頻和 VoIP。 仿真過(guò)程 從對(duì)象面板中找到 Application Config、 Profile Config、 QoS Attribute Config、五個(gè)ether_wktsn、 1 個(gè) ether server、 2 個(gè) ether4_slip8_gtwy 路由器放到工作空間中，并且用 PPP_DS 鏈路連接兩個(gè)路由器，用 10Base_T 鏈路連接其余的工作站和服務(wù)器，并重新命名，如圖 所示。 Application Config 用于配置用戶文件申請(qǐng)， Profile Config 描述了一個(gè)用戶或用戶組在在一段時(shí)間內(nèi)使用文件的方式，使用這個(gè)對(duì)象之前對(duì)象，必須定義申請(qǐng)使用應(yīng)用程序配置。 QoS Attribute Config 定義了在 IP 層協(xié)議的配置細(xì)節(jié)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠通過(guò)節(jié)點(diǎn)符號(hào)名引用這些規(guī)范，它定義了不同的排隊(duì)類型如先進(jìn)先出（ FIFO）、 WFQ、優(yōu)先級(jí)隊(duì)列（ priority queuing）、普通隊(duì)列（ custom queuing）等 [16]。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò) 對(duì) Application Config 進(jìn)行屬性設(shè)置，創(chuàng)建 3 個(gè)應(yīng)用屬性，分別命名為 FTP Application， Video Application， VoIP Application Application Config 參數(shù)設(shè)置如圖 。 Type of Service代表的是在 IP 隊(duì)列中給 IP 數(shù)據(jù)包提供適合的服務(wù)，而 Best Effort 表示盡力傳送數(shù)據(jù)包，但不能提供保證。 圖 FTP Application 參數(shù)設(shè)置 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 改變 Video Application 的 Video Conferencing，使服務(wù)類型變成 Streaming Multimedia，如圖 所示。 圖 Video Application 參數(shù)設(shè)置 VoIP Application 的屬性設(shè)置一樣。改變 Voice 屬性，使之為 PCM Quality Speech， PCM Quality Speech 為脈沖編碼調(diào)制，使語(yǔ)音在網(wǎng)絡(luò)傳送之前先數(shù)字化，如圖 所示。 圖 VoIP Application 參數(shù)設(shè)置 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 對(duì) Profile Application 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，建立 3 個(gè)文件，分別為 FTP Profile ， Video Profile， VoIP Profile，參數(shù)值設(shè)置成一樣，如圖 。 圖 FTP Profile 參數(shù)設(shè)置 FTP Client， Video Client 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，將 Supported Profile 設(shè)置成 FTP Profile， Video Profile，如圖 所示。 圖 FTP Client 參數(shù)設(shè)置 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 對(duì) FTP Server， Video Server 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，將 Supported Application 設(shè)置成 FTP Application， Video Application，如圖 所示。 圖 FTP Server 參數(shù)設(shè)置 對(duì) VoIP West 和 VoIP West 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，將 Supported Profile 設(shè)置成 VoIP Profile，將Supported Service 設(shè)置成 VoIP Application，如圖 所示。 圖 VoIP West 參數(shù)設(shè)置 對(duì)連接路由器 West 和路由器 East 之間的連線進(jìn)行設(shè)置，點(diǎn) Protocol，點(diǎn)擊 IP 的 QoS，設(shè)置成 FIFO，如圖 所示。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 隊(duì)列設(shè)置 復(fù) 制場(chǎng)景，分別命名為 PQ 和 WFQ，在重復(fù)最后一步，分別將 QoS Scheme 設(shè)置成 PQ和 WFQ。 搜集統(tǒng)計(jì)量： IP： Traffic Dropped。 Video Conferencing:Traffice Received。 Voice： Packet Delay Variation， Packet End— To— End Delay（ Sec）， Traffic Received。 結(jié)果分析 圖 網(wǎng)絡(luò)丟包率 從圖 可以看出來(lái)，當(dāng)經(jīng)過(guò) 200 秒的時(shí)候，開(kāi)始出現(xiàn)丟包，且 PQ 和 WFQ 隊(duì)列丟包率差不多一樣， FIFO 丟包 較大 。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 視頻會(huì)議接收 從圖 可以看出，在視頻會(huì)議傳輸時(shí)， PQ 的業(yè)務(wù)傳輸能力最差。 圖 聲音業(yè)務(wù)接收 從圖 可以看出來(lái)，在視 頻業(yè)務(wù)傳輸上， PQ 和 WFQ 的傳輸能力沒(méi)有區(qū)別，但是FIFO 的傳輸能力略低。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 端到端延遲 從圖 可以看出， PQ 和 WFQ 幾乎沒(méi)有延遲，而 FIFO 的延時(shí)為 2S，延時(shí)最長(zhǎng)。 圖 延遲抖動(dòng) 從圖 可以看出，在經(jīng)過(guò) 100S 后， FIFO 的延遲抖動(dòng)突然增加到最大值 0。 40，經(jīng)過(guò)一段時(shí)候后，幾乎被舒緩，而 WFQ 和 PQ 幾乎沒(méi)有延遲抖動(dòng)。 結(jié)論：通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì) FIFO， PQ， WFQ 三種隊(duì)列進(jìn)行仿真分析，在傳輸能力上， WFQ 隊(duì)列傳輸能力最好。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 資源預(yù)留協(xié) 議 RSVP 仿真實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量中的 IP QoS，是指 IP 數(shù)據(jù)流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的性能，它的目的就是向用戶提供端到端的 QoS 保證。 IP QoS 網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)要滿足的一系列服務(wù)要求，具體可以量化為傳輸延遲、抖動(dòng)、丟失率、寬帶要求、吞吐量等指標(biāo)。 QoS 是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制 ，是用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問(wèn)題的一種技術(shù) [2]。 在 本設(shè)計(jì)中 ，通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)模型，先對(duì)網(wǎng)絡(luò)三種隊(duì)列處理先進(jìn)先出（ FIFO）、優(yōu)先權(quán)隊(duì)列（ PQ）、 加權(quán)公平 隊(duì)列（ WFQ）進(jìn)行了仿真，對(duì)丟包率，延遲、延遲抖動(dòng)進(jìn)行了仿真比較，可以通過(guò)仿真看 出這三種隊(duì)列在 QoS 的區(qū)別。在此基礎(chǔ)上，再對(duì) RSVP 進(jìn)行了仿真，與無(wú) RSVP 進(jìn)行了比較。 仿真開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)模型的建立可以選用 OPNET 中提供的各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，也可以根?jù)需要選擇或創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后定義網(wǎng)絡(luò)中各通信實(shí)體，包括源節(jié)點(diǎn)、路由器、目的節(jié)點(diǎn)和通信線路等，并分別設(shè)置它們的屬性。模型建立好之后要測(cè)試各節(jié)點(diǎn)的連接狀況，以確定網(wǎng)絡(luò)是否通暢。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建立完成后通過(guò)雙擊網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入該節(jié)點(diǎn)的編輯界面，利用節(jié)點(diǎn)編輯器提供的處理機(jī)模塊、排隊(duì)模塊、發(fā)送建模等建立起節(jié)點(diǎn)內(nèi)的功能模塊和模塊間的數(shù)據(jù)流，在 算法仿真中要分別為源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)和路由器建立不同的功能模塊。其中，源節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)流產(chǎn)生、發(fā)送模塊組成；目的節(jié)點(diǎn)由接收模塊和處理模塊組成，分別完成數(shù)據(jù)流的