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随着IP网规模的扩大,Internet用户和应用在快速增长,网络拥塞已经成为一个十分重要的问题,有效的拥塞避免/控制机制对于网络的发展应用十分重要。为了减轻当前IP网的阻塞现象,主干网路由器必须采取有效的策略来避免和控制网络拥塞,从而保证整个网络的稳定性。
目前,许多路由器采用随机早期检测(RED Random Early Detection)的方法来进行阻塞控制。RED是一种广泛应用于包交换网络的主动队列管理技术,它通过监视路由器的平均队列长度,在缓冲区满之前主动丢包,降低路由器的丢包率,维持较小的队列长度,并公平地处理包括突发性、持久性和间隙性的各种TCP业务流,避免多个TCP连接由于队列溢出而造成同步进入“慢启动”状态,在高吞吐量和低时延之间进行合理平衡,因而提高了网络的利用率,较好地解决了全局同步问题和对突发性业务的服务特别差的问题。
传统RID的性能很大程度上依赖于其参数是否适合于当前的流量特征,在网络流量发生大规模变化时容易引起网络不稳定,同时,系统的最优队长也由各种数据流的特性决定。论文根据当前网络负载的特征,系统地探讨了当RED算法的参数发生变化时,RED算法对网络性能的具体影响,给出了在特定的网络环境下选择和调整RED参数的方法,提高RED的适应性;在此基础上,根据排队论,利用随机过程的方法对RED算法进行了优化改进,提出了PRED(PROMOTEDRED)算法,在PRED算法中增加一个平均队长参数midth和与它对应的丢包率Pmid,使RED算法的丢包率曲线从三段变为四段,平滑了丢包性能并在相同负载下减小了丢包率,使RED算法的参数选择具有更加合理的依据,同时改进了平均队长的计算方法,减少了平均队长的抖动,提高了算法的性能。这一部分的工作是作者创新性的研究结果,改变了以往按照经验启发式地选择参数的模式;最后,运用OPNET仿真工具对RED及其改进算法进行建模分析,比较了改进后的PRED算法和传统RED算法的平均队长和丢包率性能曲线,证明了对RED算法改进的正确性和改进算法的先进性。