基于公平性的主動(dòng)隊(duì)列管理（AQM）算法研究的中期報(bào)告

基于公平性的主動(dòng)隊(duì)列管理（AQM）算法研究的中期報(bào)告一、研究背景隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)擁塞問題越來越突出，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸過程中丟包率增加，延遲時(shí)間增加等問題，因此需要制定一定的策略來解決這些問題。公平性的主動(dòng)隊(duì)列管理（ActiveQueueManagement，簡稱AQM）算法被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)流量控制中，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的公平性、高效性、穩(wěn)定性等，其基本思想是通過監(jiān)測和管理網(wǎng)絡(luò)中的傳輸隊(duì)列，以控制數(shù)據(jù)包的排隊(duì)和傳輸，從而更加合理地利用帶寬資源。目前，AQM算法有很多種，比如RED、BLUE、SFQ等等。本次研究重點(diǎn)研究RED算法及其優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的公平性和效率性。二、研究目標(biāo)本次研究目標(biāo)主要是基于公平性的AQM算法研究，基于RED算法進(jìn)行優(yōu)化，以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男屎凸叫?。具體目標(biāo)如下：1.分析當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題及其產(chǎn)生原因；2.研究RED算法原理及其優(yōu)缺點(diǎn)；3.對(duì)RED算法進(jìn)行改進(jìn)，提高其性能；4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析改進(jìn)后算法的性能及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的改善效果。三、研究方案1.分析當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題及其產(chǎn)生原因（1）網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響網(wǎng)絡(luò)擁塞主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)延遲變大，丟包率上升等問題，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸效率下降。（2）網(wǎng)絡(luò)擁塞的原因網(wǎng)絡(luò)擁塞有很多原因，比如瓶頸節(jié)點(diǎn)帶寬資源不足、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)不合理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不合理等。2.研究RED算法原理及其優(yōu)缺點(diǎn)RED算法相對(duì)于傳統(tǒng)的隊(duì)列管理算法，主要通過控制隊(duì)列中包含的數(shù)據(jù)包數(shù)來減少擁塞情況。RED算法的主要思路是：隊(duì)列中數(shù)據(jù)包的數(shù)量超過一定的閾值時(shí)，就會(huì)將部分?jǐn)?shù)據(jù)包丟棄以減輕擁塞。而當(dāng)隊(duì)列中數(shù)據(jù)包的數(shù)量低于一定的閾值時(shí)，就會(huì)增加數(shù)據(jù)包的數(shù)量。（1）RED的優(yōu)點(diǎn)RED算法承認(rèn)因網(wǎng)絡(luò)超載導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失，并通過丟包以及提高回應(yīng)的丟包比例來解決這個(gè)問題。（2）RED的缺點(diǎn)RED算法易受網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流量等因素的影響，其參數(shù)設(shè)置對(duì)性能影響較大。3.對(duì)RED算法進(jìn)行改進(jìn)，提高其性能嘗試通過對(duì)RED算法的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，來提高其性能。具體方法如下：（1）基于信號(hào)與噪音比的RED算法通過估算網(wǎng)絡(luò)中流量的平均速率，再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞的程度來確定隊(duì)列長度的大小，以達(dá)到更好的擁塞控制效果。（2）基于多隊(duì)列的RED算法將傳統(tǒng)的RED算法隊(duì)列拆分成多個(gè)子隊(duì)列進(jìn)行管理，通過調(diào)整隊(duì)列閾值和丟包概率等參數(shù)，使子隊(duì)列之間的交互更加平衡，從而減少網(wǎng)絡(luò)擁塞。4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析改進(jìn)后算法的性能及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的改善效果。（1）實(shí)驗(yàn)環(huán)境在NS2模擬器環(huán)境下，通過模擬不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，來進(jìn)行RED算法及其改進(jìn)后算法的性能分析和評(píng)估。（2）實(shí)驗(yàn)指標(biāo)①能夠處理的流量大??；②吞吐量；③延遲時(shí)間；④丟失數(shù)據(jù)包的數(shù)量。四、研究計(jì)劃本項(xiàng)目預(yù)計(jì)進(jìn)行三個(gè)月左右，按照以下計(jì)劃進(jìn)行：1.第一階段：研究背景及相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞問題進(jìn)行分析，對(duì)AQM算法、RED算法進(jìn)行詳細(xì)學(xué)習(xí)和分析，時(shí)間預(yù)計(jì)為1個(gè)月；2.第二階段：對(duì)RED算法進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，引入新的參數(shù)和策略，使其能夠更加穩(wěn)定地控制隊(duì)列。時(shí)間預(yù)計(jì)為1個(gè)月；3.第三階段：結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)改進(jìn)后的算法進(jìn)行性能評(píng)估，包括對(duì)指標(biāo)的分析和比較，展示改進(jìn)算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的改善效果。時(shí)間預(yù)計(jì)為1個(gè)月。五、參考文獻(xiàn)1.RioM,“AidingRED’sdiffusionintotheinternet,”IEEECommunicationsMagazine,vol.39,no.3,pp.104-109,Mar.2001.2.FloydS,&JacobsonV.,“Randomearlydetectiongatewaysforcongestionavoidance,”IEEE/ACMTransactionsonNetworking,vol.1,no.4,pp.397-413,Aug.1993.3.LoCC,YehCH,HwangMS,“AnenhancedREDalgorithmforcongestioncontrolinheterogeneousnetworks.”4.Sewak,M.,A.WoliszandM.Ahmed,“TowardsabetterutilizationofwirelessLANs–adaptivequeuemanagementviabandwidth