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基于中间节点的网络拥塞控制研究

作　者: 袁小波
导　师: 王新生
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 中间节点拥塞控制主动队列管理队列调度 NS2
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 26次
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内容摘要

随着网络用户的快速增长,网络拥塞问题日趋严重。拥塞控制机制是提供数据流的传输速度与网络所能提供的可利用带宽有效匹配的保证。在网络中间节点实施的主动队列管理算法(AQM)和队列调度算法(QS)较端节点能及时的反映拥塞,成为网络拥塞控制研究的热点。首先,分析了基于端节点的网络拥塞控制机制的不足,指出了拥塞控制的本质,阐述了AQM和QS的分类、性能指标及它们之间的关系。其次,针对AQM算法不能同时兼顾公平性、稳定性、可扩展性的问题,提出了一种基于分组到达时间间隔的自适应AQM算法:AI-AQM(Average Interval-AQM)。AI-AQM对REM拥塞价格公式加以改进,提出了AI-AQM算法拥塞度量的标准及参数自适应的处理方法。以不同数据流的分组平均到达时间间隔(AI)为恶意竞争流的鉴别标准。算法只维护AI超过公平上限的数据流状态信息以降低开销。再次,针对AQM和QS分而治之的问题,提出了配合AI-AQM使用的AI-RR(Average Interval-RR)算法。AI-RR利用AI-AQM维护的流状态信息对数据流进行分组;采用数据包个数与AI的比值作为组权值分配标准,并对权值进行了矫正,以避免分组长度不一带来的流与流之间的不公平性;组间以权值从大到小的顺序轮循调度,组内采用FCFS调度,并对轮循输出进行了有效平滑。最后,在NS2上搭建了实验环境,与RED、FRED、CHOKe、CSFQ算法在不同的实验场景下进行了性能分析比较。仿真结果表明AI-AQM在丢包率、链路利用率、流与流之间的公平性、队列长度稳定性方面较优秀。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究现状  12-16
    1.2.1 AQM 研究现状  12-14
    1.2.2 QS 研究现状  14-16
  1.3 研究意义  16-17
  1.4 研究内容  17-18
  1.5 本文结构安排  18-19
第2章中间节点网络拥塞控制概述  19-27
  2.1 拥塞产生的原因及拥塞避免  19-22
    2.1.1 端节点拥塞控制机制  19-20
    2.1.2 网络负载与吞吐量的关系  20-22
    2.1.3 拥塞控制的本质  22
  2.2 AQM 与QS  22-26
    2.2.1 AQM 与QS 的关系  22-23
    2.2.2 AQM 算法分类及评价指标  23-25
    2.2.3 QS 算法分类及评价指标  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章 AI-AQM 算法  27-43
  3.1 AI-AQM 基本思想  27-29
  3.2 拥塞预测  29-33
    3.2.1 拥塞度量标准  30-31
    3.2.2 α、γ的取值  31-32
    3.2.3 聚集流到达速率的估计方法  32
    3.2.4 目标队列长度的取值  32-33
  3.3 恶意竞争流的鉴别  33-37
    3.3.1 鉴别标准  33-34
    3.3.2 数据流状态信息的存储结构  34-35
    3.3.3 α和β的取值  35-36
    3.3.4 包到达时间间隔的更新  36-37
  3.4 拥塞避免  37-38
  3.5 AI-AQM 算法描述  38-41
    3.5.1 拥塞预测阶段  38-40
    3.5.2 拥塞避免阶段  40-41
  3.6 本章小结  41-43
第4章 AI-RR 队列调度算法  43-57
  4.1 AI-RR 算法的提出依据  43-46
    4.1.1 最大-最小公平性  43-44
    4.1.2 GPS  44-46
  4.2 AI-RR 基本思想  46-47
  4.3 数据流的分组  47-50
    4.3.1 分组依据  48-49
    4.3.2 分组方法  49-50
  4.4 组权重值  50-51
    4.4.1 组权值的计算  50
    4.4.2 组权值的矫正  50-51
  4.5 轮循方法  51-53
    4.5.1 组间轮循  51-52
    4.5.2 组内轮循  52
    4.5.3 轮循输出的平滑性  52-53
  4.6 AI-RR 算法描述  53-56
    4.6.1 AI-RR 分组  53-54
    4.6.2 AI-RR 组权值分配  54-56
    4.6.3 AI-RR 轮循调度  56
  4.7 本章小结  56-57
第5章仿真实验与性能分析  57-69
  5.1 仿真平台  57-59
    5.1.1 平台介绍  57-58
    5.1.2 NS2 工作流程  58-59
  5.2 实验环境的搭建  59-62
    5.2.1 算法实现  59-61
    5.2.2 环境配置  61-62
  5.3 性能评价指标  62-63
  5.4 仿真结果及分析  63-67
    5.4.1 丢包率仿真  63-64
    5.4.2 链路利用率仿真  64-65
    5.4.3 公平性仿真  65-66
    5.4.4 稳定性仿真  66-67
  5.5 本章小结  67-69
结论  69-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  75-76
致谢  76-77
作者简介  77

基于中间节点的网络拥塞控制研究

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