8、链路利用率的代价有多高？

链路利用率的代价有多高？

1. 引言

当前，路由器缓冲区的大小通常依据经验法则来确定，即路由器缓冲区大约需要能容纳 $B = RTT × C$ 个数据包的空间，其中 $RTT$ 是使用该链路的连接的“平均”往返时间，$C$ 是链路的容量。按照这个规则设计的大多数路由器缓冲区，会导致 100ms 到 250ms 的排队延迟。结合 TCP 的拥塞避免机制，这有助于确保较高的链路利用率。

近年来，一些关于拥塞链路缓冲区大小的研究结果表明，使用更小的缓冲区可能更合适。然而，这些研究中的边界条件虽然对链路利用率和所需缓冲之间的关系提供了重要的理论见解，但由于以下原因，它们不能直接应用于实际的互联网路由器缓冲区：
- 参数估计困难 ：这些边界条件是各种参数的函数，如在链路处成为瓶颈的活跃用户数量、TCP 用户的 RTT 分布、TCP 参数等。这些参数不仅会变化，而且通常很难估计。
- 假设条件限制 ：推导这些边界条件时所使用的数学假设相当严格，没有考虑到可能的各种不同流量混合情况、丢包同步水平以及非 TCP 流量的存在等。
- 实际应用难题 ：虽然知道延迟和利用率之间存在某种关系是有用的，但如何以有意义的方式利用这种关系并不明确。

2. 优化框架

为了设计队列管理方案，我们构建了一个优化框架，将（低）排队延迟和链路利用率视为稀缺资源。排队延迟和利用率之间的相对重要性是用户指定的参数。因此，队列管理方案参数 $t$ 的最优选择是使总体效益 $B(t)$ 最大化的那个，该效益考虑了排队延迟和利用率的相对重要性。队列管理方案参数 $