分組交換網(wǎng)絡(luò)中擁塞率的計算.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)視頻和流媒體等應(yīng)用的逐漸普及，用戶對帶寬的需求日益增加?；诙郥CP流的高帶寬需求應(yīng)用大量擠占網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響網(wǎng)頁瀏覽和電子郵件等低數(shù)據(jù)量應(yīng)用的體驗。如何在不過度限制高帶寬需求應(yīng)用的前提下，有效改善低數(shù)據(jù)量應(yīng)用的體驗，成為目前分組交換網(wǎng)絡(luò)亟待解決的問題?；诰W(wǎng)絡(luò)擁塞量收費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)計費(fèi)策略是該問題的一種可行的解決方法。其基本思想是在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時按照用戶所造成的擁塞量來對用戶進(jìn)行收費(fèi)。隨著近年來ECN、Re-ECN機(jī)制的提出，統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)

2、擁塞量并適時地反饋給用戶這一需求得以滿足，這為基于擁塞量的收費(fèi)策略提供的實現(xiàn)基礎(chǔ)。但是目前對于這種計費(fèi)機(jī)制的研究還停留在定性分析上。如何定量的計算單位時間內(nèi)用戶產(chǎn)生的擁塞量，以及如何建立用戶行為與其產(chǎn)生的擁塞量之間的關(guān)系還是一個有待解決的問題。定量計算單位時間內(nèi)用戶產(chǎn)生的擁塞量對于運(yùn)營商來說可以預(yù)計網(wǎng)絡(luò)擁塞情況并合理定價，對于用戶來說可以預(yù)估自己的支出。
　　擁塞率是指單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中被標(biāo)記的TCP數(shù)據(jù)包的個數(shù)。本文針對單擁塞點網(wǎng)

3、絡(luò)和多擁塞點網(wǎng)絡(luò)分別求解了擁塞率。
　　首先，本文對單擁塞點網(wǎng)絡(luò)中用戶的行為進(jìn)行了建模，并證明了在該模型下單擁塞點網(wǎng)絡(luò)瓶頸鏈路中的應(yīng)用個數(shù)的分布符合M/M/1隊列模型。同時，本文通過TCP閉環(huán)反饋模型，推導(dǎo)出了單擁塞點網(wǎng)絡(luò)中TCP流數(shù)與數(shù)據(jù)包標(biāo)記率關(guān)系的閉式表達(dá)式，并根據(jù)仿真將其近似為線性關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，我們推導(dǎo)出了擁塞率與用戶行為之間的關(guān)系。
　　其次，本文對多擁塞點網(wǎng)絡(luò)的TCP穩(wěn)態(tài)行為進(jìn)行了建模。在模型中，我們用一組非

4、線性方程組刻畫網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并依此求解出了多擁塞點網(wǎng)絡(luò)中的擁塞率。此外，我們選用不同的迭代方法對此非線性方程組求解，并給出了求解的時耗與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的關(guān)系。
　　再次，針對多擁塞點網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于分析的問題，將TCP流數(shù)改變對網(wǎng)絡(luò)中隊列長度的影響分為直接影響、二階影響與高階影響。在此基礎(chǔ)上，提出“等效流數(shù)法”，將多擁塞點問題轉(zhuǎn)化為多個相互關(guān)聯(lián)的單擁塞點問題，并證明了TCP流數(shù)改變對隊列長度的直接影響與二階影響的大小均與原隊列長度正