分組交換網(wǎng)絡(luò)中擁塞率的計(jì)算.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)視頻和流媒體等應(yīng)用的逐漸普及，用戶(hù)對(duì)帶寬的需求日益增加?；诙郥CP流的高帶寬需求應(yīng)用大量擠占網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響網(wǎng)頁(yè)瀏覽和電子郵件等低數(shù)據(jù)量應(yīng)用的體驗(yàn)。如何在不過(guò)度限制高帶寬需求應(yīng)用的前提下，有效改善低數(shù)據(jù)量應(yīng)用的體驗(yàn)，成為目前分組交換網(wǎng)絡(luò)亟待解決的問(wèn)題?；诰W(wǎng)絡(luò)擁塞量收費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)策略是該問(wèn)題的一種可行的解決方法。其基本思想是在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)按照用戶(hù)所造成的擁塞量來(lái)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行收費(fèi)。隨著近年來(lái)ECN、Re-ECN機(jī)制的提出，統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)

2、擁塞量并適時(shí)地反饋給用戶(hù)這一需求得以滿(mǎn)足，這為基于擁塞量的收費(fèi)策略提供的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。但是目前對(duì)于這種計(jì)費(fèi)機(jī)制的研究還停留在定性分析上。如何定量的計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)用戶(hù)產(chǎn)生的擁塞量，以及如何建立用戶(hù)行為與其產(chǎn)生的擁塞量之間的關(guān)系還是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。定量計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)用戶(hù)產(chǎn)生的擁塞量對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)可以預(yù)計(jì)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況并合理定價(jià)，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)可以預(yù)估自己的支出。
　　擁塞率是指單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中被標(biāo)記的TCP數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)。本文針對(duì)單擁塞點(diǎn)網(wǎng)

3、絡(luò)和多擁塞點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分別求解了擁塞率。
　　首先，本文對(duì)單擁塞點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)的行為進(jìn)行了建模，并證明了在該模型下單擁塞點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)瓶頸鏈路中的應(yīng)用個(gè)數(shù)的分布符合M/M/1隊(duì)列模型。同時(shí)，本文通過(guò)TCP閉環(huán)反饋模型，推導(dǎo)出了單擁塞點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中TCP流數(shù)與數(shù)據(jù)包標(biāo)記率關(guān)系的閉式表達(dá)式，并根據(jù)仿真將其近似為線(xiàn)性關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，我們推導(dǎo)出了擁塞率與用戶(hù)行為之間的關(guān)系。
　　其次，本文對(duì)多擁塞點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的TCP穩(wěn)態(tài)行為進(jìn)行了建模。在模型中，我們用一組非

4、線(xiàn)性方程組刻畫(huà)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并依此求解出了多擁塞點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的擁塞率。此外，我們選用不同的迭代方法對(duì)此非線(xiàn)性方程組求解，并給出了求解的時(shí)耗與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的關(guān)系。
　　再次，針對(duì)多擁塞點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于分析的問(wèn)題，將TCP流數(shù)改變對(duì)網(wǎng)絡(luò)中隊(duì)列長(zhǎng)度的影響分為直接影響、二階影響與高階影響。在此基礎(chǔ)上，提出“等效流數(shù)法”，將多擁塞點(diǎn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的單擁塞點(diǎn)問(wèn)題，并證明了TCP流數(shù)改變對(duì)隊(duì)列長(zhǎng)度的直接影響與二階影響的大小均與原隊(duì)列長(zhǎng)度正