一种分段平滑的随机早期检测队列管理的创新策略.doc

一种分段平滑的随机早期检测队列管理的创新策略.doc一种分段平滑的随机早期检测队列管理的创新策略
0引言
如今,在迅速发展的X络系统中,X络拥塞的情况已经越发严重,对于X络拥塞[1-2]问题的控制也愈显迫切。其中,TCP/IP[3-4] 协议下的拥塞控制机制是大多数研究者的主要研究对象。虽然TCP/IP 协议下的拥塞控制机制研究已取得了一定的成果,但是在公平性、灵活性和端节点负担等方面仍存在一些问题。某些研究人员关于 TCP 端到端拥塞控制部分在进行了众多的尝试与努力后却发现,现存问题仍然并未获得很好的解决[5-6],于是开始转变研究方向,由对发送端拥塞控制的研究转向对X络中间节点拥塞控制的研究,以此来对X络拥塞实现更好的避免与控制。并且中间节点是最早了解X络负载情况的,所以能够根据X络负载情况在第一时间进行链路资源调节,从而可以达到对拥塞做出实时反应的目的。研究中,路由缓存队列管理机制就是中间节点控制拥塞的重要组成部分,可将其大致分为被动队列管理(PQM)以及主动队列管理(AQM)[7-8]两种方式。
被动队列管理并没有对X络负载情况进行预测并采取措施,而是在缓冲溢出时才会丢弃或标记数据包。所以说,这是一种被动的队列管理方式。但是,随着缓冲区的溢出就会造成发送端全局同步、死锁以及缓冲区队列长度振荡较大等问题,继而就有学者提出了主动队列管理的思想。
1993 年,Floyd 等人[9]提出了一种主动队列管理机制随机早期检测(RED)算法。这是一种对缓冲区队列长度先进行预测,同时根据预测值的大小采取相应措施的方法。只是,随机早期检测(RED)算法中需要设置的参数较多,并且参数设置的变化在很大程度上会影响算法性能,同时不同X络负载对算法性能影响也会较大。为了克服以上问题,本文提出一种新的改进思路分段平滑的随机早期检测队列管理算法(RED-P)。
1RED算法
RED(Random Early Detection)的基本思想是对下一时刻的队列长度进行预测,再以此预测值为基础计算丢包概率,并根据计算得到的丢包概率值对数据包进行预先丢弃,以避免拥塞的发生。其中关键就是如何按照预测值计算丢包概率。在 RED算法中,引入了两个重要的参数,minth和maxth,分别表示队列门限的最大值与最小值,可用于拥塞检测。具体计算过程阐述如下:
当一个数据分组进入路由时,主要按如下两个步骤来执行算法。
第一步计算平均队列长度:
当前队列为空时:
m=f(t)(1)
avgn=(1-avgn-1(2)
当前队列不为空时:
avgn = (1-axth时,pb=1,即到达的所有数据包将会全部丢弃;当avgn <minth时,接收所有到达的数据包;当minth &le;avgn <maxth时,先计算概率,再以此概率来决策丢包行动。具体公式为:
Pb=maxpavgn-minthmaxth-minth(4)
Pa=Pb1-countPb(5)
其中,maxth表示平均队列长度上阈值,minth表示平均队列长度下阈值,pb表示过渡概率值。平均队列长度avgn在区间(minth,maxth)不断增大时,pb呈线性增加,从0增加到maxp,如图1 所示。maxp表示预先设定好的最大概率值,pa表示最终丢弃概率,Count则表示上次丢弃分组后到当前所接受分组数