因特網(wǎng)擁塞控制機(jī)制若干問(wèn)題的研究.pdf

1、近些年來(lái)，有相當(dāng)多的研究都試圖擴(kuò)展因特網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，為即將大量出現(xiàn)的實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用提供服務(wù)質(zhì)量保障。例如因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF先后提出了綜合服務(wù)模型和區(qū)分服務(wù)模型。但是無(wú)論最終采用哪種體系結(jié)構(gòu)，其技術(shù)的核心都需要在恰當(dāng)?shù)膶哟魏皖w粒度上對(duì)流量進(jìn)行必要的管理，包括接納控制、業(yè)務(wù)整形、隊(duì)列管理、調(diào)度和擁塞控制等諸多方面，其中最基本和最重要的應(yīng)該是擁塞控制，因?yàn)楹茈y想象一個(gè)時(shí)常有可能出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)砣覠o(wú)法及時(shí)加以恢復(fù)的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的QoS保

2、障。 本文針對(duì)當(dāng)前擁塞控制存在的問(wèn)題，提出新的擁塞控制機(jī)制和改進(jìn)算法。主要研究成果如下： 1.針對(duì)TCPVegas在反向通路擁塞以及重選路方面存在的TCP連接吞吐量劣化的問(wèn)題，對(duì)TCPVegas算法進(jìn)行改進(jìn)，提出兩種改進(jìn)算法。分別為：Vegas+和Vegas-AS。Vegas+利用新的前向通路時(shí)延測(cè)量方法來(lái)估計(jì)前向通路的可用帶寬，有效的改善了傳統(tǒng)Vegas連接的吞吐量，并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，大大降低了算法執(zhí)行的復(fù)雜度。Vegas

3、-AS采用“主動(dòng)激勵(lì)(ActiveSpurring)”機(jī)制，可以有效的解決Vegas重選路問(wèn)題，改善了Vegas的吞吐量，并可作為一個(gè)獨(dú)立模塊內(nèi)嵌到Vegas或其增強(qiáng)算法中。 2.分別從不同角度對(duì)主動(dòng)隊(duì)列管理機(jī)制(AQM)進(jìn)行了深入研究，提出了一些新算法或新思想。(1)針對(duì)RED算法中傳統(tǒng)的EWMA估計(jì)算法存在的不能同時(shí)提供良好的時(shí)效性和平穩(wěn)性的缺陷，提出了一種改進(jìn)的平均隊(duì)長(zhǎng)估計(jì)策略-dEWMA。該技術(shù)通過(guò)兩個(gè)EWMA估計(jì)器之間

4、的相互配合，采用一套簡(jiǎn)單的判決算法，能夠更好的實(shí)現(xiàn)時(shí)效性和平穩(wěn)性的統(tǒng)一。通過(guò)在RED中應(yīng)用dEWMA技術(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證了dEWMA技術(shù)的有效性。(2)基于等效激活流(EAF)預(yù)測(cè)技術(shù)，提出一種抑制非響應(yīng)流，提高公平性的AQM機(jī)制——近似公平丟棄(AFD)機(jī)制。和其它現(xiàn)有的主動(dòng)隊(duì)列管理機(jī)制不同，AFD并不丟棄低于最大允許速率門限的流的包，因此保護(hù)了行為良好的流免受行為不端流的影響，進(jìn)而改善了這類流的吞吐量，降低了排隊(duì)時(shí)延。特別的當(dāng)UDP的流

5、量很大時(shí)，AFD更能有效的保護(hù)“小”流(例如WEB業(yè)務(wù))不被“餓”死，表明AFD機(jī)制更適合目前的因特網(wǎng)。此外，AFD具有較低的算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，可以在因特網(wǎng)中容易得部署。 3.針對(duì)傳統(tǒng)擁塞檢測(cè)指標(biāo)(例如平均隊(duì)長(zhǎng))在無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不能有效檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題，分析研究了IEEE802.11協(xié)議MAC幀服務(wù)時(shí)延(FSD)，并給出了平均FSD與平均幀長(zhǎng)、沖突概率以及飽和站數(shù)量之間的關(guān)系。分析結(jié)果表明：當(dāng)站的傳輸概率大于臨界值時(shí)，F(xiàn)S

6、D隨傳輸概率或飽和站數(shù)量的增加急劇增大，顯示其對(duì)鏈路擁塞較為敏感。因而在無(wú)線Adhoc網(wǎng)絡(luò)中采用平均FSD擁塞檢測(cè)指標(biāo)較之傳統(tǒng)的平均隊(duì)長(zhǎng)更能有效地檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞。仿真也驗(yàn)證了FSD作為擁塞檢測(cè)指標(biāo)的正確性和有效性。 4.為了了解TFRC協(xié)議在多跳Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的性能，以便更好的在網(wǎng)絡(luò)中部署TFRC協(xié)議，本文從協(xié)議設(shè)計(jì)角度對(duì)TFRC協(xié)議進(jìn)行分析，得出了TFRC協(xié)議并不適合多跳Adhoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的結(jié)論，這將限制TFRC協(xié)議在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)