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随机早期检测RED及其改进算法的研究

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摘 要 ： 目前 ，拥 塞控 制 是 Ｉｅｎｔ的一 个 研 究 热 点 。 在 网络 通 信 中 ，仅 仅 靠 端 到 端 的 Ｔ Ｐ层 基 于 滑 动 窗 口的 流 量控 制 已很 难 满 ｎ ｒｅ ｔ Ｃ
足 网络 中 日益增 长的业 务量 的要 求 ，因此 ，网络本 身必须 采 用某种手段 参与拥 塞控制 。主 动列队管理 （ Ｑ Ａ Ｍ）作 为 目前路 由器 中广泛 采用的拥 塞控 制策略 ，在保证较 高吞吐量 的基础上有效地控 制 队列 的长度 ，让 ｌ Ｐ层参 与 了资源的分配控 制工作。该文首 先介绍 了Ｉ ｅｎｔ中的 Ｔ Ｐ Ｐ 塞控 制策略 ，而后针对主 动队列 管理 策略 中的 Ｅ Ｄ算法进行 了详细 的研 究，最后提 出 了几种 改 ｎ ｒｅ ｔ Ｃ ／Ｉ拥 Ｅ
（ ｔｅ Ａｃｉ Ｑｕ ｕ Ｍａ ａ ｅ ｎ ） 算法方 面 。和 传统 的 “ ｖ ｅｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔ 队
但 是拥塞 问题还 是 没有得 到 彻底 解决 ，拥塞 控制 理 论 和算
尾丢 弃 ” （ ｏ Ｔ ｉ）相 比 ，ＡＱ 算法 在 网络设 备 的缓 Ｄｒ ｐ ａ ｌ Ｍ 冲溢 出之 前就 丢 弃或 标 记报 文 … 。 ＡＱ 算 法 的 一 个 代 表 是 ＲＥ （ ｎ ｏ Ｅａ ｌ Ｍ Ｄ Ｒａ ｄ ｍ ｒｙ
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维普资讯
学术－ 术 技
随机早期检测 Ｒ Ｄ及其改进算法的研 究 Ｅ
王 龙 飞 ， 张 明
（ 上海海事大学 信息工程学院 ，上海 ２ ０ ３ ） ０ １ ５
ａ ｏｉ ｍ ｉ Ｑ ｔａｅｙ． Ａ ａｔ ｓｍ ｍ ｒｖｄ Ｅ Ｄ Ａｇｒ ｈ ｓｗｉ ｂ ｕ ｏｗ ｒ ． ｌ ｒ ｈ ｎ Ｍ ｓｒｔｇ ｇ ｔ Ａ ｔ ｌ ， ｏ ｅ ｉｐｏｅ Ｅ ｌｏｉ ｍ ｌ ｅ ｐｔｆｒ ａｄ ｓ ｔ ｌ
Ｋｅ ｗ ｏｒｓ： Ｃｏｇ ｓ ｉ Ｃ ｎ ｒｌ Ｒａ ｄ ｍ Ｅ ｒ Ｄ ｔｃ ｉｎ Ａｖ ｒｇｅ ｑ ｅ ｅ ｅ ｇ ｈ ＥＥ ｙ ｄ ｎ ｅｔｏ ｏ ｔｏ； ｎ ｎｏ ａｌ ｅｅｔ ； ｙ ｏｄ ｓ ａ ｇ ｏ ｅｔｎ ｃ ｔ ｌ ｃｉ ｕ ｅｍ ｎｇｍｎ Ａ Ｍ ａ ｃｎｒ ｈ ｌｇｈｏ ｔｅｑｅｅｉ ａｃｒ ｉ ｒ ｇ ｏ ｒ 、Ａ ｉ ｙ ｓ ｔ ｔ ｙ ｉ ｃｎ ｓｏ ｏ ｒ ，ａｔｅｑｅ ａａｅｅｔ（Ｑ ）ｃｎ ｏ ｏ ｔ ｅ ｔ ｆ ｈ ｕ ｎ ｅ ａ ａ ｅ ｎｏ ｅ ｅ ｒ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｏ ｖ ｕ ｔｌ ｅ ｎ ｕ ｔｎ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｃ ｎ ｓｉｎ ｏ ｔｏ ｉ ｈ ｔｐ ｔ ｉ ｔｅ ｕｒｎ ｒｓａ ｃ ｏ ｌｔ ｒｅ ｓｒ ｃ ： ｏｇｅｔｏ ｃ ｎｒ ｌ ｓ ａ ｏ ｓｏ ｎ ｈ ｃ ｒｅｔ ｅｅ ｒｈ ｆ ｎｅ ｎｔ． Ｉ ｔ ｅ ｅ ｗｏｋ ｃｍｍｕ ｉａ ｉ ｎ ｈ ｎ ｔ ｒ ｏ ｎ ｔｏ ｃ ｎ， Ｅｎ ｔ Ｅｎ ｆｏ ｃｎ ｒｌ ｆ ｄ ｏ ｄ ｌｗ ｏｔｏ ｏ ＴＣ ｃｎ’ ｔ ａ ｉ ｙ ｈ ｉ ｒａｉｇ ｅ ｎ ｏ ｂ ｓ ｅｓ ｎ ｈ ｎ ｔ ｒ Ｐ ａ ｓ ｔｓ ｔ ｅ ｎ ｅ ｓ ｄｍａ ｄ ｆ ｕｉ ｓ ｉ ｆ ｃ ｎ ｎ ｔ ｅ ｅｗｏ ｋ， Ｓ ｔ ｅ ｅｗｏ ｋ ｔｅｆ ｈｕｄ ａ ｅ ａｔ ｎ ｈ ｃ ｎ ｅｔｏ ａ ｏｄｎ ｅ ｎ Ｏ ｈ ｎｔ ｒ ｉｓｌ ｓｏ ｌ ｔ ｋ ｐ ｒ ｉ ｔ ｅ ｏｇ ｓｉ ｎ ｖ ｉａ ｃ ａ ｄ
ｔｅｐｎｐ ｓｏ Ｃ／Ｐ ｃ ｇｓｏ ｃｎ ｏ ｓ ａｅｙ ａ ｎｒ ｕ ｄ ｆｓｌ．Ｔｅ，ｍ ｒ ｓ ｄｓｂ ｏ ｏｅｐｒ Ｒ ｎｏ ａｙ Ｄｔ ｔ ｎ Ｅ ） ｈ ｒｃｌ ｆＴ Ｐ Ｉ ｏ ｅ ｉ ｏｔ ｌ ｔ ｔ ｒ ｉ ｏ ｃ ｉｔ ｉｉ ｅ ｎ ｔｎ ｒ ｒ ｇ ｅ ｔ ｄ ｅ ｒ ｙ ｈ ｎ ｏ ｔ ｉ ｅｄｎ ｔ ｘｌｅ ａｄ Ｅｒ ｅｅ ｉ（ Ｄ ｅ ｕｅ ｅ ｏ ｍ ｌ ｃｏ Ｅ
进 的 Ｒ 算 法。 印
关键词 ：拥 塞控 制 ；随机早期检 测 ；平 均队列 长度 ；Ｒ 印
Ｒｅ ｅ ｃ ｏｎ ｓ ａｒ ｈ Ｒａ ｄｏ ｎ ｍ Ｅａ ｌ Ｄｅ ｅｃ ｉ ｎ ａ ｔ Ｉ ｒｙ ｔ ｔ ｏ ｎｄ ｈｅ ｍｐｒ ｖｅ ＲＥＤ Ａｌ ｒ ｔ ｍｓ ｏ ｄ ｇｏ ｉｈ
ＷＡ Ｇ Ｏ ｇ ， ＺＨ Ｎ Ｍｉ Ｎ Ｌ ｎ —ｆ ｉ ｅ Ａ Ｇ ｎ ｇ
（ｆ ｍ ｔｎＥｇ ｅ ｉ ｏ ｇ，Ｓａ ｈｉ ａ／ ｅＵｉ ｒｔ，Ｓａｇａ ｏ １５ ｈ ａ Ｉｏ ａｉ ｎ／ｅｎ Ｃｌ ｅ ｈｎ ａ ｒｉ ｎ ｅ ｉ ｎｒ ｏ ｎ ｒｇ ｌ ｅ ｇ Ｍ ？ ｍ ｖ ｓｙ ｈｎｈｉ ，２ ｏ ＜ ，Ｐ 配 Ｃｉ） ｓ ｎ
１引 言
网络 中的 拥塞 来源 于 网络 资 源和 网络 流 量分 布 的不 均
衡 性 。虽 然在 拥 塞 控 制领 域 已经 开 展 了大 量 的研 究工 作 ，
控 制 算 法 已经 成 为保 证 Ｉ ｅ ｎｅ 健 壮性 的重 要 因素 。在 ｎｔ ｒ ｔ
链 路 算 法 方 面 ， 目前 的 研 究主 要 集 中 在 “ 动 队列 管 理 ” 主
ｅｆｃｉｅ ｏ ｇ ａａｔｅ ｒｆｒｂ ｈｏｇ ｐｔ ａｄ ｏ Ｉ Ｉ Ｉ ｅ ａ ｅ ｐｒ ｎ ｔｅ ｉ ｒｕｉ ｆ ｅｏｒｅ ｎ ｔｅ ｎｔ ｏｋ． Ｉ ｔｉ ｐｐｒ ｆｅｔ ｌ ｔ ｕｒｎｅ ａ ｐｅｅａｌ ｔｒｕｈｕ ｎ ＱＳ， ｅ Ｐ ａ ｒ ｔｋ ａｔ ｉ ｈ ｄｔｉ ｔ ｎ ｏ ｒｓｕｃｓ ｉ ｈ ｅｗ ｒ ｖｙ ｅ ｔ ｙ ｓ ｂ ｏ ｎ ｈ ａｅ ， ｓ

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一种改进的RED算法及其稳定性分析

一种改进的RED算法及其稳定性分析


的不稳定和服务质量性能下降。基于 离散 的Ｔ ＰＲ Ｄ动力模型 ， Ｃ —Ｅ 从平均 队列长度 的角度分析 了Ｒ Ｄ算 法线性稳定 的条件 ， 出了一 Ｅ 提 种 自适应地调整控制参数的改进算法。模拟结果表 明， 所提 出的改进算法在稳定性方面优于 Ａ ａ ｔｅＲ Ｄ和 ｇｎｌ Ｒ Ｄ算法。 ｄｐｉ Ｅ ｖ ｅｔ Ｅ ｅ
制 ” ； ’ 另一类是在路 由器上采 用 主动 队列 管理 （ Ｑ 策 略来 Ａ Ｍ）
控制拥 塞 ， 例如 Ｒ Ｄ 、 Ｅ 、 Ｑ 和 Ａ Ｑ 。国内也提 出 Ｅ ＲＭ Ｖ Ｖ Ｊ 了一 些 Ａ Ｍ方 案 ” ， 中 ， Ｅ Ｑ 其 Ｒ Ｄ方 案在 国内外被广泛研究 。
速度 。文献 ［ １ ２ ］ ２ ， ２ 根据 Ｔ Ｐ通道 模型 和流量 特点 ， 出了一 Ｃ 提 个框 架求解 Ｐ 的边 界 和指 数 平均 移 动权 值 的最 优 值。文 献 … ［０ 提 出了一 种调 整 Ｐ 的链 路 负载 自适 应算 法 Ｌ Ｒ Ｄ ３］ … Ａ Ｅ 。文
献 ［ ，１ ］ ９ ０ 也试 图通 过调 整控 制参 数 Ｐ 提高 网络 的性能 。以 … 上改进算 法通过不 断地 修改控 制参 数 ， 在一定 的 网络环境下 提 高了平均队列 的稳定性 。
ｔ ｅ Ａｄ ｐ ｉｅ ＲＥＤ ａ ｄ ｇ ｎ ｌ Ｄ ａｇ ｒｔ ｍｓ ｉ ｅ ｍｓ ｏ ｔｂ ｌ ｙ ｈ ａｔ ｖ ｎ ｅ ｔ ＲＥ ｌｏ ｈ ｎ ｔｒ ｆｓａ ｉ ｔ ． ｅ ｉ ｉ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒｓ Ｔ — ＥＤ Ａｖ ｒｇ ｕ ｕ ｉｅ Ｌ ｎ ａ ｔｂ ｌ ｙ Ｃ ａ ｓ ＣＰ Ｒ ｅ ａ ｅ ｑ ｅ ｅ ｓｚ ｉ ｅ ｒｓａ ｉ ｔ ｈ ｏ ｉ
关键词 Ｔ ＰＲ Ｄ 平 均 队 列 线 性 稳 定 混 沌 Ｃ —Ｅ
RED-PD算法的仿真研究

RED-PD算法的仿真研究


Ａ ｓ ａｔ Ｅ （ ａ ｄ ｍ Ｅ ｒ ｅｅｔ ｎ ｓａ ｆｃｅｔ Ｑ （ ｃｉ ｕ ｕ ｎ ｇｍ ｎ）ａｇｒｈ ａｅ ｂ ｔ ｃ ：Ｒ Ｄ Ｒ ｎ ｏ ａｌ Ｄ ｔ ｉ ）ｉ ｌｅｆ ｉ Ｍ Ａ ｔ ｅＱ ｅ ｅＭａ ａｅ ｅ ｔ ｌ ｉ ｍ ｂ ｓｄ ｒ ｙ ｃｏ ｌ ｉ ｎ Ａ ｖ ｏｔ
采 用 提 前 丢 弃 的 策 略 ，实 现 带 宽 分 配 的 公 平 性 。通 过 仿 真 发 现 了 Ｒ Ｄ Ｐ Ｅ －Ｄ算 法 的 自适 应 性 ，表 明此 算 法 有 更 高的理论和实用价值 。 关 键 词 ：主 动 队 列 管 理 ；带 优 先 丢弃 的 Ｒ Ｄ；随 机 早 期 检 测 ；公 平 性 Ｅ 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ３ Ｐ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ
平 性 ，甚 至 产 生 拥 塞 崩 溃 。 对 Ｍａａ ｎ提 出 的一 种 基 于 Ｒ Ｄ分 组 丢弃 历史 的 Ａ Ｍ （ ｃ ｖ ｕ ｕ ａ ａｅ ｎ） ｈｊ ａ Ｅ Ｑ Ａ ｔｅＱ ｅｅＭ ｎｇｍｅｔ ｉ
算法 Ｒ Ｄ Ｐ （ Ｅ ｉ ｒｆ ｅ ｔｌ ｒ ｐｎ ）进行 了深入研究 。该 算法通过对被检测 出的 高带宽流 的数据包 Ｅ —Ｄ Ｒ Ｄ ｗｔ Ｐｅ ｒｎｉ ｏ ｉｇ ｈ ｅ ａＤ ｐ
２０ ０ ６年 ７月
Ｊ ｌ ０ ６ ｕｙ２ ０
文 章 编 号 ：６ １５ ９ （０６）４０ １ － １７ －８ ６ ２０ ０ － ００ ４ ７
Ｒ ＤＰ Ｅ —Ｄ算 法 的仿 真 研 究
宋 欣 ，康 健 ，杨 晓萍 ，陈 虹
（ 林 大 学 通 信 工程 学 院 ， 长 春 １０ ２ ） 吉 ３ ０ ５
ｏ ｉｔｒ ｆｐ ｃ ｅ ｒ ｐ ｏ ＲＥＤ ｕ ｕ ｓ ｈ ｌ ｏ ｔ ｍ ｒ ｖｄ ｓ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅ ｓ ａ ｎｇ ｐ ｒｆｏ ｔ ｒ ｕ ｈ ａ ａ ｎ ｈ ｓｏ ｙ ｏ ａ ｋ ｔｄ ｏ ｓｆ ｍ ｒ ｑ ｅ ｅ ，ｔ ｅ ａｇ ｒ ｈ ｐ ｏ ｉｅ ｈ ａ ｒ ｓ ｍｏ ｅ － ｗ ｈ ｏ ｇ ｈｅ ｄ ｉ ｎ ｌ ｄ ｏ ｐｉ ａ ｋ ｔ ｏ ｈｉｈ ａ ｄｗｉ ｔ ｏ ｉ ｈ ｈ ｖ ｂ ｅ ｅ ｔｄ． Ｓｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｔ ａ ｒ ｐ ｎｇ ｐ ｃ ｅ ｓｆ ｍ ｇ ｂ ｎ ｒ ｄ ｈ ｆ ｗｓ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｅ ｎ ｔｓｅ ｌ ｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｗ ｈ ｔＲＥＤ－ ＰＤ ｓ ｉ ｓ ｌ－ ｄａ ｔ ｂｅ，ａ ｄ ｔ ｉ ｌｏ ｔ ｍ ｓ ｕ ｅｕｌｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｙ ａ ｄ ｐ ａ ｔｃ ｌｙ ｅｆ ａ ｐ ａ ｌ ｎ ｈ ｓａ ｇ ｒ ｈ ｉ ｓ ｆ ｈ ｏ ｅｉ ａｌ ｎ ｒ ｃ ｉａｌ ． ｉ
改进的RED队列管理算法：RED-r

改进的RED队列管理算法：RED-r


数 据流的全局 同步 、 死锁（ｏｋｏｔ 、 冲区队列长度 振荡 以及 １ －ｕ）缓 ｃ
０ 引言
Ｔ Ｐ Ｉ 塞控 制主要包 括 两个方 面 ， Ｃ ／Ｐ拥 一是 发送 端 的拥塞
持续队满造成 的延迟较 大等 Ｊ 。 １９ ９ ３年 ，ｌ ｄ等 人 就 提 出 了一种 Ａ Ｍ 算 法——随 机 Ｆｏ ｙ Ｑ 早 期检测 Ｒ Ｄ算法 。１９ Ｅ ９ ８年 ， ｒｄｎ等人 提 出了主动 队列 Ｂａｅ 管理的研究协议 ， Ｒ Ｄ是 当时唯一 能实 现其 目标 的主动 队 而 Ｅ
ｔ ｎ ａ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎｅ＆ Ｔｃｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉｇ２ ０ ９ ，Ｃ ｉａ ｉ ，Ｎ ｎ ｎｖ ｓｙ ｆＳｉ ｃ ｏ ｅｉ ｅ ｅ ｏ ｇ ， ａｊ １０ ４ ｈｎ ） ｈ ｏ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏ ａ ｏｄ ｔ ｅｆ ｗｓｏ ＥＤ，ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅ ｅ ｉｅ Ｄ ｌｏ ｔ ｍ ａ ｄ ＲＥ ｒ ｔｕ ｅ ｅ ｓｒ ｃ ： ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｖ ｉ ｈ ａ ｆＲ ｌ ｈ ｓｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ａ ｎ ｗ ｒ ｖｓ ｄ ＲＥ ａｇ ｒ ｈ ｎ ｍｅ Ｄ．．Ｉ ｓ ｄ ｔ ｉ ｈ
Hale Waihona Puke 列管理算法 ， 所以 Ｒ Ｃ２０ Ｆ ３ ９中将其推荐 为 Ａ Ｍ 的唯一候选 算 Ｑ
法 。１９ ９９年 ，ｌ ｄ７提出改进 的 Ｒ Ｄ算法 Ｇ ｎｌ Ｅ 当平均 Ｆｏ ＿ ｙ Ｅ ｅｔ Ｒ Ｄ， ｅ 队列长度大 于 Ｒ Ｄ设置 的队列长度上 限时 ， Ｅ 丢６／ 标记概率 是 线性增长到 １而 不是 突变到 １ Ｅ Ｇ ｎ ｅ Ｅ ， 。Ｒ Ｄ、 ｅｆ Ｒ Ｄ算法 的一 个 ｌ 缺陷就是平均 队列长度 对拥塞 程度 和参数 设置很 敏感 。如 果
随机早期检测算法的分析与改进研究

随机早期检测算法的分析与改进研究


法在 应 用 中仍 有 不足 。 该 文详 细 讨 论 了 随机 早 期检 测 算 法 的 关键 技 术 问题 ， 究 了 对 ＲＥ 算 法的 改 进 ． 总结 了这 几 种 算 法 的优 研 Ｄ 并
缺 点及 其 有 待 改 率 随 平 丢
（． 南 师 范 学 院 ， 徽 淮南 ２２ ０ ；． 通 银 行淮 南 分 行 ， １ 淮 安 ３ ０ １２交 安徽 淮 南 ２ ２０ ） ３０ １
摘 要 ： 机早 期 检 测 ＲＥ （ ａ ｄ ｍ ａ ｙ Ｄ ｔ ｔ ｎ 算 法是 主 动 队 列 管理 （ ｃ ｖ ｅ ｅ ａ ａｅ ｎ ）算 法研 究 的重 点 之 一 。 的主 随 Ｄ Ｐ ｎ ｏ Ｅ ｒ ｅｅｉ ） ． ｌ ｃｏ Ａ ｔ ｅＱｕ ｕ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｉ Ｍ 它 要 思 想是 在 拥 塞发 生 以前 ， 过计 算队 列 中包 的丢 失 概 率 ， 而随 机 丢 弃 一部 分 数 据 包 ， 通 从 以达 到 实现 网 络拥 塞控 制 的 目的 。但 该 算
Ｉ Ｎ ｏ ９ ３ ４ ＳＳ １ ｏ — ０ ４
Ｅ— ｉ ｉｆ ＠ｃ ｃ ．ｅ ．ｎ ｍａｌ ｎ ｏ ｃ ｃｎ ｔ ： ｅ ｈｔ ： ｗ ｔ ｌ ｗｗ．ｎ ｓｎ ｔ ｎ ｐ ｌ ｄ ｚ ．ｅ ． Ｃ Ｔ１ ８— ５— ６０ ６ ５ ９ ９ ４ ｅ： ６ ５ ５ ９ ９ ３ ＋ １ ６ Ｏ６
ｐ ｒ ｎ ｒ ｖ ｄ ｍｅｈ ｄ ｆ ｏ ｔ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｏ ｓ Ｒ Ｄ ｌ ｏｉｈ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄｔ ｅａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｆ ｈ ｓ ｇ ｒ ｈ ｒ ｍｍ ｅ ｐ ａ ｉ ｏ Ｅ ａ ｒ ｍｓ ｇ ｔ ｗｅｅｒ ｓａ ｃ ｅ ， ｄ ａ ｔｇ ｓ ｄ ｄ ｓ ｖ ｎ ａ ｅ ｔ ｅ ｅａ ｏ ｔ ｍｓ ｈ ａ ａ ｏ ｌ ｉ ｗｅ ｅｓ ｕ ｄｕ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｒｎ ｏ ｅ ｒ ｅ ｅ ｔ ｎ ａ ｅａ ｅｑ ｅ ｅｌｎ ｔ ； ｏ ｓ ｒ ｂ ｂｌ ｙ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｄ ｍ ａ ｌ ｄ ｔｃ ｉ ； ｖ ｒｇ ｕ ｕ ｇｈ ｌｓ ｐ ｏ ａ ｉ ｔ ｙ ｏ ｅ ｉ