本文对几种主要的主动队列管理算法、和的性能在基于2仿真实验的基础上进行了比较研究，研究的性能分组括队列长度、全局同步问题、连接数对系统稳定性和鲁棒性的影响等；仿真结果表明性能优于和算法。关键词：主．式队列管理；尾丢弃；随机早期检测；网络仿真1、引言主动队列管理算法是当前网络拥塞控制研究领域的一个重要问题。自从(西)推荐等主动队列管理算法作为网络拥塞控制关于传奇的手段．到目前为止已经出现了数十种主动队列管理算法．主动队列管理技术的本质是对拥塞进行早期的检测．向端系统发出拥塞指示．端系统通过相应的机制在路由器缓冲区队列溢出和丢弃分组产生之前降低数据的发送速度．从而达到降低丢分组率和提高链路利用率的目的．本文对几种主要的主动队列管理算法、和进行研究，研究的内容包括：算法的原理，仿真实验结果及其分析：研究的性能包括队列长度、，℃全局同步问题、连接数对系统稳定性和鲁棒性的影响等．研究过程中注重算法之间的承启关系和进行比较研究。希望为今后的研究提供一些的支持．或为这些算法的实际应用提供一些参考。2．各算法的原理及仿真研究仿真环境为：+-2．28。
　　仿真模型采用双哑铃网络模型，其拓扑结构如图所示：(。
　　。哆<∈嗡“2一“2杂、(图：仿真网络拓扑结构图1中各参数意义如下：为发送和接收节点的个数．在其应用层上运行服务。为瓶颈链路带宽，为链路传输延迟。其中非瓶颈链路带宽均为10，传输延迟为2，采用尾丢弃策略。
　　分组大小为500，瓶颈链路的热血传奇队列长度为100。2．1尾丢弃算法算法原理：砌的基本思想是当队列长度没有达到缓存容量时，不丢弃任何到达的分组(丢弃概率为)：队列长度达到缓存容量时，则不加选择地丢弃所有到达的分组(丢弃概率为1)。这是一种开关控制策略。其算法如下：(≤)：；=1；其中是报文标记，丢失的概率，；是队列长度。仿真实验1：使用尾丢弃作为瓶颈链路的队列管理算法，仿真参数=3，-700，。20，仿真时间50。仿真结果如图2、图3。
　　警缸，1恤)图2：队列长度曲线(跚)图3：．℃窗曲线(瑚)仿真实验1结果分析：①由图2知，队列平均长度大约为75个分组．长度较大，意味着分组的时延较大：②队列长度出现明显的振荡现象：③3个应用连接的窗值出现高度的同步性．它们同时出现由于丢分组导致窗值减小的情况。
　　而且队列的振荡对应于窗值的变化．这意味着尾丢弃算法存在全局同步问题。
　　之所以存在全局同步问题．原因是尾丢弃策略只是在缓冲资源被完全占用时丢弃大量分组，受此影响．大量数据源将几乎同步地降低自己的发送速率．在短时期内造成网络负载过轻，降低了网络资源的利用率；然后，所有数据源又几乎是同步地逐步增加自己的发送速率．导致下一轮网络拥塞的出现。如此周而复始地影响网络的运行效率。从而使系统出现全局同步问题。2．2随机早期检测算法(，)算法原理：为克服尾丢弃算法的缺陷．和提出了随机早期检测算法。与尾丢弃策略不同，不是在队列缓冲区溢出时才丢弃数据分组．而是当缓冲区相对较满时．就根据一定的概率对到达的分组进行处理。以避免拥塞的发生。与的区别在于．国算法是根据概率丢弃到达的分组．而算法是根据概率在到达的分组中设置位．通过接收方返回的消息反馈给发送方。以指示拥塞，当发送方接收到带有标记的分组时．就像检测到丢分组一样执行拥塞避免机制来响应拥塞指示。丢分组或标记的概率由动态变化的平均队列长度所决定．算法的关键是如何计算队列平均长度和分组的标记，丢弃概率。具体做法是．当分组到达时。算法采用指数加权平均算法计算系统的平均队列长度，另外还设定了两个控制阈值和懿。算法以这三个参数作为判断拥塞是否将要发生的依据．并依此计算分组的标记，丢弃概率。平均队列长度的计算公式为：位肾嗽施+蛾其中为当前队列长度；悯为当前队列长度加权系数，它介于0到1之间；譬为平均队列长度那样不太能。若当前平均队列长度小于。，则到达的分组以概率被标记，丢弃；若当前平均队列长度介于洒和札之间，则到达的分组以概率。被标记，丢弃；若当前的平均队列长度大于，则到达的分组以概率1被标记，丢弃。
　　概率。
　　的计算公式如下：舻)(—∥(曲卢以1—×)其中瓯是预先设置的标记或丢弃概率，是上次标记，丢弃分组后收到的分组数目。仿真实验2：使用作为瓶颈链路的队列管理算法，仿真参数尽量与仿真实验相同．只是根据算法的需要增设．1，庐10，Ⅱ)庐30，产0．002。目的是通过两次实验的对比，研究在相同的网络负载条件下相关。采用不同的队列管理算法2007年第6期福建电脑47硼“，图4：队列长度曲线(，=3轻载)仿真实验2结果分析：的结果如图4和图5。1-，图5：℃窗曲线(，=3轻载)①队列平均长度大约为15个分组，与仿真实验1相比低了很多。这说明在相同的网络负载条件下．提高了系统吞吐率，降低了分组延时。
　　②窗值和队列值振荡幅度与和仿真实验1相比明显减弱。这说明成功地避免了全局同步性问题的发生。
　　究其原因．是因为算法采用随机早期标记，丢弃策略处理到达的分组。
　　使得不同端系统对拥塞指示的响应更加分散．因而避免了7流的全局同步问题．③在系统稳定后。队列没有溢出。起始部分的波动是对起始连接的反映。这说明，使得系统吞吐率和分组延时达到了较好的平衡．仿真实验3：仿真环境尽量与仿真实验2相同．只是将网络流量负载由3增加到30。目的是通过两次实验的对比．研究网络负载对网络性能的影响。仿真实验3的结果如图6。仿真实验3结果分析：1嘴0)图6：队列长度曲线(，=30重载)①仿真实验2是在轻载(=3)下进行的。仿真实验3是在重载(=30)下进行的，队列平均长度由轻载时的大约15个分组，增加到重载时的大约35个分组。可见，网络流量负载对，算法性能是有影响的．②考虑到仿真实验2和仿真实验3设定的最大阈值均为30，最小阈值均为10。两次实验结果表明，在算法中．当网络流量负载较轻时．平均队列长度趋于最小阈值，当网络流量负载较重时，平均队列长度趋于最大阈值。究其原因．是没有考虑网络负载对算法性能的影响，这是该算法的主要缺陷。具体来说。当通过路由器的活动连接数增多时．网络拥塞指示必须在尽可能短的时间内发送给足够多的连接，才能降低网络流量负载，避免大量标记，丢弃分组；另一方面，在活动连接数少时，网络负载较轻。
　　这时如果仍频繁进行拥塞指示，势必导致网络链路的利用率过低。而发送拥塞指示的速率是由最大标记丢弃概率来体网游现的，如果)大，进行分组标记，丢弃的可能性就大，反之就小。因此当网络的负载比较重时，应当适时地调大。
　　使拥塞指示的发送速率增大，从而降低网络负载：反之，则应作相反的调整。而算法没有这种自适应调整能力。
　　2．3自适应随机早期检测算法(“—)算法是由算法改进而来。算法的思路是．考虑到网络负载的变化．会引起平均队列长度的变化，因此只要依平均队列长度的变化来调整参数的大小，就可以克服，算法的上述缺陷。当在附近振荡时，说明早期拥塞指示过度，应该降低)；而当在附近波动时，说明早期拥塞指示不够，应该增大-。
　　算法的具体描述如下：当改变时：讧<<戕|1)=：(<8!=)=：“=“旭，扛<1)；(瑚工　　仿真实验5的结果如图8。
　　这两次实验的目的有二：①考察网络负载对算法性能的影响。②对和进行比较研究。为便于比较．把仿真实验2和仿真实验4的结果整理到了同一个图，即图7中：把仿真实验3和仿真实验5的结果整理到了同一个图．即图8中．一0)图7：=3时、图8：=30时、队列长度比较曲线队列长度比较曲线仿真实验4和仿真实验5结果分析：由图7、图8可见。在轻载(=3)情况下，的平均队列值约为20，在重载(=30)情况下，的平均队列值仍然保持在20左右。这表明算法克服了负载对其性能的影响。通过动态调整的控制参数．使它能够始终控制队列长度稳定地保持在最大最小阈值之间。因此，与相比。的稳定性和鲁棒性更好．拥有更为优越的系统性能。3．结束语从本文的仿真结果可以看出：①的开关控制方法存在全局同步问题，同时易出现激烈振荡。②使用和算法可以取得更好的性能指标．它们都能有效地避免系统出现流全局同步现象．提高了网络利用率和系统的鲁棒性．此外也能使得系统吞吐率和分组时延达到很好的平衡．获得优化的综合性能。③算法在负载变化时．其平均队列长度也出现相应的变化．这破坏了队列长度的稳定性，使得系统队列的分组延迟无法估测。
　　同时降低了系统的有效吞吐量。④通过将的控制参数进行动态调整．提高了砌、算法的鲁棒性和响应的快速性，使之更能适应网络流量的变化。从而获得了更加稳定和优异的性能。参考文献：1．'．啦叩．删巳瑚，1993，1(4)：397—413．2．，．—69咎．：99．1999．3．，啪。．曲：190耐证如山廿0正匕，20014．咧3；2：．印：．．．2004几种主动队列管理算法的比较研究作者：罗勇作者单位：广东商学院,广东,广州,510320刊名：福建电脑英文刊名：年，卷(期)：2007(6)参考文献(4条)1./;2:20042.;;:'20013.;;-19994.;1993(04)。