基于改进的控制时延主动队列管理算法研究

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1、分类号TP393学校代码10590UDC004密级公开深圳大学硕士学位论文基于改进的控制时延主动队列管理算法研究学位申请人姓名余信珂专业名称计算机科学与技术学院（系、所）计算机与软件学院指导教师姓名蔡茂国教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于改进的控制时延主动队列管理算法研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日基于改进的控制时延主

2、动队列管理算法研究摘要主动队列管理是避免网络拥塞，提高网络服务质量（QoS）的重要方法。网络中可以利用的资源是有限的，随着网络的发展，网络中数据的流量越来越大，当业务流量超过网络所能提供的能力时，会出现网络的拥塞，导致分组丢失率增大，传输时延增大，严重时可能使整个网络系统发生崩溃。一个时常发生拥塞又无法及时恢复的网络是无法提供良好的QoS保证的。主动队列管理算法作为拥塞控制的一种有效手段，可以降低网络拥塞发生的机率，提高网络的QoS，具有重要的学术意义和实际应用价值。本文详细评述了主动队列管理算法研究的意义和国内外研究现状，深入研究了控制时延主动队列管理

3、（CoDel）算法的优点，以及存在的不足，并且对CoDel算法提出了改进。1、提出了一种概率优化的控制时延主动队列管理算法（PCoDel）。控制时延主动队列管理算法（CoDel）是严格控制时延的，在突发数据流到来时，存在大量丢弃数据分组，降低网络性能的问题。本文对CoDel算法进行了改进，在CoDel算法的基础上，将分组在队列中的平均时延作为判断网络拥塞的依据，在分组进入队列时，根据概率进行丢弃分组的策略。2、加入了谨慎的自适应的机制，提高算法的稳定性。当平均时延增大时，相应地增大初始丢弃概率，以较大的概率丢弃数据分组；而当平均时延较小时，减小初始丢弃概

4、率，以达到保持队列平均时延稳定的目的。在不同网络环境中的仿真实验结果表明，与传统的CoDel、sfqCoDel算法相比，PCoDel算法的平均吞吐量、丢包率、平均时延、链路利用率、平均队列长度均有优势，在平均吞吐量和丢包率方面，PCoDel算法有明显的改进。3、提出了可以适用于多种优先级，满足不同类型的业务需求，加权的概率优化控制时延主动队列管理算法（WPCoDel）。在丢弃分组时，根据不同的优先级赋予不同的丢弃概率，使得优先级较高的分组具有较小的丢弃概率，为用户提供差异化的服务。仿真实验结果表明，加权后的WPCoDel算法与未加权的PCoDelI基于改

5、进的控制时延主动队列管理算法研究算法相比，时延、抖动、队列长度相差不大，吞吐量、链路利用率有轻微的降低，丢包率有轻微提高。WPCoDel算法与PCoDel算法相比，可以在整体性能相近的情况下，提供更加广泛的应用，为用户提供差异化的服务，使得优先级较高的分组获得较高的服务质量。并且与传统的CoDel、sfqCoDel算法相比，WPCoDel算法在端到端时延、链路利用率、队列长度方面仍然具有优势，吞吐量和丢包率有明显的改进。关键词：控制时延；随机公平队列控制时延；概率优化的控制时延；加权的概率优化控制时延；拥塞控制；主动队列管理；服务质量；IIAnImpro

6、vedControlledDelayAlgorithmforActiveQueueManagementAbstractActivequeuemanagementisanimportantmethodtoavoidnetworkcongestionanditcanimprovethequalityofservice(QoS).Availableresourcesinthenetworkarelimited.Withtherapiddevelopmentofthenetwork,thenumberofdatatrafficinnetworkismuchbig

7、gerthanbefore.Whenthedatatrafficexceedstheuppercontrollimitofthenetwork,networkcongestionwillappear.Thenetworkcongestionwillleadtotheincrementofpacketlostrateandbiggertransmissiondelay,seriouslyitcanmakethenetworkparalysis.Frequentnetworkcongestionanddifficultrecoveryareunabletop

8、rovidegoodQoSguarantee.Activequeuemanage