本发明专利技术公开了一种基于速率和队列长度的无线路由器主动队列管理方法。本发明专利技术共包括四个模块：入队模块，出队模块，更新模块和丢弃模块，根据缓存器入队速率和出队速率估计值，以及缓存器队列实时长度来控制调整数据分组丢弃概率，并同时利用缓存区入队速率和出队速率估计值来调整数据分组丢弃概率更新时间。本发明专利技术具有高适应性和高鲁棒性，在动态复杂的有线-无线异构网络环境下，具备在保证较高的链路利用率的条件下减小端到端时延的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于路由器队列管理和拥塞控制领域，涉及。
技术介绍
网络拥塞控制是近十几年来一个热门的研究话题。经过实践证明，在传统网络环境下，TCP端到端拥塞控制机制能够有效的防止拥塞崩溃现象的发生。然而传统的端到端拥塞控制机制在公平性、端到端延时、链路利用率以及发生拥塞后恢复正常工况的响应性等指标等方面效率低下，网络服务质量也得不到很好的保证。所以主动队列管理(ActiveQueue Management, AQM)被推荐部署在网络中间节点(如路由器)上来增强端到端拥塞控制机制性能。 主动队列管理方法的主要技术要求包括(I)提供高的网络吞吐量，提高网络带宽利用率；(2)降低网络端到端时延；(3)保证较高的鲁棒性和响应性；(4)方法简单高效，便于推广和扩展，能部署到实际网络中并可以适应不同的网络环境。现有的主动队列管理方法中，由S.Floyd最早提出的随机早期检测(RED)方法应用最广泛，在征求意见文件Request for Comment (RFC) 2309中被推荐为AQM唯一候选算法。但是随着实验研究的深入，人们逐渐发现RED算法本身存在着很多不完善的地方，如稳定性不理想，对参数选取敏感等。所以针对RED算法有着很多改进的版本，比如self-configuring RED (自配置 RED)、ARED (自适应 RED)、loss ratio based RED (基于丢包速率的RED)。这些改进的RED算法在一定程度上提升了 RED算法在不同网络情形下的性能。C. V. Hollot等人在TCP流量控制动态非线性模型基础上提出了包含PI (比例积分)控制器的AQM。虽然PI控制器能够克服RED的部分局限，但是PI控制器鲁棒性较差，不适应复杂多变的网络环境。目前AQM方法有两个主要的问题尚未得到完满解决(1)大多数现有AQM方法是针对有线网络环境设计的，在无线网络环境下会导致网络服务质量下降；(2)大多数现有AQM方法没有自适应性，尤其算法中的参数多为静态参数，需要经过在经验基础上的选择才能够满足特定的网络环境。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够保证高链路利用率和低传输时延的基于速率和队列长度的无线路由器主动队列管理方法，能够适应高误码率和网络容量变化的动态复杂有线-无线异构网络环境。基于速率和队列长度的无线路由器主动队列管理方法，共分为入队模块，更新模块，丢弃模块和出队模块四个模块，方法的步骤如下步骤(I):初始化，等待新的数据分组到达；步骤(2):当新的数据分组到达后，如果现有缓存区队列长度Q(t)小于缓存区最大队列长度QMax，转到步骤(3);如果现有缓存区队列长度Q(t)等于缓存区最大队列长度Qtfa，转到步骤(11)；步骤(3):数据分组入队，更新当前路由器缓存区队列长度Q(t)；步骤(4):根据下面公式rin(t) = (l-e^T/K)l/AT+e^T/Krin(tpre)估计缓存区入队速率，其中e是自然常数，rin(t)为入队速率估计值，Λ T是更新时间，K为调节常数，tpre为前一次估计算法执行时刻；步骤(5):判断当前系统时间和前一次丢弃概率更新时间的差值是否大于AT，是则转到下一步，否则转到步骤(8)；·步骤(6):根据下面公式计算当前更新时间= Te^1' ⑴_r—(0 丨其中e是自然常数，T为平均的往返时间Round-Trip Time, δ为更新时间调整常数，rin(t)和Irat⑴为入队速率和出队速率估计值；步骤(7):根据下列公式P(t) = I- Θ I⑴P (t) =p (tpre) + y [ I rin (t) -rout (t) | +Qmax/Q (t) -I]计算分组丢弃概率，其中P (t)为t时刻缓存区分组丢弃概率，Θ和Y为调节丢弃概率变化的常数；步骤(8):随机产生一个服从(0，I)上均匀分布的随机变量P，如果转到步骤(9)；否则转到步骤(11);步骤(9):数据分组出队，根据下列公式rout (t) = (Ι-e—碟)I/Δ T+e_域rout (tpre)估计此时刻缓存区出队速率，转到步骤(12)，其中e是自然常数，Irat (t)为出队速率估计值，AT是当前更新时间，K为调节常数，tpre为前一次估计算法执行时刻；步骤(10):更新当前路由器缓存区队列长度Q(t)；步骤(11):丢弃该数据分组；步骤(12):转到步骤(2)，重复步骤(2)到步骤(11)，直至结束。本专利技术具有高适应性和高鲁棒性，在动态复杂的有线-无线异构网络环境下，具备在保证较高的链路利用率的条件下减小端到端时延的特点。附图说明图I为本专利技术的模块示意图；图2为本专利技术的软件流程图；图3为本专利技术的仿真实验拓扑图；图4为本专利技术中二态马尔科夫错误模型示意图；图5为本专利技术中链路利用率随时间的变化图；图6为本专利技术中端到端时延随时间的变化图。具体实施方式本专利技术为一种无线路由器主动队列管理方法，可称之为基于速率和队列长度的主动队列管理方法(NRAQM)。目的是得到一种能够有效适应有线-无线异构网络环境的主动队列管理方法。仿真实验结果表明，这种主动队列管理方法能够有效适应有线-无线网络的时变特性，有良好的综合性能。基于速率和队列长度的无线路由器主动队列管理方法，共分为入队模块，更新模块，丢弃模块和出队模块四个模块，模块示意图如图I所示。本专利技术的软件流程如图2所示，其中具体步骤如下步骤(I):初始化，等待新的数据分组到达； 步骤(2):当新的数据分组到达后，如果现有缓存区队列长度Q(t)小于缓存区最大队列长度Qlax，转到步骤(3);如果现有缓存区队列长度Q(t)等于缓存区最大队列长度Qtfa，转到步骤(11)；步骤(3):数据分组入队，更新当前路由器缓存区队列长度Q(t)；步骤(4):根据下面公式rin(t) = (l-e^T/K)l/AT+e^T/Krin(tpre),估计缓存区入队速率，其中e是自然常数，rin(t)为入队速率估计值，Λ T是更新时间，K为调节常数，tpre为前一次估计算法执行时刻；步骤(5):判断当前系统时间和前一次丢弃概率更新时间的差值是否大于AT，是则转到下一步，否则转到步骤(8)；步骤(6):根据下面公式计算当前更新时间AJ1 = j^U)-。⑴丨其中e是自然常数，T为平均的往返时间Round-Trip Time, δ为更新时间调整常数，rin(t)和Irat⑴为入队速率和出队速率估计值；步骤(7):根据下列公式P(t) = I- Θ I⑴P (t) =p (tpre) + y [ I rin (t) -rout (t) | +Qmax/Q (t) -I]计算分组丢弃概率，其中P (t)为t时刻缓存区分组丢弃概率，Θ和Y为调节丢弃概率变化的常数；步骤(8):随机产生一个服从(0，I)上均匀分布的随机变量P，如果转到步骤(9)；否则转到步骤(11);步骤(9):数据分组出队，根据下列公式rout (t) = (1-θ_δτ/κ) I / Δ T+e^T/Kr0Ut(tpre)估计此时刻缓存区出队速率，转到步骤(12)，其中e是自然常数，Irat (t)为出队速率估计值，AT是当前更新时间，K为调节常数，tpre为前一次估计算法执行时刻；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于速率和队列长度的无线路由器主动队列管理方法,其特征在于共分为入队模块，更新模块，丢弃模块和出队模块四个模块，方法的步骤如下：步骤(1)：初始化，等待新的数据分组到达；步骤(2)：当新的数据分组到达后，如果现有缓存区队列长度Q(t)小于缓存区最大队列长度QMax，转到步骤(3)；如果现有缓存区队列长度Q(t)等于缓存区最大队列长度QMax，转到步骤(11)；步骤(3)：数据分组入队，更新当前路由器缓存区队列长度Q(t)；步骤(4)：根据下面公式：rin(t)=(1-e-ΔT/K)1/ΔT+e-ΔT/Krin(tpre),估计缓存区入队速率，其中e是自然常数，rin(t)为入队速率估计值，ΔT是更新时间，K为调节常数，tpre为前一次估计算法执行时刻；步骤(5)：判断当前系统时间和前一次丢弃概率更新时间的差值是否大于ΔT，是则转到下一步，否则转到步骤(8)；步骤(6)：根据下面公式计算当前更新时间ΔT=Te-δ|rin(t)-rout(t)|其中e是自然常数，T为平均的往返时间Round？Trip？Time，δ为更新时间调整常数，rin(t)和rout(t)为入队速率和出队速率估计值；步骤(7)：根据下列公式：P(t)＝1？θ？p(t)p(t)＝p(tpre)+γ[|rin(t)？rout(t)|+Qmax/Q(t)？1]计算分组丢弃概率，其中P(t)为t时刻缓存区分组丢弃概率，θ和γ为调节丢弃概率变化的常数；步骤(8)：随机产生一个服从(0，1)上均匀分布的随机变量P，如果转到步骤(9)；否则转到步骤(11)；步骤(9)：数据分组出队，根据下列公式：rout(t)=(1-e-ΔT/K)1/ΔT+e-ΔT/Krout(tpre),估计此时刻缓存区出队速率，转到步骤(12)，其中e是自然常数，rout(t)为出队速率估计值，ΔT是当前更新时间，K为调节常数，tpre为前一次估计算法执行时刻；步骤(10)：更新当前路由器缓存区队列长度Q(t)；步骤(11)：丢弃该数据分组；步骤(12)：转到步骤(2)，重复步骤(2)到步骤(11)，直至结束。...
【技术特征摘要】
1.一种基于速率和队列长度的无线路由器主动队列管理方法，其特征在于共分为入队模块，更新模块，丢弃模块和出队模块四个模块，方法的步骤如下 步骤(I):初始化，等待新的数据分组到达； 步骤(2):当新的数据分组到达后，如果现有缓存区队列长度Q(t)小于缓存区最大队列长度QMax，转到步骤(3);如果现有缓存区队列长度Q(t)等于缓存区最大队列长度QMax，转到步骤(11)； 步骤(3):数据分组入队，更新当前路由器缓存区队列长度Q(t)； 步骤(4):根据下面公式 rJt) = (l~e-ATiK)/AT+e^Kr!n(tiJ^ 估计缓存区入队速率，其中e是自然常数，rin(t)为入队速率估计值，AT是更新时间，K为调节常数，tpre为前一次估计算法执行时刻； 步骤(5):判断当前系统时间和前一次丢弃概率更新时间的差值是否大于ΛΤ，是则转到下一步，否则转到步骤(8)； 步骤出)根据下面公式计算当前更新时间 AJ 二及-⑴ ⑴I 其中e是自然常数，T为平均的往返时间Roun...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐正国，尹翔，孙优贤，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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