基于最優化流控模型的擁塞控制算法

摘要：在已改進的最優化流控模型和鏈路價格算法的基礎上，提出了一種基于最優化流控模型的擁塞控制算法。NS-2模擬實驗結果證明，與類似的顯式精確反饋擁塞控制算法XCP相比，新算法有更好的穩定性和相同的帶寬利用率。

關鍵詞：最優化流控模型；網絡擁塞控制；優化理論

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)12-0112-02

1最優化流控模型和鏈路價格算法

Internet在近年來獲得巨大的成功，呈爆炸式的增長，網絡擁塞問題越來越嚴重。現有的TCP/IP擁塞控制機制不能適應未來的高帶寬網絡環境和無線混合鏈路的廣泛接入以及急劇增長的實時多媒體應用。擁塞控制研究由于其巨大的復雜性，許多學者已不滿足于以往的基于主觀的分析方法，開始轉向嚴格的數學上的理論與方法，借助于非線性方法、控制理論與優化理論分析現有擁塞控制的穩定性、公平性與效率等性能，以設計新的擁塞控制算法。

一直以來TCP/AQM(ECN)均是使用丟包或包標記來作為擁塞信號。它是一種隱式的或定性的指示，且源端和中間節點沒有密切協作來完成擁塞控制。近年來逐步發展的Internet擁塞控制的新體系結構如XCP協議^[6]，使源端、中間節點和接收端共同協作來完成擁塞控制。中間節點要估算自己的狀態并以一種定價(即擁塞度量)的方式反饋給源端，源端根據價格作出合理的響應。關鍵在于定價的策略以及如何反饋，許多協議均是將中間節點計算的價格轉換為一種非直接的方式反饋給發送端。比如將價格轉換為對包的標記或轉換為對隊列中包的概率丟棄；發送端根據標記或丟棄概率再估計鏈路狀態。

XCP是惟一將價格直接給了發送端，因此可以達到很高的鏈路利用率、極低的排隊延遲和接近于零的丟包率。本文提出的新算法將中間節點的價格直接反饋給源端，不經過任何形式的轉換，源端根據價格和自己的需求函數計算下一次發送速率。因此它也是一種顯式精確反饋的擁塞控制算法。但它與XCP有本質的不同，新算法的中間節點使用的是迭代尋優算法，是基于非線性最優化理論而來的。

4模擬實驗

筆者的新算法只與XCP協議類似，均是顯式精確反饋的且源端與中間節點是密切協作的。因此模擬實驗將與XCP協議進行對比。與XCP類似，為了使源端能夠獲取中間節點計算的鏈路價格的最大值，必須在原來的IP包頭部增加一個H_price字段和一個H_rtt字段，H_price由發送端初始化為0，H_rtt由發送端初始化為-1，表示當前沒有一個合適的RTT估計。中間節點的路由器收集并統計每個到達包的RTT值和擁塞窗口值，根據公式計算價格并更新H_price。

對于筆者提出的新算法的性能研究這里只是給出一個初步的與XCP算法的對比實驗，今后還需作更多的全面性能分析和模擬實驗研究。

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