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基于NS2路由器的主动队列算法研究

作　者: 马俊
导　师: 张燕平
学　校: 安徽大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 拥塞控制 RED算法非线性RED算法平均队列长度平均吞吐量
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 96次
引　用: 1次
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内容摘要

随着Internet的发展和网络多媒体技术的成熟,用户数量及其需求的增加带来严重的负载问题。当网络中存在过多的分组报文,且网络中的资源(例如：网关处理能力、缓冲区大小、链路的带宽)有限时,就会使网络拥塞；进而导致网络的吞吐量的急剧下降,传输中的数据包的大量丢失,系统性能下降,严重时候会使整个系统崩溃。有效解决拥塞控制方法是端到端的拥塞控制,典型的为TCP协议中的拥塞控制算法。而路由器恰处于拥塞的发生点上,因此对路由器中的队列进行管理和控制,直接影响路由器的性能,进而影响整个网络的性能和QoS服务质量的能力。根据拥塞算法的使用位置划分,拥塞控制算法分为两大类：“链路算法和源算法”。在源算法方面,TCP协议中的拥塞控制算法使用最广泛,已经成为网络健壮性的保证的不可或缺因素。在链路算法上,“主动队列管理”机制为当前的研究热点。“随机早期检测”算法是主动队列管理中的一个代表算法,也是RFC2309推荐的唯一主动队列管理的候选算法,被广大学者们所关注和研究。本文主要工作如下：首先,介绍了拥塞控制算法的国内外研究现状,阐述了拥塞、拥塞崩溃及拥塞控制的定义,分析拥塞形成的原因,简介了什么是拥塞控制和拥塞控制的链路算法,并详细阐述路由器中的队列机制。同样也介绍文中的实验平台——网络仿真工具"Network Simulator version 2"。其次,概述RED算法及相关改进算法："ARED算法、SRED算法、FRED算法、BLUE算法”。根据引文的建模思想,推导出了平均队列长度和丢弃概率的关系式；分析关系式得出：“非线性的表述更吻合队列长度和丢弃概率之间的关系”,为本文改进的RED算法提供理论基础。再次,利用平均队列长度和丢弃概率的非线性特征提出两种改进的非线性RED算法MRED和JRED算法。通过NS2进行仿真模拟,分析仿真结果得出,本文提出的两种改进的非线性RED算法和原RED算法相比,提高了平均吞吐量,降低了丢包概率和增强了网络稳定性和可靠性。相互比较MRED和JRED两种改进算法,JRED算法综合性能更优。最后,对全文的研究内容作了总结,并提出了进一步的研究方向。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-11
  1.2 拥塞控制链路算法研究概况  11-13
  1.3 论文的主要研究内容  13-15
第二章路由器中的队列机制和NS2  15-24
  2.1 队列管理机制  15-18
  2.2 队列调度机制  18-19
  2.3 NS2的概述及相关工具  19-22
  2.4 本章小结  22-24
第三章典型队列管理算法及非线性性质  24-34
  3.1 RED算法及其原理  24-26
  3.2 RED的改进算法  26-31
  3.3 平均队列长度和丢弃概率  31-32
  3.4 本章小结  32-34
第四章改进的非线性RED算法-MRED算法  34-41
  4.1 改进的MRED算法  34-35
  4.2 仿真实验环境  35-36
  4.3 仿真实验结果分析  36-40
  4.4 本章小结  40-41
第五章改进的非线性RED算法-JRED算法  41-49
  5.1 改进的JRED算法  41-42
  5.2 仿真实验环境  42-43
  5.3 仿真实验结果分析  43-48
  5.4 本章小结  48-49
第六章总结与展望  49-50
  6.1 总结  49
  6.2 展望  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-55
附录A 图索引  55
APPENDIX A FIGURE INDEX  55-56
附录B 表索引  56
APPENDIX B TABLE INDEX  56-57
攻读硕士学位期间从事的科研项目及发表的论文  57-58
导师简介  58
作者简介  58

基于NS2路由器的主动队列算法研究

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