[发明专利]用于实现可变瓶颈速率的主动队列管理增强的系统和方法

说明书

技术领域

概括地，本发明涉及通信系统，并且更具体地涉及为IP网络中的网络单元的分组缓冲区进行存储器分配。

背景技术

自从S.Floyd和V.Jacobson在“用于避免拥塞的随机早期检测网关(Random early detection gateways for congestion avoidment)”(IEEE/ACM网络会刊，1(4):397-413，1993)中首次提出随机早期检测(RED)，在近20年中已经提出了许多主动队列管理(AQM)方案。相对于仅在分组发现队列满载时才丢弃到达分组的传统尾部丢弃策略，AQM方案在队列还远未装满时开始丢弃分组。通过适当地间隔早期分组丢弃决策，AQM使由于经历分组丢失的TCP源减小的主动性从数据路径去除的分组量，和持续加入数据路径的全部其它源的分组量相同。

AQM的性能已经被深入研究，但几乎都集中于固定的瓶颈速率。由于服务质量的标准框架，例如参见S.Blake等的“用于不同服务的架构(An architecture for differentiated services)”，IETF RFC 2475，1998年12月，和IEEE 802.1Q http://www.ieee802.org/1/pages/802.1Q-2011.html，具体地相对于其他类型的业务，将低调度优先级分配给TCP，实际上TCP缓冲区的输出率由高优先级业务的到达速率持续调制。缓冲区管理方案的链路利用性能上的瓶颈速率变化的相当负面的影响在Y.Zheng、M.Lu和Z.Feng的“可变带宽网络中自适应AQM算法的性能估计(Performance evaluation of adaptive AQM algorithms in variable bandwidth network)”(IEICE通信会刊E86-B(6)：2060-2067，2003年6月)和J.Zhou、F.Ren和C.Liu的“可变带宽对TCP吞吐量影响的建模(Modeling the effects of variable bandwidth on TCP throughput)”(ICCCN 2009，旧金山，CA，2009年8月)中记载。此外，在A.Baiocchi和F.Vacirca的“具有可变容量瓶颈速率的TCP流建模(TCP fluid modeling with a variable capacity bottleneck link)”(IEEE INFOCOM 2007，安克雷奇，AK，2007年5月)中给出的结果，指示这些结果主要由TCP连接的往返时间(RTT)和瓶颈速率函数(BRF)的基本时间常量之间的关系控制，其中该关系表示瓶颈速率随时间的演进。当瓶颈速率变化的幅度大于缓冲区大小时，AQM几乎不能防止TCP缓冲区溢出。然而，有效的AQM方案可帮助为TCP连接准备快速的吞吐量恢复，从而缓冲区溢出的长期影响是非常轻微的。

所希望的是改善AQM方案对瓶颈速率变化的响应的方法，从而将这些变化对TCP吞吐量的负面影响最小化。

发明内容

根据本发明原理对现有技术的贡献在于给出用于缓冲区管理方案的系统和方法的新途径。本发明的特定实施方式改善了具有可控参数的AQM方案对瓶颈缓冲区的输出速率变化的响应。在瓶颈速率未被担保为固定值的大部分情况下，对TCP性能的影响是实质性的。尽管瓶颈速率的连续变化，新方案允许AQM方案实现队列稳定。

在本发明的一个实施方式中，提供一种用于在通信网络中操作分组缓冲区的方法，其中分组缓冲区可用于接受多个分组流。包括操作分组缓冲区的方法，分组缓冲区可用于接受多个分组流，其中计算所述分组缓冲区的平均队列长度(AQL)值，所述方法包括：

将AQL与第一门限进行比较，其中只要AQL小于第一门限，分组丢弃率保持不变；

跟踪表示自最近的缓冲区溢出事件以来的时间的第一定时器，表示自缓冲区上一次为空以来的时间的第二定时器，以及表示自分组丢失上一次被主动队列管理(AQM)决策所触发以来的时间的第三定时器；和

如果所述AQL大于所述第一门限且与所述第一定时器的比较指示在指定时间内未发生缓冲区溢出以及与所述第二定时器的比较指示在指定时间内缓冲区未空，或者与所述第三定时器的比较指示在指定时间内已由所述AQM决策触发至少一个分组丢弃，则更新分组丢弃率。

在一些实施方式中，其中计算所述缓冲区的瞬时队列长度(IQL，Instantaneous Queue Length)值，所述操作分组缓冲区的方法进一步包括：