【導讀】撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。嚴格要求的服務質(zhì)量。越來越高的對網(wǎng)絡服務的要求使得網(wǎng)絡的擁塞、掉線等問題日趨嚴。解決網(wǎng)絡擁塞的途徑有許多，提高網(wǎng)絡本身的帶寬，減少或限制某些業(yè)務流量，或者。改善網(wǎng)絡節(jié)點路由器的處理性能。因此，如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎上能夠為各種類型的應用提。供期望的服務質(zhì)量已成為了網(wǎng)絡通信發(fā)展的一個重要的方向。種體系結構模型進行了理論分析，討論了各自的優(yōu)缺點。延吉了將兩者相結合實現(xiàn)端到端。在OPNET環(huán)境下對IntServ和。了大型網(wǎng)絡的健壯性和可擴展性。

　　

【正文】 包括 3 個點對點接收機、隊列模塊和進程模塊。其中隊列模塊采用 OPNET 提供的 acb_fifo_ms 隊列， a（ active）表示隊列是主動形式，即源模塊發(fā)送數(shù)據(jù)， c（ concentrating）指從多個客戶到來的數(shù)據(jù)排列在一起集中處理， b（ bits）武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 19 指以比特流為單位處理， fifo（ first in first out）指先入先出隊列， ms（ multiserver）指多服務臺處理。 在工作區(qū)域中放入 3 個點對點發(fā)射機、 1 個隊列模塊、 1 個進程模塊，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 打開 queue 的屬性對話框，將進程模型改為 acb_fifo_ms 隊 列，服務臺數(shù)量為 2，服務能力保持為 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 項的初始值由 dbu_closure 改為NONE；將 coll model 項的初始值由 dbu_coll 改為 NONE；將 data rate 的初始值由 1024 改為 9600；將 ecc model 項的初始值由 dbu_ecc 改為 dpt_ecc；將 error_model 項的初始值由dbu_error 改為 dpt_error；將 propdel model 項的初始值由 dbu_propdel 改為 dpt_propdel；將txdel model 項的初始值由 dbu_txdel 改 dpt_txdel，如圖 所示。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 20 圖 鏈路屬性 建立網(wǎng)絡模型：創(chuàng)建一個項目名稱為 queue， 場景名稱為 acb_fifo_ms， 且使用世界地圖，不選擇器件家族的網(wǎng)絡模型，如圖 所示。 圖 網(wǎng)絡模型設置 在對象面板中單擊 Configure palette… ，單擊 Node Models 按鈕，在彈出的節(jié)點選擇中將 queue_rx 和 queue_tx 的狀態(tài)改為 included，如圖 所示。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 21 圖 選擇節(jié)點模型 選擇相同的步驟，單擊 Link Models 按鈕，打開鏈路選擇對話框，選中 queue_link 鏈路模型。 創(chuàng)建網(wǎng)絡模型：對象面板中向工作區(qū)拖入 3 個 queue_tx 節(jié)點和 1 個 queue_rx 節(jié)點，分別命名為 tx_0、 tx_ tx_2 和 rx。使用 queue_link 鏈路將 3 個節(jié)點分別連接至接收節(jié)點上，并且檢查鏈路連接性，如圖 所示。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 22 圖 建立網(wǎng)絡 網(wǎng)絡設置完成后，進行統(tǒng)計量的收集。在 rx 節(jié)點上右擊，從彈出菜單中選擇 Choose Individual DES Statistic，打開統(tǒng)計量收集對話框，選擇 queue size（ packets） 和 queue de（ sec） ，如圖 所示。 圖 收集統(tǒng)計量 運行仿真：將仿真時間設置成 10minutes，單擊 Run 按鈕運行仿真 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 23 隊列延遲及隊列大 小的仿真 圖 隊列延遲曲線 1 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 24 圖 隊列延遲曲線 2 從圖 可以看出，經(jīng)過 2 分鐘，隊列的延遲基本達到一個平均值，為 1s， 這說明網(wǎng)絡的速率較快。 圖 隊列大小曲線 1 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 25 圖 隊列大小曲線 2 從圖 可以看出來，隊列大小在 2 分鐘后基本達到一個平衡值，為 3，這說明一定時間后，網(wǎng)絡的丟包率幾乎沒有。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 26 第 4 章 QoS 仿真 QoS 網(wǎng)絡在傳輸數(shù)據(jù)時要滿足的一系列服務要求，具體可以量化為傳輸延遲、抖動、丟失率、寬帶要求、吞吐量等指標。 QoS 是網(wǎng)絡的一 種安全機制 ， 是用來解決網(wǎng)絡延遲和阻塞等問題的一種技術 。 在這個課題中，通過建立網(wǎng)絡模型，先對網(wǎng)絡三種隊列處理先進先出（ FIFO）、優(yōu)先權隊列（ PQ）、 加權公平 隊列（ WFQ）進行了仿真，對丟包率，延遲、延遲抖動進行了仿真比較，可以通過仿真看出這三種隊列在 QoS 的區(qū)別。在此基礎上，再對 RSVP 進行了仿真，與無 RSVP 進行了比較。通過具體的仿真實例，來看出保證 IP QoS[17]。 FIFO， PQ ， WFQ 三種隊列的仿真比較 FIFO（先進先出隊列）的思想是：先到先發(fā)送。鑒于在每個路由器緩 沖空間量是有限的，如果包到達 時 隊列（緩沖區(qū)空間）已滿，那么路由器丟棄該數(shù)據(jù)包。這樣做沒有考慮到流數(shù)據(jù)包的主源，也沒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)先權隊列）是基本的 FIFO 排隊的簡單變化。這個想法是優(yōu)先標記每一個數(shù)據(jù)包 ； 該商標可以攜帶，例如在 IP 服務類型（ TOS）的領域。該路由器對沒一個優(yōu)先級，能夠實現(xiàn) FIFO 隊列。在每個優(yōu)先級中，數(shù)據(jù)包仍然是采用 FIFO 隊列方式。這排隊規(guī)則允許高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包插入到隊伍的前面。該公平排隊（ FQ）構想是通過路由器來維持每個數(shù)據(jù)的隊 列處理。流目前正在處理的，且路由器服務于這些隊列方式。 WFQ（ 加權公平 隊列） 是一種擁塞管理算法 。 該算法識別對話 （ 以數(shù)據(jù)流的形式 ） 、分開屬于各個對話的分組，并確保傳輸容量被這些獨立的對話公平地分享。 WFQ 是在發(fā)生擁塞時穩(wěn)定網(wǎng)絡運行的一種自動的方法，它能提高處理性能并減少分組的重發(fā)。 在這個實驗中，將建立一個網(wǎng)絡，有三個應用程序： FTP，視頻和 VoIP。 仿真過程 從對象面板中找到 Application Config、 Profile Config、 QoS Attribute Config、五個ether_wktsn、 1 個 ether server、 2 個 ether4_slip8_gtwy 路由器放到工作空間中，并且用 PPP_DS 鏈路連接兩個路由器，用 10Base_T 鏈路連接其余的工作站和服務器，并重新命名，如圖 所示。 Application Config 用于配置用戶文件申請， Profile Config 描述了一個用戶或用戶組在在一段時間內(nèi)使用文件的方式，使用這個對象之前對象，必須定義申請使用應用程序配置。 QoS Attribute Config 定義了在 IP 層協(xié)議的配置細節(jié)，單個節(jié)點能夠通過節(jié)點符號名引用這些規(guī)范，它定義了不同的排隊類型如先進先出（ FIFO）、 WFQ、優(yōu)先級隊列（ priority queuing）、普通隊列（ custom queuing）等 [16]。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 27 圖 創(chuàng)建網(wǎng)絡 對 Application Config 進行屬性設置，創(chuàng)建 3 個應用屬性，分別命名為 FTP Application， Video Application， VoIP Application Application Config 參數(shù)設置如圖 。 Type of Service代表的是在 IP 隊列中給 IP 數(shù)據(jù)包提供適合的服務，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)設置 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 28 改變 Video Application 的 Video Conferencing，使服務類型變成 Streaming Multimedia，如圖 所示。 圖 Video Application 參數(shù)設置 VoIP Application 的屬性設置一樣。改變 Voice 屬性，使之為 PCM Quality Speech， PCM Quality Speech 為脈沖編碼調(diào)制，使語音在網(wǎng)絡傳送之前先數(shù)字化，如圖 所示。 圖 VoIP Application 參數(shù)設置 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 29 對 Profile Application 進行參數(shù)設置，建立 3 個文件，分別為 FTP Profile ， Video Profile， VoIP Profile，參數(shù)值設置成一樣，如圖 。 圖 FTP Profile 參數(shù)設置 FTP Client， Video Client 進行參數(shù)設置，將 Supported Profile 設置成 FTP Profile， Video Profile，如圖 所示。 圖 FTP Client 參數(shù)設置 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 30 對 FTP Server， Video Server 進行參數(shù)設置，將 Supported Application 設置成 FTP Application， Video Application，如圖 所示。 圖 FTP Server 參數(shù)設置 對 VoIP West 和 VoIP West 進行參數(shù)設置，將 Supported Profile 設置成 VoIP Profile，將Supported Service 設置成 VoIP Application，如圖 所示。 圖 VoIP West 參數(shù)設置 對連接路由器 West 和路由器 East 之間的連線進行設置，點 Protocol，點擊 IP 的 QoS，設置成 FIFO，如圖 所示。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 31 圖 隊列設置 復 制場景，分別命名為 PQ 和 WFQ，在重復最后一步，分別將 QoS Scheme 設置成 PQ和 WFQ。 搜集統(tǒng)計量： IP： Traffic Dropped。 Video Conferencing:Traffice Received。 Voice： Packet Delay Variation， Packet End— To— End Delay（ Sec）， Traffic Received。 結果分析 圖 網(wǎng)絡丟包率 從圖 可以看出來，當經(jīng)過 200 秒的時候，開始出現(xiàn)丟包，且 PQ 和 WFQ 隊列丟包率差不多一樣， FIFO 丟包 較大 。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 32 圖 視頻會議接收 從圖 可以看出，在視頻會議傳輸時， PQ 的業(yè)務傳輸能力最差。 圖 聲音業(yè)務接收 從圖 可以看出來，在視 頻業(yè)務傳輸上， PQ 和 WFQ 的傳輸能力沒有區(qū)別，但是FIFO 的傳輸能力略低。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 33 圖 端到端延遲 從圖 可以看出， PQ 和 WFQ 幾乎沒有延遲，而 FIFO 的延時為 2S，延時最長。 圖 延遲抖動 從圖 可以看出，在經(jīng)過 100S 后， FIFO 的延遲抖動突然增加到最大值 0。 40，經(jīng)過一段時候后，幾乎被舒緩，而 WFQ 和 PQ 幾乎沒有延遲抖動。 結論：通過建立網(wǎng)絡模型，對 FIFO， PQ， WFQ 三種隊列進行仿真分析，在傳輸能力上， WFQ 隊列傳輸能力最好。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 34 資源預留協(xié) 議 RSVP 仿真實現(xiàn) 網(wǎng)絡服務質(zhì)量中的 IP QoS，是指 IP 數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡時的性能，它的目的就是向用戶提供端到端的 QoS 保證。 IP QoS 網(wǎng)絡在傳輸數(shù)據(jù)時要滿足的一系列服務要求，具體可以量化為傳輸延遲、抖動、丟失率、寬帶要求、吞吐量等指標。 QoS 是網(wǎng)絡的一種安全機制 ，是用來解決網(wǎng)絡延遲和阻塞等問題的一種技術 [2]。 在 本設計中 ，通過建立網(wǎng)絡模型，先對網(wǎng)絡三種隊列處理先進先出（ FIFO）、優(yōu)先權隊列（ PQ）、 加權公平 隊列（ WFQ）進行了仿真，對丟包率，延遲、延遲抖動進行了仿真比較，可以通過仿真看 出這三種隊列在 QoS 的區(qū)別。在此基礎上，再對 RSVP 進行了仿真，與無 RSVP 進行了比較。 仿真開始，網(wǎng)絡模型的建立可以選用 OPNET 中提供的各種網(wǎng)絡拓撲，也可以根據(jù)需要選擇或創(chuàng)建網(wǎng)絡設備和拓撲結構，然后定義網(wǎng)絡中各通信實體，包括源節(jié)點、路由器、目的節(jié)點和通信線路等，并分別設置它們的屬性。模型建立好之后要測試各節(jié)點的連接狀況，以確定網(wǎng)絡是否通暢。網(wǎng)絡結構建立完成后通過雙擊網(wǎng)絡中的某個節(jié)點進入該節(jié)點的編輯界面，利用節(jié)點編輯器提供的處理機模塊、排隊模塊、發(fā)送建模等建立起節(jié)點內(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、目的節(jié)點和路由器建立不同的功能模塊。其中，源節(jié)點由數(shù)據(jù)流產(chǎn)生、發(fā)送模塊組成；目的節(jié)點由接收模塊和處理模塊組成，分別完成數(shù)據(jù)流的