[发明专利]一种基于二阶最优模型和自适应计算的路由器主动队列管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于二阶最优模型和自适应计算的路由器主动队列管理方法。

背景技术

实践证明，在网络中大部分业务流为响应性流的情况下，TCP端到端拥塞控制机制能够有效地防止拥塞崩溃现象的发生。然而，在网络拥塞的情况下，非响应性流(如UDP流)并不会降低其发送速率来响应拥塞，从而侵占更多的网络带宽，造成拥塞长时间得不到解除。因此，传统的端到端拥塞控制机制在公平性、延时和丢包率保证以及发生拥塞后恢复正常的响应性等问题上效率低下，更不用说提供网络服务质量的支持。为解决这些问题，主动队列管理(ActiveQueue Management，AQM)被推荐部署在网络中间节点来增强端到端拥塞控制。

AQM的主要技术目标包括如下四个方面：(1)降低路由器的分组丢失率；(2)提供高吞吐量和低延时及延时抖动；(3)增强算法鲁棒性和响应性；(4)简单、有效，扩展性好，能部署到实际网络中。

在现有的AQM方法中，链路的拥塞通常通过队列长度、业务流的输入速率等拥塞测度来估计。(平均)队列长度被广泛用于RED及其变种算法。一些研究者们从理论分析和仿真实验两个方面对RED算法进行了性能评价。几乎所有的研究表明RED在参数配置方面存在严重的缺陷。针对这些不足，Floyd和其它的研究者们在RED参数配置方面做出了很多的努力，提出了gentle-RED，ARED和SRED等算法。不幸的是，这些针对RED参数配置问题所提出来的算法本身也存在这方面的问题，而且在特定的网络环境下仍然会出现严重的队列震荡，造成低吞吐量和高排队延时。Hollot依据TCP动态非线性流量模型的启发为AQM设计了PI控制器，但PI控制器的概率调节过分依赖于缓存，并存在响应性能差的缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于二阶最优模型和自适应计算的路由器主动队列管理方法。本发明非常适用于网络时变特性特点，并且响应性能好。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括如下步骤：

在路由器上建立一个自适应的比例控制器；

测量路由器的分组丢失率；

根据路由器分组丢失率计算路由器的加权平均分组丢失率；

根据路由器的加权平均分组丢失率计算路由器的分组丢弃概率，根据分组丢弃概率丢弃分组。

上述的基于二阶最优模型和自适应计算的路由器主动队列管理方法中，所述路由器的分组丢失率为：

l(k)=Σi=k-M+1kD(i)Σi=k-M+1MA(i)]]>

上式中l(k)为第k次的分组丢失率，它是第k次的分组丢失率等于前M个测量周期时间内被丢失的数据总量与到达的数据总量的比值；D(i)为第i个周期丢失的数据包的个数；A(i)为第i个周期到达的数据包的个数。

上述的基于二阶最优模型和自适应计算的路由器主动队列管理方法中，所述路由器的加权平均分组丢失率为：

l(k)＝w*l(k-1)+(1-w)*l(k)

上式中w是加权系数。

上述的基于二阶最优模型和自适应计算的路由器主动队列管理方法，所述路由器的分组丢弃概率为：

p(t)＝l(k)+γ(·)(q(t)-q₀)

q(t)为路由器当前的缓冲队列长度；q₀为预先设定的目标队列长度；γ(·)为比例控制参数。