QoS路由器带宽公平性算法的改进研究

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随着网络技术的快速发展和网络规模的不断扩大,传统的IP网络仅提供“尽力而为”的服务,无法满足多媒体应用和各种用户对网络传输质量的不同要求。在资源共享环境中,一定会有各共享者之间的公平性问题,带宽公平分配是网络服务质量中需要解决的一个主要问题。 解决公平性问题可以采用基于源端的控制机制和基于路由器的控制机制。基于端点的机制实施容易,但在公平性和应付行为不端的信源方面表现较差。因此,不能只依靠基于源端的TCP拥塞控制,路由器本身也应主动参与到带宽公平分配中来。目前,实现公平带宽共享的主动队列管理机制主要有三种:以每一流调度机制、以每一流丢弃机制和无状态公平队列算法。前两种机制需要在网络的中间结点维护每一个流的状态和对每一个流进行操作,其实现复杂度很高和具有很差的扩展性。无状态公平队列算法能够避免在中间结点使用每一个流的状态和对每一个流进行处理,可以获得较高的公平性。 本文采用和I.Stoica提出的CSFQ(Core-StatelessFairQueuing)机制相同的架构,在核心路由器上不需维护每一个流的状态,也不必对每一个流进行处理,可以获得大致公平的带宽。但它的丢包算法是针对UDP流等非响应流导出的,不适用于TCP流。针对这个问题,我们提出了一种改进的CSFQ算法,能够根据网络状况动态的地调整TCP流和UDP流各自的丢包行为。实验仿真结果表明:改进的CSFQ算法能够提高TCP流同UDP流竞争网络资源的公平性,更有效地利用了链路带宽。
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