[发明专利]一种基于RED的网络拥塞控制算法

权利要求书

1.一种基于RED的网络拥塞控制算法，包括以下步骤：

第一步，利用对数方法对网络数据包尺寸的帕雷拖(Pareto)分布曲线

进行线性化处理，得到不同尺寸数据包在网络中出现概率的线性函数；

第二步，利用泊松过程为网络数据包到达时间间隔序列建立负指数分布关系式，幂值为数据包到达速率与时间之积；而平均队列长度的计算取决于数据包达到率和数据处理能力，两拥塞指标计算公式均包含数据包到达速率的相同参量，通过代入消元法，得到平均队列长度与网络数据包到达时间间隔的耦合函数；

第三步，利用集合映射法建立平均队列长度与数据包尺寸的耦合关系，即将队列长度取值范围与数据包尺寸大小建立一一映射关系；队列趋近满时，对应数据包最大尺寸，队列为空时，对应数据包最小尺寸；

第四步，利用第一步所得线性函数以及第三步的映射关系计算不同平均队列长度时各数据包尺寸出现可能的概率值，得到各尺寸数据包在不同平均队列长度时的分布概率；

第五步，通过平均队列长度与实际队列缓存长度之比计算平均队列利用率，使用平均队列利用率衡量网络拥塞状态；对不同拥塞状态进行分段处理，引入统计学中的五阶分类法，使用微弱、轻微、中等、较重、严重5个指标划分网络拥塞状态，并将平均队列利用率取值范围划分为5个区间，每个区间对应一种网络拥塞状态；

第六步，用队列缓存使用量除以队列长度，得到当前网络平均每包数据量，即网络流量的“浓度”，将“浓度”的取值范围划分为5个区间并与5种网络拥塞状态对应，用标尺分隔5个区间长度；

第七步，利用步骤1得到的数据尺寸分布概率的线性函数计算各区间的数据平均尺寸的丢弃概率，然后根据步骤5得到的当前拥塞状态对相应区间内的数据包按概率进行丢弃，即可实现增加队列可用空间，避免网络拥塞。

2.根据权利要求1所述的基于RED的网络拥塞控制算法，其特征在于：还进一步包括如下区间动态调整子程序，具体包括以下步骤：

(1)计算区间内网络流的浓度：将溶剂定义为数据包个数，溶质定义为数据量，则单位数据包内的平均数据量即为区间内网络流的浓度；

(2)计算相对扩散强度：相对扩散强度即为左右两相邻区间浓度之比，若该比值等于1，两区间浓度一致，区间长度不调节；若小于1，划分区间长度的标尺向左移动；若大于1，划分区间长度的标尺向右移动；

(3)计算扩散速率：以左右相邻两区间浓度之差除以采样周期时间，计算得到单位时间内两区间每数据包平均尺寸的残差，即为扩散速率；

(4)为计算采样周期之间标尺变化大小，用浓度值对采样周期内扩散速率进行偏微分，其关系式是菲客定律(Fick’s law)，即浓度对时间的微分正比于浓度对标尺的二次微分；

(5)对步骤(4)得到的关系式进行积分，代入周期时间和区间内平均浓度，产生下一周期内5个区间长度值，利用其计算不同周期各区间的动态丢弃概率，以适应不同周期内的网络拥塞状态变化。