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IP业务的多样化和快速增长已成为一个不争的事实。因此,IP QoS便成为了当前网络基础研究的一个重点,也是未来IP网络发展的一项关键技术。IP QoS的目的是为用户提供端到端的服务质量保证,而从根本上讲,端到端的QoS则是由相应路由上每一跳的QoS特性所决定的,本文设计了一个DiffServ体系结构中单节点的QoS解决方案,它实现了流量控制、拥塞避免和公平调度三个主要功能,并且可以提供带宽保证和满足实时业务的低时延、抵抖动要求,整个设计简称为QoS排队器。
本文首先分析了目前已经提出的提供IP QoS保证的一些机制、策略和相关算法。例如队列管理(拥塞避免)和队列调度等,然后用OPNET对这些QoS策略进行了仿真分析,并特别对RED/WRED算法的参数选择做了详细讨论。通过对目前的QoS技术的对比分析,确定采用CAR进行流量控制和保证带宽颗粒度为1Mbps,采用RED/WRED进行拥塞控制和防止全局同步、采用为实时业务提供优先队列来满足其低时延低抖动的要求、采用CBWFQ保证带宽分配的公平性和提供最小带宽保障。最后提出一种适于硬件实现的QoS排队器结构,并采用VHDL语言以及层次化设计方法在Xilinx ISE4.1中完成了全部设计,该排队器具备灵活的参数可配置能力和一定的可扩展性。提出了一个相应的QoS排队器的FPGA测试方案,对测试结果的分析表明该QoS排队器基本满足了设计要求。