主動式隊列管理（AQM）算法研究

AQM 是指根據(jù)隊列長度的變化進行提前丟包，對網(wǎng)絡(luò)擁塞進行早期通告，從而達到減少和避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高服務(wù)質(zhì)量。本文對常用的AQM 算法作了介紹，并通過NS2 模擬器對各算法進行了模擬和分析，指出各算法的優(yōu)缺點，為進一步研究AQM 算法提供了依據(jù)。
隨著Internet的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的不斷增長，人們對服務(wù)質(zhì)量（QOS）的要求越
來越高。現(xiàn)有Internet采用的是傳統(tǒng)的“盡力而為”(best effort)服務(wù)機制，這種機制的優(yōu)勢是設(shè)計簡單、擴展性好,但其存在的一個主要問題是會產(chǎn)生擁塞崩潰(congestion collapse)現(xiàn)象,使得鏈路利用率大大降低,因此Internet 必須提供擁塞控制機制。傳統(tǒng)TCP 端到端擁塞控制不能避免擁塞的發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)本身也需要參與到擁塞控制中去，依靠路由器的主動隊列管理(AQM)算法來管理緩存,從而有效地避免擁塞的發(fā)生。
Internet 數(shù)據(jù)的突發(fā)本質(zhì)使得路由器中采用帶寬統(tǒng)計復(fù)用，配置一定大小的隊列以提
高鏈路利用率、減少丟包。隊列管理是指在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時通過丟包來管理隊列長度，對隊列長度進行管理直接影響到路由器的擁塞控制能力和QoS 能力。目前的隊列管理機制分為兩大類:被動式隊列管理(PQM) 和主動式隊列管理(AQM)。被動式隊列管理在Internet 上得到了廣泛使用,但其存在兩個重要問題[1]:死鎖(lock out)和滿隊列(full queues)，而Internet數(shù)據(jù)的突發(fā)性又使得隊列在滿狀態(tài)下會產(chǎn)生“TCP 全局同步”(TCP global synchronization)現(xiàn)象，導(dǎo)致整個鏈路利用率降低。主動式隊列管理（AQM）是IETF為了解決TCP端到端擁塞控制機制存在的問題而提出的一種隊列管理技術(shù)。AQM方法指根據(jù)隊列長度的變化對隊列進行提前丟包，即在隊列滿之前丟包，對網(wǎng)絡(luò)擁塞進行早期通告，使發(fā)送節(jié)點能在隊列溢出前對擁塞作出反應(yīng)，從而達到減少和避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。
自從IETF 提出了AQM技術(shù)并推薦了RED 算法以來,已產(chǎn)生了許多種AQM算法,本文將使用NS2模擬器對AQM主要的算法(RED)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)采用的FIFO(DropTail)算法進行研究,通過進行仿真實驗對這兩種算法在隊列長度、延遲、公平性以及吞吐量等方面的性能進行比較，為進一步研究AQM算法提供了依據(jù)。