TCP拥塞控制中主动队列调度算法研究

论文摘要

网络自身的特性以及不断增加的网络应用决定了网络拥塞的出现是无法避免的,而在拥塞没有更加恶化之前采取有效的拥塞避免机制是目前所知的保证网络不至于崩溃的唯一的方法。拥塞控制按照不同的标准可以分为不同的控制机制和相应的拥塞控制策略。主动队列管理(AQM)算法是一种运行于网络中心节点的积极的闭环控制的链路算法。RED(随机早期丢弃)算法是IETF推荐的主动队列管理算法的唯一侯选算法,然而算法在响应速度、稳定性等方面仍有缺陷。本文阐述了当前拥塞控制算法和几种典型的主动队列管理AQM算法,并在分析原始的RED算法的不足基础上提出一种非线性高阶函数丢弃概率增长的NLRED算法和在GentleRED算法的基础上提出一种快速收敛的RCRED算法,并对算法的主要思想进行了详细说明,最后在NS2网络仿真器上对算法进行了验证。仿真实验表明,当缓冲区的利用率较低时,NLRED算法以较低的分组丢弃概率来丢弃分组,以保证较高的网络吞吐量和较高的链路利用率,而当缓冲区的利用率较高时,分组丢弃的概率迅速提高,使网络能较快地缓解拥塞,从而有效地提高网络的工作性能。改进的RCRED算法,路由器平均队列长度变化较为平缓,振荡较弱,有利于提高网络链路的利用率和网络运行的稳定,大大提高了网络的鲁棒性。在网络拥塞较为严重时,虽然分组丢弃概率、链路利用率等方面性能有所降低,而有效吞吐量较高且分组排队时延大大降低,这对于一些实时性要求较严格的网络应用如视频会议等则更加合适。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 拥塞控制的研究现状与发展趋势
• 1.2.1 RED算法及其变种算法
• 1.2.2 基于控制理论的主动队列管理机制
• 1.2.3 其它AQM机制
• 1.3 选题研究的目的与意义
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 TCP拥塞控制及主动队列管理AQM算法
• 2.1 基本机制
• 2.1.1 慢启动阶段
• 2.1.2 拥塞避免阶段
• 2.1.3 快速重传和恢复阶段
• 2.2 TCP拥塞控制的几种算法
• 2.2.1 Tahoe
• 2.2.2 Reno
• 2.2.3 New Reno
• 2.2.4 SACK
• 2.3 被动式队列管理DROPTAIL算法
• 2.4 几种典型主动队列管理算法
• 2.4.1 RED算法（OriginalRED算法）
• 2.4.2 GentleRED算法
• 2.4.3 ARED算法
• 2.4.4 改进的NewARED算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 RED改进之一—非线性NLRED算法
• 3.1 RED算法主要缺陷
• 3.2 非线性NLRED算法
• 3.3 仿真分析
• 3.3.1 实验仿真拓扑图及仿真输出文件格式
• 3.3.2 Trace File输出文件格式
• 3.4 仿真及实验结果分析
• 3.4.1 NS2仿真简介
• 3.4.2 非线性高阶函数（K取值问题的讨论）
• 3.4.3 仿真实验数据及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 RED改进之二—快速收敛的RCRED算法
• 4.1 GENTLERED算法的主要缺陷
• 4.2 快速收敛的RCRED算法描述
• 4.3 改进算法前后的对比分析
• 4.3.1 队列长度对比分析
• 4.3.2 分组传输对比分析
• 4.4 随机数据的对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 论文的主要工作
• 5.2 今后研究方向及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果