网络拥塞控制算法REM的NS仿真(3)
在拥塞控制的源算法方面,大量的工作集中在对 TCP 协议的研究上。TCP 中采用了很多新的算法,包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复、选择性应答
(SACK)等,大大提高了网络传输的性能。目前,源算法方面的研究热点包括:ACK
应答策略的修改,对原有算法的性能改进和针对高传输延时带宽积网络的 TCP 显
式拥塞控制协议等。链路算法工作在网络设备(如路由器和交换机)上,作用是检测
子网传输路径端口上转发队列的累积,产生拥塞的反馈信息。链路算法的研究目
前集中在“主动队列管理”(AQM)算法方面。中间节点上的队列管理也严重影响
TCP 的性能。不恰当的队列管理方法会造成 TCP 全局同步,加重队列排队延时和
突发业务的公平性等问题。和传统的“队尾丢弃”相比,AQM 在网络设备的缓冲
溢出之前就丢弃或标记报文。AQM 的主要优点是:减少网关的报文丢失;减少报
文通过网关的延迟;避免TCP全局同步。 AQM的重要代表是RED。研究表明RED
比队尾丢弃具有更好的性能。随后涌现一批RED改进算法: SRED, ARED,DRED、
BLUE,CHOKe等[8]
。
目前应用控制理论设计 AQM 算法依然面临着一些问题，首先就是如何让这
些传统的控制理论算法在这样一个恶劣的网络环境中依然有足够的鲁棒性，让网
络系统稳定工作。其次就是如何获得比较准确的网络系统模型，以便更好的为控
制器的设计服务。以及如何成功的引入新发展的高级控制理论，例如:神经网络、
遗传算法等等。
1.3 拥塞控制的研究目标
近年来,非线性规划理论、系统控制理论和优化控制理论被引入到拥塞控制
的研究中来。一些新的不断涌现的 AQM 算法，推动了拥塞控制研究的发展。从
控制理论角度分析与设计Internet拥塞控制方面来说，下一步研究的方向主要有:
(1)建立精确的网络机制模型。对实际网络流量分析的结果表明网络流量具
有突发性，这对网络的流量控制及队列管理分析带来很大困难。有必要在此基础
上进行研究,得到更准确的模型,从而更好地对主动队列进行管理。
(2)在AQM管理中引入高级策略，改进现有算法。
(3)尝试使用严格的数学模型来描述端系统和网关组成的系统。 1.4 论文章节结构
本文首先介绍了国内外拥塞控制的研究背景和意义，然后介绍拥塞控制领域
的研究成果以及常见的主动队列管理算法。简单阐述NS仿真平台的原理级应用，
并在NS 平台上，对随机指数标记算法进行模拟与仿真。
第一章：绪论。介绍了拥塞和拥塞控制，拥塞发生的原因，拥塞控制的研究
意义及概况。最后指出了本文的研究工作与章节安排。
第二章：仿真平台与编程基础。主要内容是网络模拟器 NS 的基本简介，功
能模块以及TCL脚本语言基础。
第三章：主动队列管理算法（AQM）。对队列管理技术以及算法进行介绍，
阐述了AQM 算法的性能指标。
第四章：详细分析随机指数标记算法原理，对于仿真脚本中的重要代码进行
解释，利用NS 平台对比 REM 和 RED两种算法，对于仿真数据进行了分析。
2 仿真平台与编程基础
2.1 网络模拟器 NS
2.1.1 NS2基本简介
NS2 是一种针对网络技术的源代码公开的、免费的软件模拟平台，研究人员
使用它可以很容易的进行网络技术的开发，而且发展到今天，它所包含的模块几
乎涉及到了网络技术的所有方面。所以，NS 成了目前学术界广泛使用的一种网