[發明專利]基于分布式平均跟蹤算法的多瓶頸網絡主動隊列優化方法

在審

• 申請號: 202011094761.X
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112235813A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 陳飛;崔慶福;黃伯敏;項林英
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/02;H04L12/863;H04L12/861
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種基于分布式平均跟蹤算法的多瓶頸網絡主動隊列優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：構造路由器進行信息傳遞的網絡結構拓撲圖；

所述網絡結構拓撲圖是無向連通圖，其中節點數量為N，邊的數量為M，每個節點代表一個路由器；

步驟2：設置每個節點的的初始狀態，以及初始隊列長度；

步驟3：設置節點間的通信方式，使每個節點只能與鄰居節點通信，運行分布式平均跟蹤算法，根據與鄰居節點通信獲得的反饋信息來調整節點估計的隊列長度達到一致性，并且跟蹤網絡中所有節點隊列長度的平均值；

所述隊列長度如下式所示：

x_i(t)＝z_i(t)+q_i(t)

q_avg＝x_i(t)

其中，i，j為節點且i，j∈(0，N]，x_i(t)是節點i在t時刻估計的隊列長度，z_i(t)是節點i在t時刻的內部狀態，是節點i在t時刻內部狀態變化速率，q_i(t)是節點i在t時刻的實際隊列長度，α＞0是常數，sgn(·)是符號函數，N_i(t)是節點i在t時刻的鄰居集合,q_avg是平均隊列長度；

所述反饋信息為節點i與其鄰居節點通信獲得的差值信息e_i1，以及節點i根據估計的自身狀態與實際隊列長度的比較獲得的差值信息e_i2，表示如下：

e_i2＝x_i-q_i,i＝1，…，N

其中，a_ij為鄰接矩陣的元素，x_i表示節點i估計的隊列長度，q_i表示節點i的實際隊列長度；

步驟4：通過設置閾值參數得到路由器進行擁塞決策時的動態閾值；

所述設置閾值為，將閾值設置為整個網絡平均隊列長度的倍數，得到動態閾值如下式所示：

min_th＝α*q_avg

min_th＝β*q_avg

其中,min_th是最小閾值，max_th是最大閾值，α∈(0，1)，β＞1，q_avg是平均隊列長度；

步驟5：將得到的整個網絡的平均隊列長度q_avg與最大閾值max_th、最小閾值min_th進行比較，得到整個網絡的擁塞情況；

步驟6：根據整個網絡的平均隊列長度，計算丟棄概率，進行擁塞控制；

如果min_th≥q_avg，則不對數據包進行丟棄；如果min_th＜q_avg＜m_axth，則以丟棄概率P_b對數據包進行丟棄；如果max_th≤q_avg，則對到達的數據包全部丟棄；

所述丟棄概率的具體公式如下：

P_b＝k[q_avg+δ(q_i-q_avg)]

其中，P_b是丟棄概率,k∈(0，1),δ∈(0，1)是常數，q_i表示節點i的實際隊列長度，q_avg是平均隊列長度。