基于微分流量模型的路由器隊(duì)列控制研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文摘 要隨著 I n t e r n e t 的飛速發(fā)展，由于竟?fàn)幘W(wǎng)絡(luò)資源而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題越來越嚴(yán)重。 在路 由器等交換設(shè)備上應(yīng)用有效的隊(duì)列管理算法對于提高網(wǎng)絡(luò)性能來說顯得愈發(fā)重要。 近年來， 各類多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的應(yīng)用不斷拓展， 對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难訒r(shí)和抖動提 出了更高的要求 。 隊(duì)列的長度及其變化是影響網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)和抖動的重要因素， 使用有效的方法對隊(duì)列的長度進(jìn)行控制并降低隊(duì)列長度的變化幅度和范圍，是控制延時(shí)和抖動問題的關(guān)鍵.

2、由于端到端的擁塞控制作用有限，I E T F推薦在路 由器上使用主動隊(duì)列管理( A Q M)技術(shù)與 T C P 擁塞控制相配合來避免擁塞，并推薦 R E D作為候選算法。R E D 算法目 前已 經(jīng)成為使用最為廣泛的主動隊(duì)列管理算法。由于缺少系統(tǒng)性的理論和分析， 調(diào)整 R E D算法的參數(shù)十分困難。 不合適的參數(shù)配置將導(dǎo)致 R E D算法的性能比單純的隊(duì)尾丟棄的性能更差。本文在分析 T C P 流量控制微分方程模型的基礎(chǔ)上， 提出一種新

3、的隊(duì)列波動分析方法。 將 R E D隊(duì)列管理看作一種擾動作用下的單位反饋控制系統(tǒng)，將期望隊(duì)長作為系統(tǒng)的輸入， 即時(shí)隊(duì)長作為系統(tǒng)的輸出， 將隊(duì)列的波動， 即期望隊(duì)長和即時(shí)隊(duì)長之差作為系統(tǒng)的誤差，對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)行分析。分析結(jié)果認(rèn)為 R E D算法分組丟棄函數(shù)的斜率對隊(duì)列的波動有較大影響。 針對以窗口控制機(jī)制為核心的流量模型無法對 U D P流量的變化進(jìn)行描述的問題，本文在路由器隊(duì)列長度變化中加入 U D P 流量的影響， 建立了T C

4、P 和 U D P 混合流量的隨機(jī)微分方程模型，實(shí)現(xiàn)了對原有 T C P微分流量模型的擴(kuò)展。通過求解路由 器在穩(wěn)定狀態(tài)下的分組丟棄概率，改進(jìn)了原有基于 T C P流的 R E D隊(duì)長控制方法，使之能適用于 T C P和U D P 的混合流的隊(duì)長控制。本文使用 N S 2 作為網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺， 對研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:穩(wěn)定狀態(tài)下，在路由器上進(jìn)行 R E D隊(duì)列控制時(shí)，適當(dāng)調(diào)整分組丟棄函數(shù)的 斜率， 將顯著降低隊(duì) 列的

5、抖動。 另一方面， 改進(jìn)后的面向T C P 和U D P 棍合流的R E D隊(duì)列長度控制方法對于 T C P以 及 T C P 和 U D P 的混合流均具有較好的適應(yīng)性， 采用該方法可以使得路由器的實(shí)際隊(duì)列長度保持在期望控制隊(duì)列長度附近波動。關(guān)鍵字:隊(duì)列控制;流I t模型:穩(wěn)態(tài)誤差; R E D ;延時(shí): 抖動: N S 2碩士學(xué)位論文t h e m i x t u r e f l o w s o f T C P a n d

6、 U D P . U s i n g t h i s m e t h o d c o u l d m a k e a c t u a l r o u t e rq u e u e l e n g t h k e e p i n g o n f l u c t u a t i n g a r o u n d t h e v i c i n i t y o f e x p e c t e d q u e