基于RED算法改进策略的网络服务质量研究

【作者】 金卫；

【导师】 杨静；

【作者基本信息】 山东大学 ， 计算机应用技术， 2006， 硕士

【摘要】 随着互联网规模的不断发展，人们对网络服务质量(QoS)的需求越来越高，当今高速网络中的多媒体应用不但对网络有很高的带宽要求，而且要求信息传输的低延迟和低抖动等，需要提供端到端的QoS控制和保证。而网络拥塞是影响网络服务质量的重要因素，实施拥塞控制也是其它QoS机制正常工作的必要前提。因此，拥塞控制机制及网络服务质量是当前的研究热点。 主动式队列管理机制AQM是IETF推荐的基于路由器拥塞控制的关键技术，它和TCP端到端的拥塞控制相结合，是解决目前Internet拥塞控制问题的一个主要途径。AQM通过评估网络状态、预测拥塞的出现，对分组进行有目的的丢弃，从而可以使发送端更及时地了解到网络状况并调整发送速率。但是现有算法在响应速度、稳定性及环境敏感性等方面仍有缺陷。对此，本文在对当前较流行的RED算法进行详细分析的基础上，总结出已有算法的优势和不足，提出了一种新的主动队列管理算法NMRED算法。 NMRED算法分别对原有RED算法的分组丢弃概率Pb的计算方法和参数maxp进行了改进。其一：利用模糊理论中的升半哥西分布的隶属函数代替原来的线性增加分组丢弃概率的函数。原RED算法根据平均队列长度线性地调整数据包的分组丢弃概率，而当平均队列长度超过最大阈值Qmax时是不连续的，直接由maxp变为1，这种跳变将加剧缓冲队列的抖动。改进RED的分组丢弃概率计算采用升半哥西分布函数，以平均队列长度为样本来获得，将控制范围扩展为最小阈值到最大缓冲之间，实现了分组丢弃概率变化的平滑化。其二：NMRED算法通过计算出路由器队列单位时间间隔内的平均队列长度，让它分别与最大阈值和最小阈值的比较，得出差值，根据差值的大小动态地调整maxp的大小，从而及时调整向源端发送拥塞通知的速率，维持队列长度的稳定，避免不必要的传输延时和抖动。 在NS2网络仿真器上对算法进行了验证，一系列仿真实验表明，NMRED能够有效地适应网络流量的变化，保持队列长度的稳定，减少了队列溢出和空闲现象的发生，在保持队列长度稳定以及提高链路利用率方面明显优于RED算法。更多还原

【Abstract】 With the unceasing development of Internet scale, people have an ever-growing demand for the quality of service of computer networks (QoS). And nowadays, in the high-speed network multimedia’s application not only has the very high bandwidth requirement to the network, but also requires intelligence transmission low delay and the low vibration and so on, needs to provide the end_to_end control and guarantee of QoS. The network congestion is a great factor to affect the network quality of service , so the implementation congestion control is prerequisite for other QoS mechanism normal work .At present, congestion control mechanism of Internet and quality of service are the central issues of the current research.The active queue management mechanism( AQM) is, which the IETF recommends, the essential technology based on the router congestion control, which combines with the TCP end-to-end congestion control , being a main method to solve the congestion control question of the present Internet .By evaluation the state of network and foretelling the appearance of the congestion, AQM can drop the packet purposefully so that the sending end can be informed of the state of network and then adjust it’s sending rate. But the current algorithms aren’t still perfect in terms of response’s time, stability and sensitivity to the environment and so forth. In this paper, the advantages and disadvantages of the existent algorithms are concluded based on analysing the current prevalent congestion control algorithms RED in detail, an improved algorithm NMRED of active queue management (AQM) is proposed.As a result, NMRED algorithm has made the modifications of original RED algorithm in the computational method of probability of packet drop -Pb and the adapting of the parameter -maxp. First, based on the fuzzy math, instead of the probability function of drop, we use the membership function of ascend half-cauchy distribution. Original RED algorithm based on the average queue size of the buffer更多还原