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随着宽带移动通信网络的发展,基于宽带的整合型家庭业务,如个人电脑上网业务、数字电话提供的语音VoIP业务、视频电话业务等,开始步入家庭生活。家庭网关作为连接内部家庭网络与外部核心网络的关键设备,是宽带业务与家庭之间的关键纽带。但是,由于业务自身的特性,家庭用户对其提供的服务效果有着不同的要求。例如在网络资源紧张情况下,家庭用户希望VoIP业务的服务质量能优先得到保证。
为了有效的利用家庭网络资源,保障敏感业务流的服务质量,本文在分析现有相关技术的基础上,设计与实现了一套基于优先级的业务流管理系统。该系统主要包括两个部分,数据包处理功能,通信与控制功能。
(1)数据包处理功能的设计与实现该功能是系统的核心部分。本文在系统分析了现有区分服务技术的基础上,结合Netfilter架构和业务流识别技术,设计与实现了数据包处理功能。该功能包括业务流感知模块、业务流识别与分类模块、业务流跟踪模块以及基于优先级的调度模块。
当业务流到达系统时,首先将对业务流的类型进行感知。为了提高感知的正确性,系统采用了通用识别技术、深度包检测技术以及业务流行为分析技术。同时,系统采用了优先级队列机制来实现业务流的区分服务。为了防止高优先级业务过多的占用网关资源,该系统对优先级队列的调度机制进行了修改,使得系统对每个队列实现按比例处理。在大量存在高优先级业务时,保证了低优先级业务也能占用到网关的转发资源,提高了系统的公平性。
(2)通信与控制功能的设计与实现操作友好性是评价系统的一个关键因素。因此,为了提高系统的友好性,提高使用者对系统的体验,本文设计与实现了通信与控制功能。该部分主要包括通信模块、用户控制模块。
在分析与对比Linux各种通信机制的基础上,系统采用ioctl技术实现用户空间信息与Linux内核空间信息的交互。为了让系统正确传递信息,本文设计了各种消息信令使得系统能够准确提供诸如业务流信息,连接终端信息等信息。该技术使得通信模块的结构清晰,功能分工明确,方便将来系统的扩展。用户控制模块为用户提供了一个系统与用户之间信息互动的平台。该平台的使用方便了用户的操作,提高了系统的友好性。
本文对所实现的业务流管理系统进行了功能测试,验证了该系统的有效性。