[发明专利]基于自适应阈值机制的网络控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机网络拥塞的控制方法，特别是涉及一种路由器队列管理和拥塞控制的方法。

背景技术

拥塞控制已经成为网络服务质量不可或缺的保障。端到端的TCP拥塞控制根据反馈信息，调整源端的发送速率。但仅仅依靠端到端的控制很难提供良好的服务质量保证，必须引入基于中间节点的拥塞控制。拥塞控制能够提前检测到拥塞的发生，采取一定的措施来缓减拥塞，并产生拥塞反馈信息使源端采取措施避免拥塞恶化。在路由器上采用主动队列管理机制AQM作为拥塞控制手段，其中，随机早期检测RED算法是一种推荐的AQM算法。RED在路由器上监控数据包的平均排队长度，发现拥塞迫近后，随机地主动标记或丢弃数据包来告知源端降低发送速率。RED在满队列前用概率机制提前丢弃分组，从而解决了满队列问题；并使用平均队长而不是即时队长来调整丢弃概率，可以尽可能地吸收短暂突发流。

RED的有效性已经过了一系列实践的验证，但由于RED的参数缺乏自适应性，给网络性能带来了诸多不利影响：

1.RED的性能敏感于参数的设置，使得很难找到适应动态环境的参数，并且参数的微小变化会给网络性能带来很大影响；

2.RED的性能敏感于竞争源/流的数目；

3.RED的性能敏感于包的大小；

4.当负载等网络环境突变时，原本适应的参数可能不再适应新环境，缓存队列出现较大振荡，给系统带来不利影响。

为了避免上述RED参数的敏感性带来问题，产生了很多非RED策略：同时，也基于RED的内核进行了改进，这些非RED策略缓解了参数设置的敏感性，增强了系统的鲁棒性，但其参数的自适应调整的滞后较大，对队列的控制力度并未得到加强。

因此，在网络拥塞的控制中，实现参数阈值在线的自适应调整是现有技术中有待解决的问题。

发明内容

为了能够在复杂多变的网络环境下增强对队列的控制，有效控制网络拥挤的情况，本发明基于RED内核提出了一种基于自适应阈值机制的网络控制方法(简称ATRED)。

根据上述需解决的问题设计了一种能够在线调整最小阈值min_th和最大阈值max_th的基于RED的自适应的主动队列管理算法ATRED。该发明依次含有如下步骤：

(1)参数定义和初始化：w_q为计算平均队长时所用的权值；p_max为最大丢弃概率；count代表连续成功传输的分组数，初始值为-1；q_avg代表平均队长，初始值为0；min_th表示最小阈值；max_th表示最大阈值；

(2)在路由器建立一个ATRED方法的控制器；

(3)当新分组到来时，如果此时队列为空，则执行步骤(4)；否则执行步骤(5)；

(₄)计算平均队长：q_avg＝(1-w_q)^m×q_avg；并将当前时间设为队列为空的起始时间q_time＝time；其中，m代表空队列持续的时间，m＝f(time-q_time)；

(5)计算平均队长：q_avg＝(1-w_q)q_avg+w_q×q；

(6)更新阈值：

minth(t)=minth(t-T)+α(qmax-1βqavg(t-T)),]]>