一种基于平均队列改进的RED网络拥塞算法

一种基于平均队列改进的RED网络拥塞算法《冶金自动,I,E)2008年s2 一种基于平均队列改进的RED网络拥塞算法冯志威 (太原科技大学电子信息工程学院。山西太原030024) 摘要：在lIED网络拥塞算法中平均队列长度很大一部分依赖于网络中的负载，若负载较轻，则平均队列长度接近于最小队列，并且系统处于不稳定状态。为了解决上述同题，提出一种改善的RED算法，通过检查平均队列长度的变化来决定RED是更激进还是更保守，即是丢弃更多的包还是选择减少丢包的数量，从而尽量保持平均队列的长度的变健在阅值k和k之问。关麓葡：RED算法；平均队列...

《冶金自动,I,E)2008年s2 一种基于平均队列改进的RED网络拥塞算法冯志威 (太原科技大学电子信息工程学院。山西太原030024) 摘要：在lIED网络拥塞算法中平均队列长度很大一部分依赖于网络中的负载，若负载较轻，则平均队列长度接近于最小队列，并且系统处于不稳定状态。为了解决上述同题，提出一种改善的RED算法，通过检查平均队列长度的变化来决定RED是更激进还是更保守，即是丢弃更多的包还是选择减少丢包的数量，从而尽量保持平均队列的长度的变健在阅值k和k之问。关麓葡：RED算法；平均队列长度；丢包率；阈值 O引言随着ADSL，VDSL，光纤到户等新型宽带网技术的成熟和大力推广，用户对于网络的实时、多媒体应用的需求不断提高，网络通信流量也急剧增加。而与此同时，通信网络的主要构成部分·—一路由交换设备的速度只提升了十几倍，远远跟不上需求的增长，结果造成严重的网络堵塞，网络传输能力大幅下降，甚至发生通信中断(死锁)。为了达到QOS的性能指标，为了保障现有通信网络安全可靠地运行，必须制定一种合理的拥塞控制算法来平衡和疏导用户的资源需求与网络数据流量‘11。拥塞控制算法研究的目的是解决拥塞。目前使用最多的算法是队尾丢弃(Droptail)算法和 RED网络拥塞算法，通过重点分析RED网络拥塞算法的优缺点，推出一种新算法，该算法在处理网络传输中包的丢失率和吞吐量的公平性上比其他方法更合理，效果更好，使用价值更大。 1 Droptm'i算法队尾丢弃(Droptail)算法的基本思想是：数据包到达路由器后，需要在不同的输出端口缓冲区中进行排队，将该缓冲区的容量设置足够大，这样当网络发生拥塞的时候，所有新到达又来不及处理的数据包都会保存在缓冲区中，当系统空闲时再来处理这些保存起来的数据包。当网络持续拥塞时，缓冲区将会被填满，所有新到达的数据包将被丢弃。当发送方TCP 检测到有数据包被丢弃时就会降低数据发送速率，直到拥塞消除[2]。虽然Droptail算法在当前的Intemet上得到了广泛的应用，但存在三个严重缺陷：持续满队列、业务流全局同步、业务流对缓存死锁【3]。 2 RED网络拥塞算法 SallyHoyd等人于1993年提出了随机早检测 (RandomEarlyDetection，RED)算法。RED网络拥塞算法不是采用源抑制策略，立刻把反馈信息返回给发送端，而是通过设置标志位提示接收端，再由接收端传递给发送端；另外，RED网络拥塞算法通过平均队列而非即时队列来调整分组丢弃概率，以期能尽可能地吸收部分短暂的突发流。在队列频繁接近于满缓存时，RED网络拥塞算法的丢包率明显小于Droptail队列。在RED网络拥塞算法中，对每个队列设置两个阈值L商。，￡。和一个丢弃概率P一。在每一个数据包到达队列时计算队列平均长度三。，再根据工。计算丢弃概率P，从而实现数据包在队列满之前被随机地丢弃，而不是等队列满之后才丢弃。当一个数据包到达路由器时，RED网络拥塞算法将当前的￡。。与两个阈值比较HJ： (1)若￡川≤￡岫，将此包排队，完全传输； (2)若三血流程如图2 所示。图2改进的RED网络拥塞算法的结构流程图《冶金自动化))2008年S2 4仿真结果与分析使用如图3所示的网络拓扑结构对两种算法进行仿真比较。圈3网络拓扑结构图该网络由3组TCPSome／destination来共享同一个网络，组别分别为Small、Medium和I且rse，每组TCP连接又由3个TCPSource／destination组成。其中Small组Source为l‘，4；Destination为8， MTUS为300B；Medium组Source为2，3，Destina- tion为9，MTUS为900B；Large组Source为5，6， Destination为10，MTUS为1400B。该网络由．一个大小为10Mb／s的瓶颈链路连接着两个路由器O 和7，其它链路均为10Mb／s。参数设置为三面。=100包，三～=l500包，埘= 、0．002，P一=0．1 仿真结果如表1所示。襄l包吞吐量与丢包辜仿真结果比较两种算法，由仿真结果可以看出，一般来说，丢包率越高，相应的吞吐量越小，本文所提出的新RED网络拥塞算法在负载较轻、平均长度接近工凼时，丢包率P比I砸D网络拥塞算法要小，可使更多的包进行传输；当平均队列长度位于(k +L曲)／2附近时，丢包率大于RED算法，有效地缓解了网络拥塞；当平均队列位于L一附近时，丢包率略大于原RED网络拥塞算法。总体来说，这样使网络传输更畅通。 5结束语本文通过对两种算法的仿真数据分析了对 RED网络拥塞算法改进的新的算法，相对于RED 网络拥塞算法，新算法有以下优点：当负载较轻时，通过减少丢包率，避免算法太激进；当负载比较大时，通过加大丢包率，使网络传输更加畅通；当负载接近于最大上限时，网络拥塞略有改善，有所不足。在今后的工作中，在寻找一种更为有效的方法在保证前面网络拥塞畅通的情况下，使接近于最大上限时的网络拥塞变得更加畅通。参考文献： [1]谢希仁．计算机网络[M]．4版．北京：电子工业出版社，2003：145-270．， [2]曲延光，刘云超．Intemet主动队列管理算法研究[J]．计算机应用，2003(10)：36-38． [3]WilLiamStallings．}Iish-speednetworksandinteractsper- formanceandqll矗li哆of8ecvice[M]．2ndEdition．Prentice： PrenticeHall．2∞2． [4]陆垂伟，周松林，张帆，等。网络拥塞控制策略的分析与改进[D]．黄石：黄石理工学院计算机学院，2006： 15-20． [5]赵红梅，韩力雄．降低网络拥塞、提高网络利用率的研究[J]．大众标准化，2003(12)：23-27． [编辑：魏方] ·253· 一种基于平均队列改进的RED网络拥塞算法作者：冯志威作者单位：太原科技大学电子信息工程学院,山西太原 030024 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6723517.aspx

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