基于ns2的优先级队列管理算法设计

《基于ns2的优先级队列管理算法设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第31卷第11期重庆工商大学学报(自然科学版)2014年11月Vol.31NO．11JChongqingTechnolBusinessUniv.(NatSciEd)Nov．2014文章编号:1672－058X(2014)11－0045－05*基于NS2的优先级队列管理算法设计＊＊潘丰旻，江明，周加文，葛愿(安徽工程大学，安徽芜湖241000)摘要:网络控制系统的信号以分组的形式在网络中传输，引起了传输时延、丢包等问题;为了更好地研究网络控制系统的性能，利用NS2搭建了网络控制系统的网络传输模型。并以其中的优先级业务分组为研究对象，设计了优先级队列管理算法;在DropTa

2、il算法的基础上进行改进，继承了原有算法的优势，并加入了业务优先级识别和弃包选择机制;通过调用两种算法进行实验，从时延、丢包以及吞吐量方面进行分析与对比，验证了PDropTail算法的有效性。关键词:网络控制系统;优先级;队列管理算法;时延;丢包;吞吐量;中图分类号:TP307文献标志码:A0引言网络控制系统(NetworkedContorlSystems，NCS)于1999年出现在马里兰大学Walsh的论著中，该系统利［1］用通信媒介使控制回路形成闭环。与传统的控制系统不同，它采用多样的网络连接方式提高了系统组件［2－3］的灵活性，在智能电网、智能交通等领域有着巨大的

3、应用前景。融合了计算机技术和通信技术的NCS，除了控制算法影响其性能好坏以外，合理地调度计算机的网络资源也十分必要．NCS的网络服务质量指标包［4－6］括时延、丢包和吞吐量等。由于网络的不稳定性必然引入时延、丢包等问题。因此，要在NCS的网络传输部分采用合适有效的队列管理算法。进行实验模拟是研究分析NCS性能的高效方法。NCS模拟工具主要包括MATLAB、OPNET以及NS2．MATLAB的TrueTime工具箱在控制策略方面的模拟功能强大，但其网络模块的功能相对薄弱，模拟NCS网络环境中的队列管理机制较为困难;OPNET具有很强的网络功能，但这款商用软件使用费较为高昂

4、;而NS2作为一款开源免费的软件，它采用分裂对象模型的方式，利用Otcl语言搭建网络拓扑结构，C++语言实现具［7－9］体协议，达到了模拟配置灵活性和仿真运行高效性的统一，受到越来越多的重视。如高文宇等人提出的［10］［11］网络仿真软件NS2中队列调度算法的扩展。杨故等提出的基于NS2的改进队列管理算法及其实现。［12］高鹏等人基于NS2的主动队列管理算法的仿真与分析等。为此，本文首先设计NCS中的优先级队列管理算法;其次利用NS2搭建一个网络传输模型，并调用队列管理算法进行仿真实验;最后进行实验数据的分析和实验结果的总结。收稿日期:2014-05-22;修回日期:2

5、014-06-20．*基金项目:国家自然科学基金项目(61271377，61203034);安徽省自然科学基金项目(1308085QF120);安徽省级优秀青年人才基金重点项目(2012SQＲL086ZD);安徽工程大学国家级大学生创新创业训练计划项目(201310363049)．作者简介:潘丰旻(1990－)，男，硕士，从事网络化控制系统研究．＊＊通讯作者:江明(1965－)，男，教授，硕导，从事智能网络控制系统研究．46重庆工商大学学报(自然科学版)第31卷1基于NS2的优先级队列管理算法实现1．1队列管理算法网络业务流以数据分组的形式在网络中传输。它们流经不同网络

6、节点时会采取队列缓存、延迟转发等服务方式，而队列管理的作用就在于此。能通过丢弃或者标记这些数据分组来管理网络传输节点中的队列缓冲资源。队列管理主要分为主动式队列管理及被动式队列管理。主动式队列管理算法通过预测分组的状态特性，在网络拥塞还未发生之前就按照预先的设定进行相应的弃包，从而有效控制队列缓冲区的长度，其中的典型算法为ＲED;而被动式队列管理算法在队列缓冲区设置了固定的数据分组存储上限，当队列中接收到的分组达到上限值，则启动弃包机制，其中典型算法有DropTail算法。验证队列管理算法性能的好坏，要从业务需求和算法复杂程度出发，结合时延、丢包、吞吐量等因素进行综合讨

7、论，而两种典型算法的算法性能如表1所示。主动队列管理算法结构较为复杂，增加设备开销，平均时延相对较高，网络吞吐量也相对较低。其参数设置敏感并且网络响应相对滞后，并没有在网络当中得到大量使用;相比之下，虽然被动式队列管理算法丢包率相对较高，但其相对较低的延时特性以及简单的算法结构，在实际网络中仍获得广泛使用。1．2PDropTail算法设计NCS因为系统业务类型复杂，不同业务之间对于网络服务质量往往有着不同需求，需要在保持较低时延和较高吞吐量的基础上进行优先级区分服务。所以新的算法具有优先级识别机制，它在选择弃包方面不再是直接“弃尾”，而是