52、排队延迟估计误差对均衡的影响分析

排队延迟估计误差对均衡的影响分析

在网络通信中，拥塞控制是确保网络高效、稳定运行的关键技术。传统的基于丢包的拥塞控制算法如 TCP Reno 在带宽 - 延迟积不断增大的网络环境下，性能逐渐成为瓶颈。为克服这些困难，基于延迟的拥塞控制（DCA）算法应运而生。

1. 相关工作

• TCP Reno 的局限性 ：TCP Reno 拥塞控制算法自实现以来表现良好且历经多次改进，但随着带宽 - 延迟积的持续增长，它自身会成为性能瓶颈。其性能不佳的原因包括：每往返时间线性增加一个数据包的速度缓慢；每次丢包事件后乘法减小的幅度较大；难以维持较大的平均拥塞窗口，这需要极小的均衡丢包概率；基于丢包的二进制拥塞信号会导致振荡。
• 基于延迟的拥塞控制 ：为克服 TCP Reno 的这些问题，提出了基于延迟的拥塞控制算法。基于延迟的拥塞避免（DCA）算法的控制协议在网络效率、稳定性和延迟方面表现优于基于丢包作为网络拥塞指示的拥塞避免算法的协议。与丢包相比，排队延迟可以更准确地估计，因为丢包是罕见事件，且排队延迟信息的分辨率比丢包样本更高。要确保公平性和效率，需要同时了解（聚合）排队延迟和恒定传播延迟。
• DCA 协议的问题 ：DCA 协议假设测量的往返时间（RTT）的变化是瓶颈链路拥塞或容量过剩的指示。由于协议试图将缓冲区占用维持在大致恒定的水平，新流在启动时可能会错误地将恒定排队延迟包含在测量的最小 RTT 中，从而高估传播延迟。这种高估最终会导致竞争流之间的不公平，即所谓的持续拥塞问题。许多解决此问题的方法依赖于中间路由器的升级和重新部署，少数不依赖路