在网络信息高速发展的时代,网络多媒体业务不断涌现,网络用户越来越多地提出包括多媒体业务通信在内的综合服务要求。传统分组交换网数据传输多面向对实时性要求不高的数据通信(如FTP和Email等),采用TCP/IP协议主要为了优化网络业务流吞吐量并保证其通信可靠性。而现今网络是处于多种业务流并存的状态,其中包括一些实时性较强的多媒体应用,例如VoIP等。这些应用不仅包括文本信息,而且还包括语音(Voice)、图形(Graphic)、视频(Video)等形式的信息。这些信息在传输时不仅要求网络具有较高的带宽保证,同时要求具有传输低延迟、低抖动和低错误率等性能。由此可见,在网络不断发展的情况下,新兴业务流特别是对实时性较高的多媒体应用对网络提出了更高的服务质量(Quality of Service,QoS)需求,需要网络提供更加有效的QoS控制和保证。有鉴于此,本文将对QoS优化技术进行研究。本文核心旨在对QoS网络技术中的关键技术——队列调度算法进行研究和优化。在文中通过对比研究分析常见队列调度算法,选择公平性较好的加权公平队列(Weighted Fair Queuing,WFQ)调度算法进行深入地研究,并在研究分析基础上根据其不支持实时性业务流的缺点提出改进方案。在实施改进方案中形成三种改进模型:基于权值改进的加权公平队列调度算法、基于优先级保证带宽的加权公平队列调度算法以及将两种相结合的支持实时业务的加权公平队列调度算法。最终经过NS-2网络仿真器在时延、吞吐量和丢包率QoS参数方面进行仿真,通过仿真分析表明:三种改进模型都能使加权公平队列调度算法很好地支持实时业务流。本论文是以先研究分析后提出改进方案为思路。在本文中首先对QoS网络应用背景进行阐述,然后对QoS网络技术发展过程中的主要模型作研究,这包括最大努力模型、综合服务模型、区分服务模型,对这三种模型先研究分析其原理与结构,分析优缺点,然后研究目前因特网所应用的主要服务模型及其关键技术。基于上述对目前应用较广泛的典型队列调度算法进行研究,并分析其优缺点。相继深入研究加权公平队列调度算法并提出改进方案,然后根据改进方案利用NS-2网络仿真软件进行模拟仿真,并对比分析改进算法与未改进算法仿真结果,最终通过仿真分析得到改进算法比原有算法在支持实时业务流方面得到了很大改善。
