基于队列的IP网络拥塞控制方法研究

摘要

随着互联网的高速发展与普及，各种新的网络服务不断被提出和应用，网络流量也随之急速增加，使得网络链路拥塞程度日益加深。网络拥塞是影响网络服务质量(QoS, Quality of Service)和网络性能的主要因素，有效地解决网络拥塞问题对提升网络服务质量和网络性能具有重要意义，本文主要研究基于队列的IP网络拥塞控制方法。
　　本文首先针对现有的网络拥塞控制方法未考虑网络链路的非对称性和ACK报文的传输状态影响网络性能与稳定的问题，提出了基于二级优先级队列的网络拥塞控制策略并给出了相应的实现算法（DPQCC算法）。通过在路由节点中专门设置一个高优先级队列用于暂存因链路拥塞而未被及时转发的ACK报文，在链路拥塞时优先转发ACK报文。实验结果表明，与RED算法相比，采用DPQCC算法时，数据包的丢包率明显降低，吞吐量有较大提高，端到端的时延整体上降低，仅当网络处于严重拥塞状态时端到端的时延略有增大，但时延抖动较小，网络稳定性增强；本文然后针对RED队列丢包概率模型在计算丢包概率时精确性不足且未考虑网络流量的自相似性问题，提出了基于数据包入队速率平均变化率和队列空闲长度的队列丢包概率模型并给出了对应的实现算法（DRED算法）。通过将网络流的状态引入到丢包概率的计算过程中，克服了RED队列丢包概率模型在平均队列长度大于队列最大阀值小于队列最大长度时直接将所有到达的数据包全部丢弃的弊端，丢包概率随着网络流量状态的变化而变化。实验结果表明，与RED算法相比，采用DRED算法时，丢包概率的计算更加精确，数据包丢包率有所降低，吞吐量相对提高，端到端时延虽稍有增大，但时延抖动较小，网络的整体性能有一定提高。

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附表索引

第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2研究现状

1.3本文的主要研究工作

1.4论文的组织结构

第二章 网络拥塞控制方法概述

2.1早期TCP拥塞控制机制

2.2基于流体流模型的动态TCP拥塞避免模型

2.3随机早期丢弃拥塞避免算法

2.4自适应随机早期丢弃算法

2.5 BLUE算法

2.6 GREEN算法

2.7 DBCTIA算法

2.8 IRED算法

2.9小结

第三章 基于二级优先级队列的网络拥塞控制策略

3.1 ACK报文传输状态对网络性能的影响分析

3.2基于二级优先级队列的网络拥塞控制策略

3.3控制策略的实现算法

3.4仿真实验及结果分析

3.5小结

第四章 基于平均变化率和空闲长度的队列丢包概率模型

4.1 RED队列丢包概率模型

4.2基于平均变化率和空闲长度的队列丢包概率模型

4.3基于平均变化率和空闲长度的队列丢包概率模型实现算法

4.4仿真实验及结果分析

4.5小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

主要成果

致谢