基于排队论模型的网络拥塞率研究

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1、万方数据第28卷第17期计算机工程与设计2007年9月V01．28N0．17ComputerEndneeringandDesignSept．2007基于排队论模型的网络拥塞率研究解争龙1，李向军”(1．成阳师范学院计算机科学系，陕西成阳712000；2．西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安710071；3，西安文理学院计算机科学系，陕西西安710065)摘要：分析了目前拥塞控制存在的问道，以排队论模型为基础对网络拥塞率进行了研究，从一个路由器的角度出发研究网络拥塞问题，提出了基本模型，给出了求解瞬时拥塞率的算法，并得到了穗态拥塞率的解析表选式．

2、通过敷值蛄果指出，路由器缓存的适当增加可以降低拥塞率，但过渡增加反而奇增加拥塞率：增加路由器的CPU处理速度可班降低拥塞率．关键词：网络；拥奎；拥塞控制；拥塞率；排队论中图法分类号：TP393．03文献标识码：A文章编号：1000．7024(2007)17-4172-03、StudyofnetworkcongestionratebasedonqueuingtheorymodelXIEZheng—lon91．LIXiang-jm一(1．DepartmentofComputerScience，XianyangNormalCollege,Xianyan

3、g712000,China；2．CollegeofElectrical—MechanicEngineering，XidianUniversity,Xi’an710071，China；3．DepartmentofComputerScience，Xi’anUniversityofArtsandScience，Xi’an710065，China)Abstract：Theproblemexist‘mgincongestioncontrolisanalyzed．ThenetworkcongestionrateisresearchedbasedOilqueu

4、ingtheorymodel，abasicmodelisproposedbystudyingtheproblemofnetworkcongestionflomrouter,allalgorithmforsolvingtheinstantaneouscongestionmteispresentedandtheanalyticalformulaofstablecongestionrateisobtained．ThenumericalresultSHOWSthatwecanpro—perlydecreasethecongestionratebyincr

5、easingcachememacy，however,overagecachememorymayincreasethecongestionrate．Fur-thcTmore,byincreasingthespeedofCPUoftheroutercanalsodecreasethecongestionrate．Keywords：networks；congestion；congestioncontrol；congestionrate；queuingtheory0引言当嘲络中有太多分组时，其性能降低，这种情况叫做拥塞“1。拥塞会导致恶性循环。如果路由器

6、没有空余缓存，它必须丢掉新来的分组，发送方将会(可能多次)重发这个分组。由于发送方在收到确认之前不能丢掉该分组，因此接收端的拥塞会导致发送方不能释放本应释放掉的内存，从而可能导致发送端的拥塞。极端情况下，网络完全瘫痪，几乎没有分组能够送达。目前对拥塞控制的研究已有许多叫，并提出了许多成熟的拥塞控制方法，如令牌桶算法、载荷脱落法抑制分组法等。利用排队论研究拥塞控制的文献也有许多M，但其中都采用的是经典通用的排队论模型，对于网络拥塞控制中所特有的一些关键因素，比如丢失分组的重发等，没有考虑。本文将从一个路由器的角度出发研究网络拥塞问题．利用排队理论的

7、方法对拥塞问题进行准确的描述，对拥塞率进行精确的计算．利用本文的结果，可以使得传统拥塞控制方法更为精确．1基本问题与模型假设考虑一个由具有有限缓冲内存的路由器构成的排队系统，它具有以下特性；(1)分组流从若干个输入线路达到，为一到选率为土的Poi-SSOfl流；(2)路由器对每个分组的处理时间相互独立，并有相同的负指数分布，平均处理时间为lm；OI路由器缓存为c，若某一分组到达时，等待的分组队长已达到c，则该分组丢失；(4)分组到达￡时间后发送方仍然未收到确认，则认为该分组已经丢失，其副本将被重发，其中每个分组的等待时间L服从独立同分布的负指数分

8、布，均值为l／v；(5)到达过程和处理过程相互独立。记“O为t时刻系统队长(包括正在处理的分组和等待分组)为i概率．i=O,1，⋯，c十