自治的QoS管理和警务在非托管的局域网

文摘

超宽带视频应用的高增加高清视频流在家庭和小型办公室环境中导致QoS挑战混合有线/无线局域网。这些网络经常不QoS意识到和可能包含瓶颈拓扑。此外,他们通常有一个混合性质由于使用访问技术组成的,例如,以太网、无线,PowerLAN链接。在本文中,我们目前的研究工作在一个小说自治系统混合QoS在局域网,叫做QoSiLAN,它不依赖于网络基础设施的支持,但在主机访问技术的合作和独立工作。QoS信令协议,给出一种新的警务和允许控制算法,和一个新的轻量级统计为自治资源管理局域网带宽预测算法。基于这种新的QoS框架使链接,access-medium独立带宽管理没有网络的支持。我们提供评估结果的小说带宽预测算法以及QoSiLAN框架及其协议,它突出的特性,鲁棒性,提出了系统的有效性。

1。介绍

服务质量(QoS)变得越来越相关消费网络,由于增加了使用高清晰度(HD)视频流,IPTV应用程序和互联网协议语音(VoIP)通信。如今,视频已经超过消费者流量的列表(1),有超过35%的移动设备使用WiFi连接,甚至超高清网络视频发展。关于消费者网络视频流量,视频流预计将进一步大幅增长19%的2014年到2017年的53%,以思科的视觉网络指数预测(2]。目前,大多数消费者路由器和交换机支持QoS管理局域网(lan)的基础上分化服务(DiffServ)。此外,已经有消费者系统市场进行自我组织交通流识别和分类优先包调度(3]。这意味着,在最好的QoS只是用于交通通过网关和不可能的QoS保证QoS模型相比资源预约协议(RSVP)是基于4]。因此,局域网内部交通仍然完全托管,影响主要intra-LAN沟通像视频和音频流媒体的网络附加存储(Media-NAS)设备,这是一个常见的操作在网络消费者的家庭。此外,IntServ协议,如回复,通常不能在消费者网络硬件没有被发现。甚至微软了支持回复在Windows操作系统视窗xp的释放(52001年)。最先进的局域网管理协议H.622[这样的框架6]或UPnP-QoS [7]和QoS NSLP [8)强调QoS管理局域网的必要性。他们建议策略,依靠网络支持基于会话的QoS实现带宽的预订。

由于宽带连接和无线连接在局域网仍然具有高带宽需求的服务瓶颈,QoS方案需要防止堵塞实时服务流。互联网提供商解决问题最后一英里的使用独立的多播和QoS启用网络链接的IPTV交付。这个提供者控制结束的路由器。在局域网中出现问题主要是当多个用户流量利用网络中的瓶颈环节的实时媒体流QoS要求。这个问题在非托管网络场景中仍然是一个最先进的研究和技术的研究挑战。当前的趋势在应用程序使用rate-adaptive流并不能解决问题。Rate-adaptive流旨在反应在拥堵和带宽辞职决议和带宽(降解9),而不是防止交通拥堵不是实时来源的依赖。

克服这些问题,我们提出一个在局域网络QoS (QoSiLAN)框架,使QoS服务担保形式的局域网内的主机之间的端到端带宽预订,以及交通流量,通过互联网网关。提出QoSiLAN框架地址非托管的QoS管理局域网的问题,没有必要依赖网络基础设施的支持。它的目标是管理一个基于主机的实时交通自主,合作方法。QoSiLAN框架设计自主工作,考虑到假设不依靠网络合作,但支持它。自QoSiLAN框架完全依赖于主机合作,多个关键技术模块需要在主机局域网支持这个架构如图1。本文首次将详细描述所有模块及其交互算法。

2。贡献

在本节中,我们研究的主要贡献是提出和讨论。这些统计预测(SCBP)算法和基于类的带宽QoSiLAN治安和入学模块。这两个关键的解决方案提供的核心功能QoSiLAN框架,由于带宽预测是至关重要的支持独立的交通管理,工作独立媒体应用的支持。此外,治安和接纳控制模块处理所有其他关键技术模块的数据,使智能警务决策。一个完整的概述如图1,所有模块。尤其是自我组织,局域网的物理拓扑地图必须发现,包括一个瓶颈带宽检测路径,由iperf辅助工具(10](拓扑发现)。必须对流量进行监控,分析,识别,分类(流识别和分类),并预测在一个自治的方式(流带宽预测)。信号,需要新的协议来支持QoS管理主机之间的通信(QoS信号协议)。为了这个目的,一个信号解决方案建立在最新的IETF推荐,包括关键检查开销和可伸缩性问题这种方法的原因。治安和允许控制使智能配置资源,拥有合作流量整形(交通形成)在局域网中的所有主机执行带宽保护(管理/控制)的承认。在以下,这些模块详细介绍。

2.1。拓扑发现

首先,管理交通在每个链接的基础上,一个完整的本地网络必须是已知的地图。地图显示主机之间的链路层连接,开关,和访问点,需要基于链接的资源预订。QoSiLAN框架不依赖于网络核心元素的支持。这意味着只有来说参与信号和执行流程。虽然网络是没有参与的QoS管理、网络积极监测。能够控制局域网的交通,必须知道它的物理拓扑结构。这使得QoSiLAN框架来管理资源性质和直接反应在拓扑变化和拥堵。

使用链路层拓扑发现(LLTD)协议。LLTD协议提出了首先由黑et al。11]。它是一个二层拓扑发现协议,这是由微软开发集会计划(12]。之后介绍了LLTD协议和分布式自2006年以来,微软的Windows。微软公司发布的协议规范是(13]。它作用于IEEE 802.3和IEEE 802.11无线网络连接。它是基于探索中央实体发送的数据包,称为“映射”,每个LLTD支持主机,叫做“应答”,在网络。所有终端设备实现协议出现在网络拓扑映射映射器构建。该协议旨在调查以太网交换机的地址表。因为一个不能读取地址信息表(AIT)在大多数消费者开关,映射器发出的数据包发送给主机,使它们向交换机发送探测包使用欺骗MAC地址,根据连接推理技术提出的太阳et al。14]。使用该算法映射器火车和探测每个开关的地址表找出如果主机连接到相同或不同的开关。根据IEEE 802.3规范一个开关和一个未知的MAC地址将数据包转发到所有端口。一旦收到一个包与MAC地址源时间随后将传入的数据包转发这个目的地MAC地址只有这一个端口。网络中其他主机,也听的训练包也映射器的答案,如果他们也收到了包。为此,LLTD协议和地址开始使用MAC地址欺骗00-0D-3A。这是一个专门的MAC地址范围,保留由微软。为了利用LLTD功能,我们完全重新实现的协议和映射逻辑集成到QoSiLAN框架。

2.2。流的识别和分类

使QoSiLAN独立工作的应用程序中,交通流量必须以一个自治的方式识别和分类。这是使用我们的解决方案来完成,增强统计协议识别(eSPID)算法(15]。我们进一步发展统计协议识别(SPID)算法(16)可靠地识别音频/视频流。SPID算法是基于Kulback-Leibler散度(KLD): 使用12个不同的统计交通行为的措施,比如bytes-per-direction, number-of-direction-changes byte-frequency, 9。eSPID算法需要学习一个协议从30 preclassified样本流,在我们以前的工作评估(15]。十二个统计措施应用于样品流和作为概率分布数组存储在数据库中。这使它强劲的对UDP / TCP端口更改并在一定程度上对加密。的KLD (1)是一个对数测量的相对频率之间的关系训练有素的流为每个属性测量,总结。的相匹配的数据库学到了什么从其他协议。协议与最小的散度然后确定。的距离代表匹配的概率。eSPID算法允许可靠的识别流经过20包,见我们的以前的工作15]。因此,它是一个快速和可靠的实时媒体识别方法。即将离任的交通标识和分类使用单独的协议名称和媒体类型。这些媒体类型,即音频、视频,如果没有发现匹配或未知。可以学到新的实时协议由系统semisupervised。需要至少30样品流,由用户确认。对于这些计算逗留一番,结果是存储在数据库中。加密协议的识别概率不是少得多。作为基于内容的措施没有由于熵的统计信息加密的内容,只有行为集中统计措施适用。这并不需要本质上降低识别概率,特别是不同的协议,但协议内容的差异化。

2.3。统计基于类的带宽预测

一旦流识别和分类,所需的资源必须估计为了储备。这是通过一种新颖的统计预测(SCBP)算法,基于类的带宽,我们开发的特殊用途QoSiLAN框架。如图1eSPID后,应用过程和结果是美联储直接进入治安和允许控制模块。

统计基于类的带宽预测(SCBP)算法是我们对互联网视频流量带宽预测新方法,单流。它解决问题的不同传播特性的最先进的流媒体技术和由此产生的低带宽预测的准确性。如今,传统的连续流特点,例如,从实时传输协议(RTP),高度过低。相反,基于HTTP流媒体技术像HTTP动态流(HDS) [17)、HTTP直播(HLS)和实时媒体协议(RTMP)是很常见的。这些流媒体协议支持分块数据传输的功能。这允许发布商显著节省交通成本,因为只有那些部分的视频传输,这实际上是由用户消费。如果一个用户停止视频传输也停止。如果用户移动到一个位置的视频,没有必要转移之前的部分。所以,数据没有传输不断根据编码比特率,但在块,破裂特征,通常之间的交通沉默几秒钟。SCBP的目标算法预测的平均带宽需求流,转移的第一分钟,十秒后开始。如图260年代后,去年的平均60年代选择更新预订状态。这些值是选择QoSiLAN框架满足系统要求。所以,60年代后预订更新不是使用SCBP值,但是流的测量平均吞吐量从过去60年代。

自从QoSiLAN框架需要与网络中的所有主机沟通协调资源保留,它会导致高信号。因此,预订状态生活时间评估是60年代,避免过于频繁的更新状态,因此网络堵塞信号。这就是为什么SCBP算法旨在预测单一的多媒体流的平均带宽消耗后的第一个60年代10年代记录时间。根据我们的评估至少10年代从一开始记录时间流的评估需要捕捉流动特性和启用适当的预测。如图260年代的测量后,预订状态更新的平均带宽消耗(过去60年代的)。在本文中,我们提出我们的简单但非常精确预测算法使用评估和验证其适用性,如部分所示5。1。

SCBP算法将交通分为六个不同的交通类(f),根据他们的行为传播的前十秒内,如图3。为了实现最高精度,测量必须从最开始的一个连接。在观察期间 吞吐量测量样品收集,是一个偶数。从这个集合,包含带宽测量样本。为了更好的流描述我们分裂的集合分为两个子集:和,我们计算的最大(和)以及平均(和)的值。此外还确定组的最大价值。在时间的预测计算和预测的平均带宽消耗的整个60年代第一传播。采样间隔定义为。评估是基于。这一比率中定义的, 分类类别f的流入,如表所示1。,特别是带宽消耗的比例在前五是考虑未来5秒。类表示专用的常量值,应用在(3),预测算法。SCBP算法预测识别流的带宽要求的60秒后10秒的观察。这些值来自QoSiLAN框架要求,它被定义为需要检测和预测的QoS相关流动在10秒后开始。此外,减少信令消息,QoS状态更新不应该发送比每60秒需要更频繁的预测区间60秒。表1显示了特征样本在不同的交通类的前十秒。可以看到标准基本上反映了第一个破裂长度,这是典型的如今互联网流媒体。第一视频帧的第一块破裂被推到客户端来填补客户端视频缓冲区启用快速启动的视频回放。因此第一破裂提供了一个估计的预期平均吞吐率。提高估计,未来爆发的分析。类地址的特殊特性,当没有样本的集合,但尚未完成。数据3(一个)- - - - - -3 (e)显示样品前10年代交通类的特征。在那里,图3 (e)代表了古典连续流情况下,而图3 (f)代表了情况下,开始破裂,没有数据在过去10年代的观测时间间隔的一半。

通过评估,我们验证值分配给类f是适用于表中定义的最佳范围1。因此,类反映带宽特性,包括创业行为流的一个简单的方法。等级内赋值评估,测量误差值放到一个密度直方图确定类似偏差的范围。

我们设计的预测公式,所示 平衡的简单性和准确性。它考虑在嵌入式系统中的应用以更少的计算能力,也可以节省电池寿命在移动系统。预测公式(3)实现了校正系数,它反映了阶级特征。的值被发现使用评估,进行部分吗5。3。

2.4。QoS信令协议

QoSiLAN信号层协议(QSLP-LAN)提供QoS信息交换的机制和信号命令QoSiLAN主机(心不在焉)内的NSIS NSLP框架,用于QoSiLAN QoS模型。如图1,采用的协议是治安和接纳控制模块协调网络中主机内的QoS策略。QSLP-LAN设计根据最新的IETF Next-Steps-in-Signalling (NSIS)建议18,19),名叫QoS信号层协议QoSiLAN (QSLP-LAN)。QoSiLAN方法的核心部分是治安和信号流程。而现在QoS协议的端到端通信和QoS意识到网络元素参与,在QoSiLAN是不同的。一个主机,首选交通的发起人,通知QoSiLAN经理(QM)主机,对所需的资源。QM可能网络中的任何主机。使用网络拓扑地图,QM生成复杂的政策资源请求并将它们发送给所有其他主机的网络间接实现资源预订物理链路的数据路径。在下面,我们现在QSLP-LAN协议消息和信号的过程。QoSiLAN框架内的协议行为为例提出了在评估部分5。2。

2.4.1。QSLP-LAN消息格式

QoSiLAN QoS信号层协议的设计是基于NSIS的消息格式,类似于[QoS NSLP头格式描述19),部分5。1。

QoSiLAN协议使用,就像其他常见QoS协议,一个软状态机制。这意味着,主持人让预订状态,只要暂停未能达成。保持状态活着,预约刷新消息(QoSiLAN_RESERVE),与第一个相同的参数,必须被发送之前,暂停。

QoSiLAN主机(心不在焉)告知QM交通状况和对资源的请求。QM QH当前活跃的合作QoS要求所有国家建立的带宽一般保留。

NSIS一般网络信号传输(要点)协议(20.]也带来一系列发现功能,用于检测和识别QoSiLAN启用网络中的主机。QoSiLAN经理(QM)选择是由最小的开关/ hub-hop距离路由器,评估使用LLTD协议。如果路由器本身QoSiLAN启用,它宣布的距离为零。如果路由器不是QoSiLAN启用和两本书,有相同的距离,正常运行时间最长的QH时期被选中。

(我)预订(QoSiLAN_RESERVE)。预订信息使用NSLP常见的标题,因为所有要点NSLP对象(20.)做的。消息包含一个序列号(工匠们),REFRESH_PERIOD, BOUND_SESSION_ID。QSPEC对象定义了QoS参数信息。它列出了使用所请求的资源TMOD-1参数,其中包含交通影响的峰值数据速率,以及过度治疗参数,它定义了塑造策略,定义在[21]。

此外,我们引入了新的预定路径参数IPv4five-tuple沟通,它定义了流预订,如图4。第一个32位根据QSPEC参数定义标题(21]。源和目的地IPv4地址以及源和目的地港口和传输协议ID。IPv6类似参数头格式与64位需要定义相应的IP地址字段。

保留删除软状态超时或通过发送一个QoSiLAN_REQUEST消息使用BOUND_SESSION_ID没有QSPEC对象定义。

(2)响应(QoSiLAN_RESPONSE)。响应消息的目的是报告成功或错误代码请求节点。成功案例使用指示错误= 0 x00价值。如果预订状态被拒绝,消极的确认是通过一个暗示错误= 0 x47值集INFO_SPEC头。的工匠们对象来自相应的QoSiLAN_REQUEST消息匹配请求的响应。

(3)通知(QoSiLAN_NOTIFY)。通知消息的目的是报告重大交通流量统计尽最大努力QoSiLAN经理(QM)。这是需要保持QM了解网络的当前状态,尤其是当有很多交通占据不分类QoS。相对应的消息结构类似于QoSiLAN_REQUEST和QoSiLAN_RESPONSE消息描述。QoSiLAN_NOTIFY消息也使用预定的路径参数IPv4 QSPEV头内宣布检测出流。

2.4.2。QSLP-LAN信号过程

在图5 (b)信号显示的模范和用于建立带宽预订在一个简单的局域网场景。在这个局域网QoSiLAN经理(QM)主机和三个客户这么多使用两种不同的交换机相连。所有人,除了开关,QoSiLAN意识到。发起者(主机1)发送一个预订请求消息(QoSiLAN_RESERVE) QM。预订请求应当至少包含物理地址和IP地址通讯双方所请求的资源,储备的预测带宽。QM分析这么多的位置和发送复杂的预订请求(QoSiLAN_RESERVE)所有其他节点(主机,主机2,主机3)网络中,基于局域网拓扑和局域网的交通地位的知识,鼓励所有qh服从的局限性影响物理链接。作为回报,节点承认请求QM (QoSiLAN_RESPONSE)和QM报告(QoSiLAN_RESPONSE)结果/成功发起者(主机1)。的情况下发送和接收主机不支持QoSiLAN,但QM网关和检测流程,另一个例子。如图5(一个)网关,在资源预订开始,启用QM,没有请求/响应通信另一个起始节点需要与主机启动情况下,描绘在图5 (b)。在这两种情况下的预订请求/响应被发送到网络中每一本书,从QM发起的。为了避免不必要的信号,主机不定期报告他们的流量统计,但只有引发的事件。重要的最优的交通检测、监控带宽的QH报告使用QoSiLAN_RESPONSE QM消息流。细节部分中描述的治安和接纳控制算法2.5。3。

2.5。警察/录取控制

如图1、治安和允许控制算法是关键组件,使自治QoS管理。在本文中,我们提出适当的政策和允许控制方案使QoSiLAN框架。局域网内的资源管理需要详细了解可用的资源在所有局域网实体之间的联系。只有在链路层拓扑和链接的能力,QoSiLAN框架可以自主管理资源。在下面,我们描述了管理过程来获得所需的信息。

2.5.1。资源发现

一个网络中的主机,首选的网关,实现各个环节的作用。因此它将网络拓扑映射和充当资源协调。每次执行映射过程网络中发现一个新的主持人。主人发现是基于广播和ARP数据包监控。生成的地图,LLTD映射器模块,描述的部分2.1反映了主机之间的链路层拓扑,在局域网交换机、集线器和访问点。另外拓扑本身,每个链接的瓶颈能力需要评估。这是在网络或链接空闲时间来完成的。mapper建议来衡量他们的瓶颈带宽链接通过积极探索。QM收集这么多的结果,并将这些信息添加到连接信息表内的拓扑地图。

2.5.2。监管过程

网络中的每个QH不断监控其输出流量。使自主QoS管理成为可能,QM需要收集和维护所有关于局域网及其链接的信息,通过使用LLTD拓扑映射器模块。这包括物理路径和措施的瓶颈带宽。如图6eSPID模块进行分析,每个QH外向流识别具有QoS需求的数据,如视频和音频传输。一旦主人发现,例如,VoIP通信,它估计带宽需求对于这个特定的流使用SCBP算法。的QoSiLAN MBAC算法决定预订的承认,考虑到不同的措施。如果录取了,QoSiLAN_REQUEST消息发送到请求带宽的QM预订检测资源。一个QoSiLAN_REQUEST消息包含一个five-tuple:发送方和接收方的IP和端口地址以及估计带宽。

QM接收到QoSiLAN_REQUEST消息并检查地图和可用资源流动的路线在局域网内。如果所请求的资源可用,QM发送个人QoSiLAN_REQUEST消息中的每个QH网络。这些消息包含一个QSPEC参数列表包含流的5个元素和他们的服从的接收机带宽限制。这些消息生成单独为每个心不在焉,因为受影响的QH在局域网链接路由到另一个不同,根据位置局域网的拓扑结构。每个QH检查请求的有效性,如果请求的资源是本地可用。在任何一个错误的实例或冲突,这么多发送一个消极的确认QoSiLAN_RESPONSE消息回来。如果请求被接受,这么多发送一个积极的确认QoSiLAN_RESPONSE消息回QM。

一旦所有这么多网络中采取了积极的确认QoSiLAN_RESPONSE消息,QM确认资源请求与积极的确认QoSiLAN_RESPONSE信息要求这么多。从这一刻,流保护交通形成规则网络中所有这么多,这适用于所有流,除了一个保护。预订状态删除在软状态超时或end-of-stream发现,像TCP鳍标志检测。

2.5.3。允许控制

提出的允许控制算法根据协调资源接纳控制的原则。这将防止超额预定的资源。QM提供最后一个决策点的功能。它进行优先考虑网络资源可用性而言,基于客户机请求。它还负责资源预订请求不块最大的努力交通信号和那个人联系不超额预定。比较仿真结果显示贾敏et al。22网络利用率达到77%是可以实现的在多次反射的情况下,利用目标由于交通拥堵,没有包丢失。为此,我们定义一个阈值剩余容量,不得被保留,而是留给最优交通。下面的算法定义了QM预订将被拒绝: 如果当前的预订状态的总和为一个受影响的连接/链接包括预测的带宽和剩余容量对于一个流超过了链接容量。

该算法执行协作形成带宽分配。默认情况下,这么多的网络塑造他们的剩余带宽、流量隔离预订的交通拥堵。这对于two-host网络工作正常。多个主机使用的全部容量的概率剩余带宽和因此超过总之随着每台主机上加入网络。因此,需要额外的控制功能来管理共享资源的剩余带宽和主机之间的交通最好的努力。反应方法,提出典当et al。23)不能用于这个方案,因为交通特点是不够充分。在部分进行2.3交通特征是不连续的,但丛发性暂停时间。因此,QoS拥堵很难降解检测接收机。因此,我们的方法如下。

自每一本书,在网络不断监测其出站的流量,它检测到流与重要交通率最大的努力。率被认为是重要的,如果输出率超过了剩余容量由这么多的数量。如果是这种情况,QH通知QM对其当前的平均最优流量输出率和目的地的流。从所有qh QM收集这些信息,并保持每个链接的网络拓扑地图。QM照顾,最优流量的总和所有这么多不会超过每一个链接的局域网。如果检测到预订违反QM,建议受影响的qh塑造他们相应的交通交通穿越影响链接。

3所示。相关工作

在本节中,新技术的相关工作提出了讨论。这些QoS管理局域网,统计基于类的带宽预测流动和局域网的治安和允许控制。

3.1。方法在局域网QoS

旁边的QoS的方法提出了工作,其他的解决方案使QoS的局域网或家庭网络文学中描述。不同的方法访问层应用程序层。自从QoSiLAN方法是一种方法针对交叉访问技术场景,其他方法在第一层和第二层不讨论。

的方法,大部分类似于QoSiLAN框架,提出了Louvel et al。24- - - - - -26),提出一个网络资源管理框架的多媒体应用程序分布在异构的家庭网络。在这个解决方案中,QoS局域网的多媒体应用,还一个中央管理实体,名为“全球资源管理器(GRM),用作资源协调。在本地设备,所需的组件捆绑在当地的资源管理器(LRM)。LRM提供资源估算方法,使用Bienayme-Chebyshev不等式算法实现(27流量优先级和调度工具,Linux iproute2工具的tc命令(28]。GRM措施上的可用带宽链接使用iperf工具(10)和协调资源。分化为主要标准,Louvel的提议没有考虑网络拓扑和限制的方法单星形拓朴异构网络接口和不同的设备。自从克作为中央实体能够管理所有资源,不需要专用的QoS协议显然范围的方法。这在家庭网络极大地限制了其实用性。在定义的拓扑不干扰它受益和适应性强的资源管理方法,由于终端设备基本上不需要修改来实现所需的QoS级别。

最先进的方法为一个共同的家庭网络协议来自通用即插即用(“)论坛形式的UPnP-QoS架构(7)在局域网使QoS服务,组成的一个IP子网。此体系结构定义了优先,治安和允许控制parametrised,和混合QoS控制个人链接,以及路径属性发现。三个服务必须实现此功能,呈现在图7。QosPolicyHolder服务收集路径信息,并提供适当的交通政策,被TrafficDescriptor结构。QosManager服务,调用应用程序和实施“控制点,从QoSPolicyHolder请求所需的资源服务。QosDevice服务负责建立新的交通流的QoS。支持端到端优先QoS, QosDevice服务需要在所有网络设备实现数据通路。链接不支持parametrised QoS的路径,选择优先QoS希望DiffServ的支持网络,导致一个混合QoS操作。网段不支持UPnP-QoS架构导致QoS建立故障对整个端到端路径。提出QoSiLAN框架克服了这是一个方面,因为它不依赖网络支持和运营的端到端,即使不是所有的设备都支持系统。此外,UPnP-QoS框架不仅需要实现的服务在所有设备,但也支持的应用程序导致的交通。这个问题被解决Laulajainen和差距29日),他提出一个后台服务运行在交通造成设备,执行快速应用程序检测的基础上统计分析的前四个数据包大小流,它提供了一个基本的识别功能。这个措施也是eSPID算法的一小部分,描述QoSiLAN框架的部分2.2。Suraci等人状态UPnP-QoS架构运作良好的温和的交通负荷但可能失败时网络超载时(30.]。他们展示他们承认使用试验台控制和减少解决方案评估。他们依赖的接纳控制算法提供的带宽信息“框架。如果一个网段的数据路径没有足够的剩余带宽,拒绝入场;否则它是承认。下战略决策算法实现使用一个二叉树估计包最低成本下降。他们确定的成本/优先流的重要性。QoSiLAN框架还定义了一个允许控制算法,这也支持QoS意识到网段,与提出解决方案。专用的下降策略是隐式的流量整形设备QoSiLAN从操作系统的请求。Castrucci等人深入一步考察数据包的调度与他们的建议为应用程序在异构QoS管理和会话控制家庭网络使用inter-MAC层支持(31日]。他们提出一个架构和程序定义的上下文使用UPnP-QoS和SIP框架。这种ω称为架构中他们之间引入一个收敛层IP和MAC层来管理所有交通使用UPnP-QoS框架提供的的信息。此体系结构需要实现所有网络设备同时使用一个集中的协调员在网络的网关来管理资源。陈等人。32)提出一个DiffServ集中计划异构QoS管理家庭网络。还采用QoS-UPnP规范通过添加监控和资源管理的功能框架。他们监测实时网络流量带宽自适应控制和管理,以减少抖动明显延迟和丢包。这个特定的工作的重点是在最后一英里的家庭网络服务提供者,QoSiLAN框架的范围。自从QoSiLAN框架还可能控制互联网网关,它也负责管理这些资源和控制互联网。此外,Westberg DiffServ等人使用OSGi的资源管理(限制型心肌病)33)架构接口每跳预订(PHR)和域名预订(PDR)协议来管理网络流量不是每流的基础上,但联系的基础上。这样他们也涵盖有线和无线QoS问题到录取控制使用提出的自适应QoS机制,证明了评估在一个异构的试验台。李等人。34)提出“一个增强的QoS支持network-adaptive流媒体在家庭网络架构。他们国家“最初的QoS架构不提供动态网络监控的方法。因此,他们打算加强它通过添加一个动态网络监控和适应计划。虽然“QoS 2.0规范引入了GetRotameterInformation方法检索网络状态信息的其他重要特性,它仍然缺乏算法适应方法和保证流媒体质量在时变网络的能力。他们建议提高“QoS设备用一个专用的状态监控组件和“QoS经理与一个QoS适配器。他们的目的是获得连续的动态QoS管理网络状态信息。他们使用此增强功能动态适应视频流的质量。这种方法不同于QoSiLAN框架,因为它并不旨在防止交通拥堵,但只有反应网络性能下降,可能会导致视频质量较低,因此更低的体验质量。Brewka et al。35)提出一个改进为自动“QoS QoS供应,这是一个丢失的特性有一个更好的可比性QoSiLAN框架。他们描述的问题autoclassification non-UPnP-QoS设备出现在UPnPQoS启用的交通网络。限制他们的提议是假设家庭网关和所有网络设备都是“QoS意识到和支持他们的增强。只允许终端设备不符合“QoS。优势的集成供应商使用GMPLS网络传播,它提供了更好的QoS执法的可能性。仿真显示了类似的结果,我们使用相同的设置时间问题,是继承了反应流量识别和分类的方法。

还ITU-T提出一个架构框架内的一个家庭网络,支持多媒体服务推荐H.622 [6]。ITU-T识别两个不同的角色,家庭网络实现和名字是主要和次要的领域。主域的家庭网络被认为是一个扩展的访问网络提供商的观点。二级域名,他们认为家庭网络作为数据分布的intra-LAN传输媒介在家庭设备从用户的观点。作为接入网的一个扩展,他们国家供应商期望它的行为类似于他们的访问网络具有相同功能的QoS服务与安全管理实体,通常可以找到供应商网络。在连接家庭设备的作用,这些功能可能不需要。对于QoS也定义两个不同的QoS模型:基于类的QoS和基于会话的QoS。基于会话的QoS实现推荐为“(36)和基于类的QoS使用(37,38]。他们强调这些模型的特点,基于类的QoS复杂性越少,可伸缩性和基于优先级的机制。基于会话机制他们批评,一些网络设备可能不知道信号协议,因为网络设备需要一个复杂的机制,引入的额外会话设置时间资源预订过程。有趣的是,他们还考虑NSIS QoS NSLP [19)和“QoS (7]随着新兴新QoS技术,需要进一步考虑。这也正是QoSiLAN框架由NSIS进一步发展的理念和“为非托管网络启用自动基于会话的QoS。这样QoSiLAN框架符合H.622推荐一级以及二级域和填补空白的识别现有和参考解决方案的缺点。

也有QoS方法更高的层应用程序,例如,路由层。Haikal等人提出了一个分布式QoS自适应路由引擎架构基于OSPFxQoS [39,40]。这是一个开放最短路径优先(OSPF)链路状态路由协议的扩展,可以独立于使用QoS架构。这种routing-level QoS架构适用于大型分层,路由网络但不提供解决非托管本地网络使用一个子网,QoSiLAN框架的目标环境。

实时系统的数据分发服务(DDS) (41)是一个中间件架构的设备、服务和QoS管理数据中心在高度动态分布式网络通信。它遵循了发布-订阅通信模型和能够提供QoS在任何环境中,用户,是潜在的移动设备和服务。Al-Roubaiey和Alkhiaty提供QoS知道DDS中间件的架构在一个无处不在的环境42]。他们提出的解决方案以及DDS规范没有提供技术解决方案,但只有高水平的描述解决方案原则,因此无法直接同QoSiLAN框架。

3.2。带宽预测流

过去,科学界解决交通问题的主要预测连续交通流,互联网骨干交通甚至更具体的视频编解码器的水平。编码带宽预测,用设计的算法,算法利用MPEG视频的自然场景的基础上分配的带宽(43]。算法用于网络主干预测解决方案,通过一个链接在多个流运行和预测目标提供预估的多路复用,流的总和(44]。相比之下,我们的解决方案地址只有单流预测,在本地网络的情况下。在出版物解决流媒体,主要是传统的流媒体协议进行调查。我们所知没有类似的科学出版物看真正的互联网流量从现代云服务的本质和内容分发网络(cdn)在每个流的基础上。甚至在交通领域的造型没有类似的能找到工作。经常解决大规模问题是交通预测依据互联网骨干(45),其目的是在统计预测如流的数量,数量的带宽,和发生概率。一些普遍适用的算法,比如递归最后广场(RLS)在应用程序的流量预测46)和机器学习算法支持向量机(47),进行调查。发现这些算法一方面旨在预测交通短期但不执行在一个惰性框架如QoSiLAN地址,60年代的预测区间。此外,这些算法导致高计算复杂度,但QoSiLAN框架的设计需要一个轻量级的方法用最少的计算成本,因为它被设计为运行在薄也有限的移动系统CPU和电源。这就是为什么我们的目标是在一个简单的方法来预测所需的带宽尽可能准确。这些要求主要是受到线性预测算法。他等。48)区分基于公式(神奇动物)和历史(HB)算法。为他们提出的FB算法线性预测算法。等提出了一种滑动平均(MA)预测。我们也使用我们的应用程序和配置,引用它的意思估计(我),我们的评估结果的部分5。3。HB算法不适合我们的应用程序,因为它们需要大量的吞吐量测量从先前的转移在同一路径,表现相似。特别是,协议是一个类似的行为假设我们不能重现在我们的评估中,在类似的视频分别来自不同的大型cdn的行为非常。

3.3。监管和控制局域网的承认

为个人提供端到端QoS的框架流提出了杨et al。49)的目的,是保持DiffServ模型的可伸缩性。他们建议按需QoS路径(ODP)框架,它支持每承认控制流和端到端带宽的预订。相比之下我们QoSiLAN框架,ODP interdomain /网络QoS的框架目标涉及边缘和核心路由器。ODP框架允许使用基于类的服务差异化的可伸缩性的网络核心。ODP框架降低了信号的努力通过使用分层的带宽管理方案。从评估他们的结论是,ODP中央控制和Router-Aided方法提供端到端来保证个人开销显著低于流动IntServ QoS像发请帖。

允许控制而言,一个可以区分基于参数允许控制(PBAC)和计量允许控制(MBAC)算法。而PBAC算法依赖于先验知识和准确的网络流量模型来分配资源,MBAC算法依赖于实际测量和QoS参数的准确估计。布鲁尔和Ayyagari50)比较和分析李大使和PBAC实验评估。他们的结论丛发性交通模式MBAC方法提供了更好的网络利用率和入学率高于PBAC方法。类似的结果从曼库索和Neglia [51)被证明是正确的关于PBAC MBAC算法算法的优越性,在特殊场景的自相似流丛发性的本质。他们发现MBAC算法使系统鲁棒统计交通属性。这就是为什么我们还决定调查更多MBAC算法和设计我们的方法根据这个计划。摩尔(52一个适当的MBAC算法确定的五个特征。首先MBAC必须提供交通特点和校准控制之间的关系。第二,估计量的统计性质必须包含流量。第三,估计量和MBAC必须匹配所需的任务。第四,算法必须是可实现的,现实的资源需求。第五,政策执行的MBAC影响总体性能。总体来说,他认为正确的维护当前规定的值比短期的准确性重要交通描述。独立,我们也设计MBAC QoSiLAN算法根据这些原则和分享经验。贾敏et al。22)评估三个MBAC和一个PBAC算法在性能方面控制负载的服务。他们配置了PBAC边界算法能力。三个MBAC算法是基于等效带宽、验收,并测量带宽。虽然他们没有目标仿真结果给出最终结论,他们的评估显示,利用目标高于80%导致网络丢包。在另一项调查贾敏和Shenker [53)观察到所有已知MBAC算法可以减少到一个公式,如图所示 和被调参数给相同的结果曲线。在(5)测量负载,链路带宽,和是源的预留率的函数和承认的数量来源。因此,他们得出结论并提出未来的研究集中在调优参数,而不是算法本身。另一个观察是结构性MBAC算法的局限性。首先,持久连接将统计主宰了对短的保留持久连接。第二,流遍历多次反射路径有更高的风险拒绝承认,如果开关执行独立的承认。我们考虑的QoSiLAN MBAC算法的局限性和发现解决方案中描述QoSiLAN政策算法部分2.5。2。MBAC算法的应用程序上下文中的QoS质量的经验(体验质量)Latre和De Turck所示54]。作者提出一个MBAC提供者基于视频速率控制算法。他们定义的政策提供者如何使用MBAC速率控制算法和视频监控的目标收益极大化或体验质量。这是一个被动的方法对QoS降解反应。相反,QoSiLAN框架的目标是积极预防交通拥堵和干扰。

4所示。材料和方法

本节讨论的方法、环境和科学方法用于实现了结果和评价以及研究方法发展提出解决方案。首先,它介绍了评估试验台是基于大多数评估。之后,对每个提出QoSiLAN框架的关键模块,描述的特殊评价或仿真设置。

4.1。家里情况评价实验

评估试验台被选来代表一个典型的家庭环境有六个活动主机,呈现在图8。三个主机连接使用固话100 base - t以太网链接和三个主机连接使用IEEE 802.11 g WiFi链接。在特殊,单工/双工的性质不同的链接类型和混合QoS行为由这个设置。每一个无线和一个连接主机作为媒体服务器,因此作为数据来源。其他人被配置为媒体客户消费和需求对资源的交互。主机4配置QoSiLAN经理(QM),自intra-LAN交通管理资源,专注对于这个场景。设置,网络LAN流量是焦点,路由器被配置为QM。主机与Windows 8操作系统的上网本设备。路由器是一个路由器WRT-54GL设备(55)基于Linux的dd - wrt的操作系统。所有设备,包括路由器、配备便携式QoSiLAN堆栈框架。试验台网络隔离开实验室的交通使用路由器的NAT和防火墙的功能。互联网链接路由通过实验室局域网,共享一个100 Mbit互联网链接,提供的设施应用科学大学的Mittelhessen,德国,与德国科学网络(DFN)支柱56]。了DFN互联网骨干X-WIN是一个科学的网络,连接60多个大学科学研究院和科学相关的公司在德国、欧洲、和国外使用世界上最强大的光纤通信网络。

4.2。链路层拓扑发现

LLTD协议被选中后强化相关工作研究[13,14,57)和比较现有的拓扑发现的解决方案(58- - - - - -60]。发现LLTD算法是最合适的方法在局域网的物理拓扑发现。协议是由微软的Windows操作系统实现自Windows Vista的发布产品,包括一个闭源LLTD Mapper服务和LLTD应答器服务为Microsoft Windows和一个开源LLTD应答器基于Linux的操作系统。最重要的部分,一个API LLTD Mapper服务或一个开源实现,公开是不可用的。尽管存在技术协议描述和会议论文中给出的算法57),很多LLTD映射过程的实现和算法细节不发表。所以,能够使用QoSiLAN内的技术框架和对其评估LLTD映射器必须反向工程和重新实现。这是一个重大的任务,因为映射过程非常复杂,特别是发现深段和主机不是可有可无的。

逆向工程LLTD算法和测试LLTD映射器在实现和逆向工程阶段,以太网网络模拟器开发、模拟开关的行为,中心,和LLTD应答器节点。网络模拟器,如图9提供基本的以太网功能仿真以太网通信行为,解决开关的河中的小岛建设行为。此外,LLTD应答器节点还实现LLTD响应者LLTD消息发送和响应行为和“看到”列表。所有地址、表和列表是inspectable通过用户界面。此外,网络模拟器提供功能暂停和继续提供丰富的通信调试的可能性。它提供了一个现场观看功能,遵循Ethernet数据包遍历通过局域网使用动画。LLTD映射器应用程序,如图10,是一个单独的组件,开发支持两种通信通过命名管道和便携式以太网与模拟器操作使用libpcap / winpcap API接口基于Linux和Windows的系统(61年,62年]。LLTD映射器以及以太网模拟器使用微软开发。净框架(63年)和Mono项目框架(64年支持平台独立性。另一个评估场景,利用LLTD特性和最终的回归测试,LLTD映射器是在评估试验台测试和有效使用,呈现在图8。更多细节的工作LLTD并不包含在这篇文章中,因为我们没有提高这项技术只有QoSiLAN框架及其试验台的使用它。

4.3。加强统计协议识别

之前的相关工作研究,SPID算法被认定为最佳拟合QoSiLAN框架,因为它满足的需求有针对性的环境。重量轻,精度高,使协议识别和应用载荷识别同时,即使对于加密或压缩交通。相关的研究工作,第一次测试后SPID算法被选为适当的基础。发布实现评估是不实现的性能和内存使用,需要重新实现。此外,实验室测试表明,SPID性能并不像预期的那么好。因此,所有措施和参数进行评估和优化。此外,这些措施是重新配置和额外的开发和测试后,找到一个更好的测量配置QoSiLAN框架评估试验台。完全被称为eSPID再造工程算法。eSPID的实现是用c++编写使用libpcap / winpcap API接口(61年,62年]。

eSPID评估找到最好的配置进行了测量和算法使用一组3135年来自17个不同的协议。评估流的设置记录的网页浏览和应用程序使用不同的使用场景下,覆盖不同的协议行为同样的协议。在开发过程中算法的微调,不同措施分别进行测试,以验证他们的性能和实用性的一整套措施。

4.4。统计基于类的带宽预测

SCBP算法开发的动机有一个简单的和轻量级算法计算复杂度较低。经过文献研究和调查的实际流量主要视频和音频流媒体门户网站发现文学最先进的解决方案不处理明确现在互联网流媒体流量的特点。出于这个原因,SCBP算法设计从实际观察流之前需要一个分类和讨论应该被应用之前通过案件处理。特别是,传播的前十秒被发现对整体转让行为的重要意义。依赖于前十秒传输行为的特点,系统偏离预期的结果可能被发现。因此,强化评价的分类结果进行了优化使用每个类的个体修正因素。此外,不同的优化方法相比,并行计算和随访发现最好的优化设置预测结果。SCBP的所有评估进行与实际网络流量从常见的网络电视机,IPTV,网络广播和点播平台,位于德国、英国、法国和美国。根据图进行了评价11在主机1。主机1是使用100 baset以太网连接互联网网关,它提供了进入大学的应用科学Mittelhessen (THM)的互联网连接。SCBP的实现是用便携式c++使用libpcap / winpcap API接口(61年,62年]。流是自动识别使用eSPID算法(15)根据部分所讨论的算法和分类2.2。只有流最小传输时间60年代被包括在评估,导致一组463个样本的大小。这允许我们得到重要的平均带宽消耗值60年代第一(为每个流)。()值作为参考和用于验证预测精度10秒后()。

4.5。为当地的区域网络QoS信号传输层协议

QSLP-LAN设计经过密集的文学研究和最先进的互联网协议规范的调查。最新的IETF建议随访非常严格指定相应的新协议小说QoSiLAN QoS的模型。评估还包括一个关键的定量分析视图在IETF的NSIS规范和它引起的开销在分布式场景。用c++编写的NSIS-based QSLP-LAN实现使用ACE ACE-Wrapper轻量级通信框架,便携式多线程和套接字通信支持。

QSLP-LAN是评估试验台内呈现在图8。在基于Windows主机通信测试,以及启用了dd - wrt路由器。Wireshark - (65年)和Tcpdump-tools (66年)被用来检查和分析信号数据。QSLP-LAN也间接地评估在治安和允许控制的评价函数,提出了部分2.5。3。此外,分析评价了使用数学计算和预测微软Excel的帮助下67年)应用程序。

4.6。治安和允许控制

治安和允许控制算法设计根据最佳实践发现在文学和现有的系统。文学研究有助于识别关键零部件和选择适当的方法。算法的具体实现是由用人的特点设计不同的QoSiLAN框架的模块和有效地使用它们。治安和允许控制模块是用c++写的使用API来访问Microsoft Windows的所有其他模块和另外交通控制API (68年)和Linux netfilter-tc (68年主动交通管理和控制的工具。意识到使用本地套接字通信intermodule沟通。

治安和允许控制评估显示整个QoSiLAN框架的集成,它的行为,个人关键组件之间的交互。因此,评估使用完整的场景,如图8。一个完整的资源预约过程被选中,在重载情况下驱动网络QoS退化的应用程序流的QoS要求。评价设置也是为了评估MBAC和警务算法以示范的方式。

5。结果与讨论

真正的试验台的评估进行了上网本主机,连接使用IEEE 802.11 g和IEEE 802.3 100 - baset以太网链接,如图12。提出了场景包括四个无线主机,两个固定线主机,访问点,一个开关,和一个路由器,提供互联网连接。

5.1。QoS承认控制和监管

评估QoSiLAN的概念框架和其入学和警务算法的有效性,图中所示的场景12被配置为防过载的网络系统在临界情况下。此外,混合inter-access-medium QoS的特点,每链路带宽的预订,单工/双工处理在这个示例中所示。显示QoS的有效性的方法,图13带宽冲突场景的描绘了一个直接比较有和没有启用QoS。

5.1.1。QoSiLAN框架评估

QoSiLAN的QoS的有效性的方法保留带宽流量控制局域网内合作如图13。

这个比较评估试验台如图中被处决12。主机,主机2,主机5请求TCP流和8从主机3 Mbps。在图(13日)结果,没有QoS配置,而在图13 (b)结果生成启用了QoSiLAN的QoS功能和要求的所有流。所有流的带宽需求3 Mbps。因为他们都分享相同的访问介质,这是评估能力为20.6 Mbps带宽冲突发生在之前所有流都同时运行。在图13 (b)QoSiLAN,冲突解决,检测获得,因此不承认的预订请求流3。因此,它限制了流3 - 3 Mbps。首先,主机请求流1和可以开始没有干扰。20年代后主机2请求流。自从访问介质容量不超过两种场景中,没有发生问题。直到时间点上的主要区别是可见的影响交通牛头刨床、内方差的带宽消耗。在40年代主机5请求流3。图(13日)2,表明这种危害的传播流股流的剩余带宽3,现在。还在传输流1的影响和干扰。图13 (b)显示了QoSiLAN方法的影响,开始流3不伤害其他流的传播。只有在开始流3有一个短的扰动流2直到交通牛头刨床在主机5应用经过20包的流量识别和鉴定。

整个QoSiLAN框架也评估使用试验台,如图12。那里,主机4被设置为QoSiLAN经理。表2中显示了一个表格视图上执行的操作的评估。

开始前的评估、主机4已经执行了LLTD映射过程和评估无线连接的TCP吞吐量从无线主机3到其他无线主机1。这是一个现实的吞吐量为IEEE 802.11 g连接两个节点连接到同一个无线访问点,由于单纯形介质性质的访问。从固定主机测试吞吐量6无线主机1测量20.6 Mbps。

固定主机之间的最大TCP吞吐量4和主机6测试87.7 Mbps。拥堵免费网络条件下进行测试和密切的物理链路无线主机,使用iperf TCP和UDP带宽性能测量工具(10]。一开始,网络处于闲置状态。对我们的评价,主机1开始请求视频(1)流从主机4平均带宽8 Mbps,如图14。经过20包eSPID模块确定流型为视频和10 s后平均输出带宽流1的预测8.0 Mbps。接纳控制算法决定承认预订,因为它是愤怒的链路容量的80%无线连接的d QM发起QoS信号,建议所有无线主机塑造他们外向交通其他无线主机剩余带宽。20年代后开始,主机2还请求TCP数据流(2)从主机3的数据率2 Mbps,预测了。这条小溪并不确定为音频/视频流,因此没有开始预订。流的带宽预测2 ()小于剩余带宽从而导致没有QoS问题。尽管这个流没有预订请求,QM了解当前带宽占领。

现在,两个流并行运行没有任何干扰或干扰。当主机5还请求2.1 Mbps TCP流量(3)流27年代开始后,无线连接能力超过和流1是干扰明显,如图14。这种情况是一个非托管状态,不应用QoS。这种情况持续6 s。当主机3检测重要的输出流量,它对其数量通知QM。QM检测到冲突,建议所有无线主机塑造他们外向交通其他无线目标500 Kbps。这发生在第二个33,应用新政策。现在,QoS保护流1再次改编和流返回所需的吞吐量水平。以外的目标无线连接D 1 Mbit的成形极限是沟通。一旦这项新政策由主机,应用流的吞吐量1恢复到理想状态,如图14。同时,视频从主机4举办6(4)流检测到。因为没有预订应用于A和B的链接预订承认,不影响其他预订。这个新的预订也不通报无线主机,因为路径的瓶颈带宽无线主机到主机6低于剩余带宽链接b .主机上6没有限制主机4,由于双工以太网链接和毫无保留的性质应用在那个方向。此外,没有必要以太网保留无线通信节点,因为他们即将离任的交通限制低于一个以太网链接。主机4限制了其输出流量比流4其他流根据监管规定。表3显示了塑造政策应用的最后评价,当所有的预订状态是活跃的。可以看到,所有主机接收个人政策,根据他们的位置在网络。这样perlink预订状态执行。

5.1.2中。冲突管理

关键的情况发生,如果没有足够的可用资源的局域网。在这种情况下,允许控制函数决定三个流量优先级:(我)一般的互联网接入(低优先级);(2)AV-streaming / IPTV(优先);(3)VoIP / IP电话(最高优先级)。在两个矛盾的预订请求的情况下,先到先得的政策。最后的冲突的请求被拒绝,除非它属于一个更高的优先考虑交通类。如果一个更高的优先请求承认,QH拥有较低的一个与拆除通知请求为其预订状态,在形式的QoSiLAN_RESERVE消息设置了眼泪标志。网络中的所有其他QH也通知删除较低优先预订状态,建立较高的一个。这使得QH通知用户关于QoS运行服务的损失。

5.1.3。限制

自从QoSiLAN方法依赖于客户的支持,最可能的原因限制了框架的有效性是由缺乏QoSiLAN支持主机:(我)一个主机,在缺乏QoSiLAN支持下,可以由相应的主机管理。在这种情况下,如果发送方不是QoSiLAN意识到,代表,traffic-receiver可能告诉QM所需的资源。这两个数据都不QoSiLAN意识到,但它们之间的网关发现实时交通;QM可以开始预订请求代表,根据匹配的政策。这是一个可能的情况下,如果一个节点属于局域网和不是QoSiLAN意识到,和外面的记者主机位于局域网。在这种情况下QoSiLAN意识到网关可能检测资源预订的需要,因为它是主机之间的路径的一部分。(2)两个主机,缺乏QoSiLAN支持,局域网内彼此沟通会导致失控和未知的局域网流量。这可能损害其他主机的通信,因为有一种方法既不禁止交通也不甚至知识的交换网络。因此,局域网内部两个主机之间的通信不支持QoSiLAN管理员必须避免。(3)数据流量,或主机,LLTD不定位的协议会导致QoSiLAN限制带宽,在预订的情况下,网络不宽,每个链接。由于数据路径在局域网的拓扑结构并不是起源于QM,预订必须在整个局域网的所有物理链接。这可能会降低网络的整体性能。此外,QM计算网络中保留能力和照顾储备不超过可用的资源。它有最小带宽网络中所有主机的能力来启用应用程序至少尽力服务信号。

5.2。QoS信令协议

这一部分评估数量,协议的可伸缩性和性能。一个典型QoSiLAN_RESERVE消息长度为124字节,包括UDP, IPv4,要点标题。要点消息头的大小12字节。要点NSLP数据头有4个字节的长度。依据负载由一个消息的QoS,始于一个QoS NSLP头长度为4个字节,其次是QoS对象。所有QoS对象从一个2字节常见的头开始。的最小大小是4个字节,另外32位字段表示的长度参数字节2头QoS常见的对象。这些工匠们,EpochID刷新周期,绑定会话ID, QSpec。所有标题都列在表的大小4。QSpec包含QSpec对象与一个共同QSpec头开始。QSpec对象从一个4字节参数头开始,紧随其后的是对象的有效载荷头。这些是TMOD-1,过度治疗和RPP-IPv4。头给了总消息长度的总和116字节,表中列出4。

QoSiLAN_Response消息大小32字节,表中列出5。INFO_SPEC对象由一个4字节共同头和4字节ESI,携带的IPv4地址消息源。对于网络中的每台主机,QM必须生成一个消息中的每个QH局域网,从而导致网络请求消息负载()、QM生成的定义 在那里,描述了主机和的数量请求和的大小吗响应消息的大小,分别。的消息和QM本身不是路由到网络,因此网络负载无关。图15显示了拟议协议的可伸缩性问题。它显示了生成的消息数量的图表,在一个图像的数据量,扩展网络中主机的数量。可以看到,已经25网络中的主机造成超过129024字节的交通被1152条消息发送的网络会话建立单个QoSiLAN预订。1 MB马克了68主机造成8978条消息。213台主机生成的数量大约10 MB的流量使用89888条消息。超过10亿与709台主机局域网所需信息,生成112283136个字节的数据。

QSLP-LAN设计遵循最新的IETF建议新的信令协议。自从QoSiLAN方法设计只对小型网络不超过25个主机,消息的数量和数据用于信号不被视为相关系统。正如所料,信号工作合作方式是非常高的。总之,评价凭证,需要信号过程的重新设计的高可扩展性的要求。一个方法来减少消息的数量和需要的数据量会影响个人政策信息打包一主机到一个消息,使用的最大路径MTU转移。更简约,专有信息设计启用压缩后将大大节省信号资源。例如,QoSiLAN_Request消息可以被剥夺83字节而不是136字节,当删除所有结构性NSIS信息,只保留必要的数据,没有数据压缩。这是减少约。39%。当使用MTU大小为1400字节,16日消息将放入一个包。 As depicted in Figure15,需要的数据量与709年建立在网络QoS状态节点就会减少从112283136字节到45493248字节,这是一个减少59%。消息的数量将从1002528年到59472年下降了94%。25-node网络消息的数量将从1152减少到39,需要的数据量将减少的数量从105984字节到41864字节。

5.3。统计基于类的带宽预测

评价了校准算法并验证其准确性。提高这部分的可读性、缩写提供了一个紧凑的概述关于最重要的缩写。所有与真实网络流量评估进行了常见的网络电视机,IPTV,网络广播和点播平台,位于德国、英国、法国和美国。根据图进行了评价11在主机6。流是自动识别使用eSPID算法(15)根据部分所讨论的算法和分类2.2。所有流的最小传输时间60年代。这允许我们得到重要的平均带宽消耗值60年代第一()。这个值作为参考和用于验证预测精度10秒后(): 其他重要措施的预测命中率(PHR),平均预测精度比(MPAR)和高估率(OER):(我)预测命中率指定数量的预测,在的范围,如百分比。这个范围被指定为消费者媒体流量预测过滤不可接受的异常值。(2)平均预测精度比指定的平均预测精度对所有样本。通过QoSiLAN保留自预测引起网络阻塞,平均预测精度比揭示了网络阻塞平均。(3)汇率高估指定数量的预测精度比在百分比。QoS关键的应用程序,这是一个重要的措施,因为它反映了QoS保证概率预测算法配置可以实现。1442年评估一组的使用监控媒体流。所有这些参数都是评估整个流设置类少(CL)和每个类单独基于类(CB)。的值(3)是优化这三个措施分别为优化找到最好的方法中定义如下:(我)的值预测命中率是最大的预测命中率的评估(3),获得结果的最大数量在可接受的范围内。(2)MPHR,价值评估给(3)导致平均1,它反映了最佳意味着网络阻塞/利用率。(3)QoS优化的价值评估导致(3)90%的平均汇率高估,确保最低90%的QoS保证。找到最好的优化配置是具有挑战性的。首先,平均预测精度比应该接近1,以确保最好的网络利用率。这将反映在传统计算误差的均方根误差(RMSE)。第二,在同一时间结果应符合可接受的范围内。第三,自QoS是很重要的,尽可能多的结果应该大于1。找到最好的优化方面,满足所有这些需求同时,欧几里得距离(),如图所示 它考虑了所有三个参数并提供最低值,它反映了最佳匹配算法配置。在图16 (d)一个较小的值显示出更好的性能,考虑到三个措施MPAR,预测命中率,OER。表6概述不同的配置的成果。在那里,还中值()和平均精度(列出)值,使第一次评估结果。虽然精度的平均值强调网络利用率、平均中位数精度值给出了一个指示值的分布。数据(16日)- - - - - -16 (c)概述了三种不同的优化方面,而图16 (d)显示了欧氏距离计算后的结果,它反映了以往的组合。在图(16日)高估率优化,目标的值为1,表明平均估计(我)和CLPHR方面表现最好的。CBQoS执行只有在第三位一起CLQoS方面。在图16 (b)平均预测精度比结果与目标的值为1,表明最优CLMPAR和CBMPAR方面,正如所料,但CBQoS方面执行下一个最好的。结果在图预测命中率方面16 (c)展示的最佳性能CBPHR CBQoS结果,应靠近1是最好的。这是有趣的,表明预测命中率没有类的优化不能提供平均比率比0.77。基于类的方法给出了一个更好的密度结果在可接受的范围内。欧氏距离评估图16 (d)说明了利用CBQoS方法不执行的所有类别,但集体所有优化方面显示了最佳性能。

统计预测算法使用基于类的带宽CBQoS优化配置是最好证明执行预测带宽需求相对长期的60年代。第一个视图没有阶级的结果也很好看和执行一些配置类似于基于类的方法或更好。最后,欧几里得距离比较图16 (d)揭示CBQoS优化方法的优势,因为它带来的偏差结果考虑,结合不同的措施。同时,我们显示,呈现在图16,100%的预测精度与误差最小不可取,因为它导致低估概率高于,例如,一个QoS优化情况。一般来说,它更重要的媒体流,如果underprovisioned他们的资源,因为他们没有得到适当的保护从拥堵。相比之下,阻止更多的资源比需要的是整体网络性能和利用率的关键。应用QoS,有点高估资源也被认为是积极的,因为这允许流prebuffer更快的接收器,从而带来更多的鲁棒性与网络性能的可变性和提供了更好的流隔离干扰流量和拥塞。

6。结论

在本文中,我们提出并评估了QoSiLAN首次在其整体框架。不同的交互关键技术,使基于链接的资源预订自治警察和承认控制局域网的QoS,显示。QoSiLAN承认控制和警务算法是为了照顾不是阻止比需要更多的资源在网络,通过允许动态反应在保留侵犯和网络自主拥挤在一个适当的方式。QoSiLAN框架提出了一个有效的方法保留带宽对个人连接在局域网网络的QoS援助,因此为非托管网络提供自我组织QoS。接纳控制和监管功能QM QH信息利用拓扑映射和流量分析和报告的决策管理局域网的资源效率。新SCBP算法提出了连同详细评估优化的最佳QoSiLAN框架内的资源预测性能。评估表明,QoS可靠地检测到冲突和解决方案是一个自治的方式执行。小说QoSiLAN QoS模型,旨在加强cross-access-technology带宽预订通过协作性质的交通塑造没有网络使用专用QSLP-LAN援助协议,评估中被证明。QoSiLAN框架是一个轻量级的方式可实现的。它不依赖于网络的支持,但在主机合作。 In addition, not all hosts in the network need to support the framework essentially. For a proper operation, the support by at least one of the communication parties within the LAN is required, if the router is QoSiLAN aware. Traffic sources like Media-NAS devices and the Internet router may implement the framework preferably to allow for an optimised operation. This makes the QoSiLAN framework easy to implement and to be deployable in realistic scenarios. The autonomous configuration and operation features qualify the framework for nonexpert deployment and application.

缩写

OER:	汇率高估
我:	意思是估计
PHR:	预测命中率
MPAR:	平均预测精度比
CBQoS:	基于类的服务质量
CBPHR:	基于类的预测命中率
CBMPAR:	基于类的平均预测精度比
CLQoS:	类的服务质量
CLPHR:	类少预测命中率
CLMPAR:	类平均预测精度比少。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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