缓存管理算法及其在无线网络中的应用研究.pdf

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1、第33卷第6期电子科技大学学报Vol.33No.62004年12月JournalofUESTofChinaDec.2004缓存管理算法及其在无线网络中的应用研究陈远，李乐民(电子科技大学宽带光纤传输与通信网技术教育部重点实验室成都610054)【摘要】对基于分组丢弃技术的缓存管理算法作了系统的分类，介绍了包括新的基于控制理论和模糊逻辑控制的几种主要的缓存管理算法及其改进算法，并就存在的问题和不足提出了研究建议。提出了适用于无线网络的缓存管理算法设计的四点建议和基本思路。关键词分组丢弃;缓存管理;主动队列管理;传输控

2、制协议中图分类号TN915.04文献标识码ABufferManagementAlgorithmsandItsApplicationinWirelessNetworksChenYuan，LiLemin(KeyLaboratoryofBrodbandOpticalFiberTransmissionandCommunicationNetworksUESTofChina,MinistryofEducationChengdu610054)AbstractAsystematicclassificationmethodaimed

3、atpacket-dropping-basedbuffermanagementalgorithmsispresent,somedominantalgorithmsandtheirvariationsintoday’snetworkareintroduced,includingsomenewbuffermanagementalgorithmswhichbasedoncontroltheoriesandfuzzylogic,andgivesadviceonfutureresearchforsolvingtheprese

4、ntproblems.Becauseofuniqueissuesinthewirelesschannel,somemodificationsareneededwhenapplythesealgorithmstowirelessnetwork.Wepresentsomeadvicesandbasicthoughtsonthisproblem.Keywordspacketdropping;buffermanagement;activequeuemanagement;transmissioncontrolprotocol

5、Internet的分组转发机制基于IP协议所提供的无连接端到端服务，这种无连接的设计赋予了网络极好的伸缩性。然而，如果不对网络的运作规律加以研究并据此改善其运行效果，在重负荷时，网络所能提供的有效吞吐率将会急剧下降，甚至还会发生拥塞崩溃。缓存管理通常是指利用特定的技术和算法，维护缓存的占用量及缓存的分配方式。在一般情况下，数据源端和目的端将分组丢失作为网络拥塞的信号，据此调整发送速率，所以，从反馈控制的角度来看，如果数据源支持TCP或与之相似的端到端协议，缓存管理所采用的有针对性的分组丢弃就可以对经过该缓存的流的通

6、信效果发生影响，而这正是基于分组丢弃技术的缓存管理所能发挥的一个重要作用。本文对近几年内出现的分组丢弃缓存管理技术做出一个较为系统的归纳总结，分析比较了几种主要的缓存管理机制的基本原理以及各自优缺点，给出研究建议以供参考，并对将Internet中的缓存管理算法应用到无线网络中提出了需要改进的方向和几点基本思路。收稿日期：2004−07−09基金项目：国家自然科学基金委员会与香港研究资助局联合科研基金资助项目(60218002)作者简介：陈远(1975−)，男，博士生，主要从事IP网络中的服务质量、无线资源管理方面的

7、研究.756电子科技大学学报第33卷1现有分组丢弃缓存管理算法最常用的缓存管理策略是尾丢弃(TailDrop,TD)，从实现复杂度上看，它是最简单的，然而尾丢弃会造成业务流对缓存的死锁和产生全局同步效应；同时缓存常时间处于满状态，导致较长的排队等待时延。因此，如何在减小排队时延的同时保证较高的吞吐量成为设计缓存管理算法的主要目标。主动队列管理(ActiveQueueManagement，AQM)采用拥塞避免机制，主动的而非响应性的进行分组丢弃被证明是一种有效的手段，成为近年来端到端拥塞控制研究中的一个热点。[1,2

8、]1.1随机早期检测及其改进算法随机早期检测(RandomEarlyDetection，RED)是目前研究得最多的一类主动队列管理技术，它采用概率判定机制主动地有选择地丢弃某些分组，利用TCP对发送速率的自适应调节能力，让某些源端降低发送速率，及时阻止拥塞的恶化，并将平均排队时延控制在一定的范围内。RED采用指数加权滑动平均来计算平均队长avg，由平均队长决