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QDB-AQM：基于排队延时的网关拥塞控制设计
摘要：
随着互联网的高速发展，网关作为传输数据的重要枢纽，在高负载情况下往往容易发生拥塞。为了解决这一问题，本文提出了一种基于排队延时的网关拥塞控制设计方案。通过测量数据包在网关队列中的排队延时，网关可以根据延时的变化情况自适应地调整传输速率，从而降低拥塞发生的概率。实验结果表明，该设计方案在拥塞控制方面具有较高的效果。
关键词：网关，拥塞控制，排队延时，自适应调节
1.引言
在互联网应用中，网关起着连接不同网络之间的桥梁作用。然而，在高负载情况下，网关往往容易发生拥塞。拥塞会导致数据包的丢失和延迟增加，进而影响网络的整体性能。因此，如何有效地进行网关拥塞控制成为了一个重要的研究方向。
2.相关工作
过去的研究主要集中在基于队列长度的拥塞控制算法上，如经典的TCPVegas算法。然而，只根据队列长度进行控制存在许多问题，比如无法解决由于网络中其他因素引起的延迟增加。因此，本文提出了一种基于排队延时的拥塞控制设计方案。
3.系统模型
本文的系统模型如图1所示。包括客户端、网关和服务器。客户端发送数据包到网关，网关根据其排队延时进行拥塞控制，并将数据包转发给服务器。
4.排队延时的测量
为了测量数据包在网关队列中的排队延时，每个数据包在进入队列时都会被打上一个时间戳。当数据包出队列时，通过计算当前时间与时间戳的差值，就可以得到排队延时。
5.拥塞控制算法
本文提出了一种基于排队延时的自适应调节算法。具体步骤如下：
1)初始化参数：设定一个初始的传输速率和排队延时阈值。
2)监测排队延时：网关通过测量数据包在队列中的排队延时，不断更新当前的排队延时。
3)检测拥塞：若排队延时超过设定的阈值，则表示网关发生了拥塞。
4)调节传输速率：根据当前的拥塞状态，网关会相应地调整传输速率。当发生拥塞时，网关会降低传输速率以减少新数据包的到达，从而降低拥塞程度。当拥塞缓解时，网关会逐步增加传输速率。
5)循环执行：不断循环执行上述步骤2-4。
6.实验与结果
为了验证提出的基于排队延时的拥塞控制设计方案的性能，本文进行了一系列的仿真实验。实验结果表明，在不同的网络负载条件下，该设计方案能够有效地控制拥塞的发生，并减少排队延时。
7.结论
本文提出了一种基于排队延时的网关拥塞控制设计方案。通过测量数据包在网关队列中的排队延时，网关可以自适应地调节传输速率，从而降低拥塞的发生概率。实验结果表明，该设计方案在拥塞控制方面具有较高的效果。未来的研究可以进一步优化算法，提高系统的性能。
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图1.基于排队延时的网关拥塞控制系统模型