[發(fā)明專利]基于分布式平均跟蹤算法的多瓶頸網(wǎng)絡(luò)主動隊列優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011094761.X
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112235813A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳飛;崔慶福;黃伯敏;項林英
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發(fā)明提供一種基于分布式平均跟蹤算法的多瓶頸網(wǎng)絡(luò)主動隊列優(yōu)化方法，涉及控制與信息技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過構(gòu)造路由器進(jìn)行信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D；利用自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整RED算法的參數(shù)，以更好的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的變化。將分布式平均跟蹤算法與RED算法相結(jié)合，利用分布式平均跟蹤算法實(shí)現(xiàn)跟蹤所有隊列長度平均值的目的，實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)估計的隊列長度趨于一致且跟蹤實(shí)際隊列長度的平均值，路由器可以根據(jù)反映整個網(wǎng)絡(luò)擁塞程度的隊列長度做出擁塞決策，使擁塞控制更加準(zhǔn)確，避免RED算法應(yīng)用到多瓶頸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制與信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分布式平均跟蹤算法的多瓶頸網(wǎng)絡(luò)主動隊列優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，大量實(shí)時多媒體數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生，單靠端節(jié)點(diǎn)實(shí)施擁塞控制已經(jīng)不能滿足現(xiàn)如今用戶對上網(wǎng)速度、高清音視頻的需求，網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān)、路由器、交換機(jī)等)處的擁塞控制算法應(yīng)運(yùn)而生。網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)主動隊列擁塞控制的主要任務(wù)是提前預(yù)測節(jié)點(diǎn)的擁塞，一旦擁塞發(fā)生，節(jié)點(diǎn)自身采取擁塞控制的同時也會將擁塞信號傳遞給發(fā)送端，再與源端算法相結(jié)合進(jìn)行協(xié)同擁塞控制，減少或者避免擁塞情況的發(fā)生，從而改善網(wǎng)絡(luò)性能。

Floyd等人提出的RED算法是主動隊列算法的開創(chuàng)性工作。它主要根據(jù)隊列長度來判斷網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，在擁塞發(fā)生的早期,對數(shù)據(jù)包以一定的概率丟失或者標(biāo)記，這樣就可以及時地通知系統(tǒng)源端網(wǎng)絡(luò)擁塞，降低數(shù)據(jù)包的發(fā)送速率,從而避免網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的加重。RED算法對參數(shù)設(shè)置敏感且只能根據(jù)特定的網(wǎng)絡(luò)場景設(shè)置參數(shù)，不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的變化，在單瓶頸網(wǎng)絡(luò)中上述算法可以改善網(wǎng)絡(luò)的性能，但應(yīng)用到多瓶頸網(wǎng)絡(luò)時上述算法沒有考慮到瓶頸鏈路之間的相互影響，無法根據(jù)整個網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況采取控制策略，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)隊列震蕩嚴(yán)重甚至不穩(wěn)定。本專利將分布式平均跟蹤算法與RED算法相結(jié)合，動態(tài)調(diào)整RED算法的參數(shù)，根據(jù)整個網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況做出控制決策，改善多瓶頸網(wǎng)絡(luò)的性能。

單瓶頸網(wǎng)絡(luò)無法模擬瓶頸鏈路之間的相互影響，源端及交叉流量端對瓶頸資源的爭奪，交叉流量對網(wǎng)絡(luò)的影響，而這些是影響實(shí)際網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)是一個不斷變化、非線性的系統(tǒng)，相比于單瓶頸網(wǎng)絡(luò)，多瓶頸網(wǎng)絡(luò)更接近于實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)模型。通過對多瓶頸網(wǎng)絡(luò)各種主動隊列算法進(jìn)行研究，有助于揭示現(xiàn)有算法在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的缺陷，并對推動主動隊列算法的發(fā)展具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于分布式平均跟蹤算法的多瓶頸網(wǎng)絡(luò)主動隊列優(yōu)化方法，本發(fā)明動態(tài)調(diào)整RED算法的最大、最小閾值，并將分布式平均跟蹤算法與RED算法相結(jié)合，根據(jù)整個網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度做出擁塞決策，改善多瓶頸網(wǎng)絡(luò)的性能。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種基于分布式平均跟蹤算法的多瓶頸網(wǎng)絡(luò)主動隊列優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟1：構(gòu)造路由器進(jìn)行信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D；

所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D是無向連通圖，其中節(jié)點(diǎn)數(shù)量為N，邊的數(shù)量為M，每個節(jié)點(diǎn)代表一個路由器；

步驟2：設(shè)置每個節(jié)點(diǎn)的的初始狀態(tài)，以及初始隊列長度；

步驟3：設(shè)置節(jié)點(diǎn)間的通信方式，使每個節(jié)點(diǎn)只能與鄰居節(jié)點(diǎn)通信，運(yùn)行分布式平均跟蹤算法，根據(jù)與鄰居節(jié)點(diǎn)通信獲得的反饋信息來調(diào)整節(jié)點(diǎn)估計的隊列長度達(dá)到一致性，并且跟蹤網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)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)