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随着Internet的飞速发展,由于竞争网络资源而导致的网络拥塞问题越来越严重。在路由器等交换设备上应用有效的队列管理算法对于提高网络性能来说显得愈发重要。近年来,各类多媒体实时业务流的应用不断拓展,对网络传输的延时和抖动提出了更高的要求。队列的长度及其变化是影响网络的延时和抖动的重要因素,使用有效的方法对队列的长度进行控制并降低队列长度的变化幅度和范围,是控制延时和抖动问题的关键。 由于端到端的拥塞控制作用有限,IETF推荐在路由器上使用主动队列管理(AQM)技术与TCP拥塞控制相配合来避免拥塞,并推荐RED作为候选算法。RED算法目前已经成为使用最为广泛的主动队列管理算法。由于缺少系统性的理论和分析,调整RED算法的参数十分困难。不合适的参数配置将导致RED算法的性能比单纯的队尾丢弃的性能更差。 本文在分析TCP流量控制微分方程模型的基础上,提出一种新的队列波动分析方法。将RED队列管理看作一种扰动作用下的单位反馈控制系统,将期望队长作为系统的输入,即时队长作为系统的输出,将队列的波动,即期望队长和即时队长之差作为系统的误差,对系统的稳态误差进行分析。分析结果认为RED算法分组丢弃函数的斜率对队列的波动有较大影响。针对以窗口控制机制为核心的流量模型无法对UDP流量的变化进行描述的问题,本文在路由器队列长度变化中加入UDP流量的影响,建立了TCP和UDP混合流量的随机微分方程模型,实现了对原有TCP微分流量模型的扩展。通过求解路由器在稳定状态下的分组丢弃概率,改进了原有基于TCP流的RED队长控制方法,使之能适用于TCP和UDP的混合流的队长控制。 本文使用NS2作为网络仿真实验平台,对研究结果进行验证和分析。实验结果表明:稳定状态下,在路由器上进行RED队列控制时,适当调整分组丢弃函数的斜率,将显著降低队列的抖动。另一方面,改进后的面向TCP和UDP混合流的RED队列长度控制方法对于TCP以及TCP和UDP的混合流均具有较好的适应性,采用该方法可以使得路由器的实际队列长度保持在期望控制队列长度附近波动。