基于云模型的被动队列管理算法

摘 要：为了解决因拥塞而带来的网络性能问题，基于“弃头”方式提出了一种新的被动队列管理算法DFCM。该算法首先结合业务流队长和到达速率给出了丢包策略和丢包概率，同时利用云模型对实际队长进行求解；最后，通过利用NS2和Matlab进行仿真实验，深入分析了影响算法性能的关键因素。与“弃尾”（Drop Tail）和DFSQ（Drop Front n based on Synchronized Queue）算法相比，DFCM在瞬时队长方差、有效传输数据包等方面显示了较好的适应性。

关键词：被动队列管理；弃头；丢包；队长；云模型

0 引言

目前，随着Internet的迅速发展，网络拥塞成为日益关注的问题。解决网络拥塞的有效手段是提前进行队列管理，通过丢弃数据包来达到缓解拥塞的目的[1-3]。队列管理方法主要分为被动队列管理（Passive Queue Management，PQM）和主动队列管理（Active Queue Management，AQM）。主动队列管理方法的典型代表有RED（Random Early Detection）[4]、CHOKe（CHOose and Keep for responsive flows）[5]、REM（Random Exponential Marking）[6]、PI（Proportion Integration）[7]、PID（Proportion Integration Differentiation）[8]，等等，该类方法有效地解决了全局同步问题，但却存在增加硬件开销和参数设置敏感等问题。而被动队列管理方法主要利用“弃尾（Drop Tail）”[9]、“随机丢弃（Random Drop）”[10-11]和“弃头（Drop Front）”[12]方式来进行丢包处理，Drop Tail容易导致全局同步、死锁等现象，而Random Drop和Drop Front容易造成满队列问题。因此，需要引入新的参数来改进被动队列管理方法，以提高网络性能。

在以上工作基础上，本文结合“弃头”方式提出了一种新的被动队列管理算法DFCM（Drop Front n based on Cloud Model）。该算法通过考虑实际业务流队长和到达速率建立了新的丢包策略，并结合云模型对实际队长进行求解，同时通过仿真实验研究了影响算法的关键因素。

4 结语

针对日益严重的网络拥塞现象，本文在以往的基础上，结合“弃头”方法建立了一种新的被动队列管理算法DFCM。该算法通过考虑实际业务流队长和到达速率提出了新的丢包策略，并结合云模型对实际队长进行求解。最后，利用NS2和Matlab进行联合仿真实验，深入研究了影响队列管理算法的关键因素。对比实验结果表明，DFCM具有较好的适应性。在后续研究中，可以考虑针对实际业务流的长相关和分形特性来建立一套完整的队列管理方法。

参考文献：

[1]WANG H， YU C， JING Y. Network congestion control algorithm based on TS fuzzy observer [J]. Journal of Northeastern University： Natural Science Edition， 2010， 31（4）： 461-464， 468. （王宏伟，于驰，井元伟. 基于T-S模糊观测器的网络拥塞控制算法[J].东北大学学报：自然科学版， 2010，31（4）： 461-464，468.）

[2]ZHANG Y， KANG SR， LOGUINOV D. Delayindependent stability and performance of distributed congestion control [J]. IEEE/ACM Transactions on Networking， 2007， 15（5）： 838-851.