[发明专利]基于平均队列长度及其变化率的自适应主动队列管理方法

说明书

本发明公开了基于平均队列长度及其变化率的自适应主动队列管理方法，具体为：1、等待新分组数据；2、新分组数据到达路由器缓冲区，根据当前时刻t时路由器缓冲区的平均队列长度变化率和平均队列长度判断是否将该新分组数据中的全部数据直接丢弃；如果是，则重新等待新数据到达，再次执行步骤2，否则转步骤3；3、新分组数据进入至缓冲区后，时间单位为t+1，更新t+1时平均队列长度和平均队列长度变化率；4、更新t+1时路由器缓冲区的中间阈值；5、计算丢弃概率；6、根据丢弃概率对新分组数据进行丢弃，剩余数据从路由器缓冲区中出队，再次等待新数据到达，并转步骤2。本发明流程简单，可操作性强，应用范围广。

技术领域

本发明属于路由器队列管理和拥塞控制技术领域。

背景技术

信息技术的发展推动着传统网络向智能网络转变，智能网络中类型繁多的流量业务产生了巨大的数据流量，随之而来的流量负荷容易导致网络拥塞、系统不稳定等问题，采用端到端的拥塞控制是缓解网络拥塞的有效办法，“端到端原则”提供的可扩展性在客观上有利于网络的快速发展，但端到端的拥塞控制具有一定的滞后性，网络在检测到拥塞和拥塞发生的时间间隔内会一直处于拥塞状态。因此，为了保障服务质量(QoS)模型有效运行，不仅需要在源端实现拥塞控制，网络中间节点也需要参与进来。此时被推荐部署到网络中间节点上(如路由器)来提高端到端拥塞控制效率的主动队列管理 (Active QueueManagement，AQM)机制就发挥了作用。主动队列管理是指网络发生拥塞时，网络节点通过丢包来管理队列长度和调节路由器缓冲区的占有率，不同的队列管理方法直接影响到网络节点的拥塞控制能力和网络的QoS。

现有的主动队列管理方法中，由Floyd等人最早提出的随机早期检测(RandomEarly Detection，RED)算法应用最为广泛，被互联网工程任务组(Internet EngineeringTask Force，IETF)推荐为AQM的唯一候选算法，但参数配置敏感和全局同步现象等缺陷的存在使得它难以适应动态变化的网络环境。为了减小RED对参数设置的敏感性，进一步提高拥塞管理的效率，研究人员基于RED又提出了许多改进算法，如ARED、URED、TRED、QARED和SRED等。相较于RED，改进算法提升了RED在不同网络环境下的性能。但网络流量的变化是导致链路发生变化的根本原因，RED及其改进算法存在的一个严重问题是它们忽略了网络流量的变化情况，仅基于平均队列长度的大小来判断网络的拥塞情况，这就导致了拥塞控制效率很难获得有效的提高。

发明内容

发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于平均队列长度及其变化率的自适应主动队列管理方法。

技术方案：本发明提供了一种基于平均队列长度及其变化率的自适应主动队列管理方法，具体包括如下步骤：

步骤1：等待新的分组数据；

步骤2：新的分组数据到达路由器缓冲区，根据当前时刻t时路由器缓冲区的平均队列长度变化率dave(t)和当前时刻路由器缓冲区的平队列长度ave(t)判断是否将该新的分组数据中的全部数据直接丢弃；如果是，则重新等待新的分组数据到达，再次执行步骤2，否则转步骤3；

步骤3：新的分组数据放入至缓冲区后，时间单位为t+1，更新t+1时路由器缓冲区平均队列长度ave(t+1)以及平均队列长度变化率dave(t+1)；

步骤4：更新t+1时路由器缓冲区的中间阈值；

步骤5：如果dave(t+1)＞0，采用如下公式计算丢弃概率：

为预设的最大丢弃概率，为预设的路由器缓冲区的最小平均队列长度，为预设的路由器缓冲区的最大平均队列长度；

如果dave(t+1)=0，采用如下公式计算丢弃概率：

其中，；

如果dave(t+1)＜0，则采用如下公式计算丢弃概率：