DTN拥塞控制研究进展*

容迟容断网络（DTN）专注于解决星际网等下一代网络的数据传输,拥塞控制是其核心问题之一。传统的TCP拥塞控制机制不适用于具有延时长且抖动严重、连接频繁中断、非对称数据流、资源受限等特征的DTN网络,特别是保管传递模式不同于尽力而为服务模型,给拥塞控制机制带来了新的挑战。分析了应对这些挑战已提出的方案,基于节点级拥塞、链路级拥塞和区域级拥塞分别阐述各方案基本思想及其之间的关系,最后进行了总结并给出了DTN拥塞控制技术未来的研究方向。     

延迟容忍网络中的拥塞避免优化算法仿真

研究延迟容忍网络中的拥塞避免优化算法.在延迟容忍网络中采用托管传输机制,造成网络资源受限性耗尽,形成网络拥塞.传统的TCP拥塞控制算法在控制端存在快速反馈节点的前提下,采用慢开始、快重传的拥塞控制策略,但是容忍网络中不存在固定的控制端,链路上下带宽不对称,很难建立准确的拥塞回执,因此造成控制效果不佳.为了避免上述缺陷,提出了一种基于网络拥塞状态参数优化的延迟容忍网络中的拥塞避免优化算法.根据TCP协议的数据反馈机制,能够估计延迟容忍网络中的带宽.根据传输数据等待时间差值,能够计算待传输数据长度.利用网络拥塞状态参数优化方法,能够实现延迟容忍网络中的拥塞避免优化.实验结果表明,利用本文算法进行延迟容忍网络拥塞避免优化,能够提高数据传输的效率.     

一种基于带宽估计的MANET网络拥塞避免机制

针对MANET 网络提出了一种基于带宽估计的拥塞避免机制。该机制通过实时地监测无线节点链路的工作状态，来估计节点的可用带宽，从而获得节点的拥塞程度指标，根据包的类型进行拥塞控制。带宽估计不需要与其他节点进行状态信息交换，降低了系统开销。拥塞避免机制缓解了无线网络的拥塞状态，提高了网络性能。     

无线传感器网络的拥塞控制技术

无线传感器网络的多对一通信方式、无线链路的相互干扰、网络的动态变化和资源受限等特性,使得无线传感器网络容易出现拥塞,严重影响网络的QoS传输性能和生存周期,因此拥塞控制成为无线传感器网络服务质量保障机制的关键技术之一.在分析无线传感器网络特点的基础上,说明了拥塞检测和拥塞避免的策略,重点介绍和分析了基于速率控制、流量调度和传输调度等典型的拥塞解除算法,最后对拥塞控制技术的发展趋势进行了展望.     

面向流媒体的应用层组播逐跳拥塞控制

为了适应覆盖网络节点之间虚拟链路带宽资源的动态变化,在流媒体数据采用单层的自适应编码方式下,提出基于速率的应用层多播逐跳拥塞控制方案.该方案在跳内采用成熟的端到端拥塞控制机制,在跳间采用上下游速率的自适应调整.测试结果表明,基于速率的应用层多播运跳拥塞控制方案可行有效.     

一种适用于无线网络的流媒体传输机制

为保证无线网络中多媒体数据的传输质量,提出了一种适用于无线网络的流媒体传输机制（WMTCC）。该机制通过发送探测报文区分网络拥塞丢包和链路误码随机丢包,准确判断网络的拥塞状况,实施发送速率调节,保证了流媒体服务质量(QoS)。由于准确区分出无线链路误码丢包,该机制在链路误码率较高时能维持较高的网络吞吐量。仿真实验结果显示在高误码率无线网络中,该机制可以获得更高的吞吐量和更大的拥塞窗口,并且发送速率的变化更加平滑。     

EasiCC:一种保证带宽公平性的传感器网络拥塞控制机制

实用的传感器网络拥塞控制方案不仅需要满足多项网络性能指标,而且必须控制开销很小,提出了一种满足上述要求的拥塞控制机制EasiCC(EasiNet congestion control mechanism).在EasiCC中,数据流源节点将数据报文按比例划分到各优先等级中,各网络节点根据网络拥塞程度动态地、同步地调整报文过滤标准,结合报文过滤标准和报文优先级来调节网络流量,保证了无线信道带宽分配上的公平性;将网络准入控制和队列丢包手段相结合来调整网络流量,保证了网络综合性能指标.EasiCC控制开销很少,已在实际传感器网络平台中实现.模拟验证和实验测试结果显示,EasiCC能够公平地为各数据流分配发报速度和网络带宽,并且在报文传输成功率、传输延迟等性能指标上均有良好的表现.     

延迟容忍网络中自适应拥塞控制机制研究

由于延迟容忍网络（DTN）的不稳定连接和高延时特性,传统的拥塞控制方法并不适用于DTN。提出一种基于节点状态的自适应拥塞控制机制（ACC-NS）。为满足不同的服务质量需求,将网络中的消息分为普通消息和特殊消息,其中特殊消息要求更高的传输率。根据节点的拥塞程度将节点状态分为三个等级,每个节点根据自己所处的拥塞状态和当前缓存空间使用率自主决策消息的接收行为。将VACCINE和基于消息相遇计数方法进行结合,以清除冗余消息副本。将ACC-NS和另两种经典的路由协议进行对比,ACC-NS实现了更好的性能。     

网络中的拥塞避免控制模型的仿真分析

研究延迟网络中的拥塞避免控制方法.在延迟网络中,随机分配网络资源,造成延迟网络资源的局限性较强,容易造成延迟网络拥塞.传统的拥塞避免控制方法是根据网络链路的反馈回执进行拥塞控制的,但是由于延迟网络的链路均匀性较差,无法建立准确的拥塞反馈回执,造成拥塞避免控制的效果较差.为了避免上述缺陷,提出了一种加权排队控制算法的延迟网络拥塞避免控制模型.对延迟网络参数进行训练,计算延迟网络的带宽,从而为延迟网络的拥塞避免控制提供准确的数据基础.建立加权排队控制模型,能够实现延迟网络的拥塞避免控制.实验结果表明,利用改进算法进行延迟拥塞避免控制,能够有效提高延迟网络的数据传递效率.     

一种基于路由协议的拥塞控制策略

提出了一种基于OSPF路由协议的拥塞控制策略。利用OSPF协议的链路状态更新报文（LSA）中的空闲位,增加路由器的拥塞状态和流量状态的描述,随LSA报文的传播将路由器的拥塞情况告知其他路由器,利用OSPF的快速收敛及时得知网络拥塞状况并进行早期的拥塞避免。仿真模拟表明,该方案能够控制网络拥塞,减小延迟,达到网络负载平衡。     

ERC2:具有拥塞控制策略的DTN传染路由方法

针对延迟容忍网络（DTN）拓扑结构动态变化和节点存储空间有限的问题,提出一种具有拥塞控制策略的DTN传染路由（ERC²）方法。该方法基于一种动态存储状态模型（DSSM）,节点可通过感知网络状况动态调整节点半拥塞状态的门限降低网络发生拥塞的可能性,增加ACK索引以及消息管理队列,使节点存储状态随着网络负载的随机变化而动态更新并主动删除冗余包,并根据不同拥塞状态结合传染路由和Prophet路由的优点选择单一或混合模式进行消息转发,从而达到预防、避免、解除拥塞的目的,实现节点自适应缓存管理以及网络的动态拥塞控制。在模拟器ONE上采用Working Day Movement模型进行仿真,其中与Prophet相比,ERC²方法在消息递交率上提高66.18%,平均时延降低48.36%,转发次数提高22.83%。仿真结果表明,在拥塞程度不同的场景中,ERC²与Epidemic、Prophet路由算法相比具有更好的网络性能。     

一种实用的传感器网络拥塞控制算法*

传感器网络的拥塞不仅导致丢包率增加,影响传输性能,还浪费宝贵的能量资源,因此,有效控制拥塞是传感器网络中需要解决的一个关键问题。提出了一种拥塞控制机制（CMCS）。与现有工作不同,CMCS采用基于节点的缓存队列长度并结合拥塞增长系数来判断拥塞的变化趋势,以拥塞节点为中心的共享信道区域内进行拥塞反馈和速率控制,并采用基于剩余价值的丢包策略。仿真结果表明,CMCS明显降低了通信能耗,提高了网络的价值吞吐量。     

DTN中依据报文质量的拥塞控制策略

为了解决受限网络环境所带来的低的递交率的问题,DTN（Delay Tolerant Networks）通常采用多拷贝路由（multiple-copy routing）机制来实现报文的有效递交。但在实际情况下,网络中节点的缓存是受限的,当网络中的总报文数大于所有节点的缓存容量和时,网络就发生了拥塞。针对网络拥塞,通过计算节点缓存中的报文质量（Quality of Message）以确定报文丢弃的优先级,合理地丢弃报文控制拥塞。仿真结果显示与其他拥塞控制策略相比,该路由策略能得到更好的网络性能。     

一种提高TCP与UDP数据流公平性的拥塞控制机制

在UDP业务流逐步占据大部分网络带宽的情况下,如何在网络层对UDP包进行拥塞控制显得尤为重要。在网络拥塞时,由于UDP包本身缺乏反馈机制,将会产生严重的丢包或者UDP抢占TCP带宽的现象。文中提出了基于网络层的发送端缓冲队列管理的拥塞控制机制,可以均衡TCP和UDP的带宽使用,同时通过对路由器ICMP网络拥塞报文的处理,建立了高效的流量调节策略,并进行了网络仿真实验。实验结果表明,基于该机制的拥塞控制可以有效改善网络不同业务流带宽使用的不公平性。     

DTN中基于消息质量度和节点可信度的拥塞控制

DTN(Delay Tolerant Network)具有间歇性连接、资源有限以及拓扑结构随机动态变化等特点,因此会受到网络资源有限和网络拓扑不确定性的限制,极易产生网络拥塞。针对这一问题,提出了一种基于消息质量度和节点可信度的拥塞控制策略CCMQ(Congestion Control Based on Message Quality and Node Reliability in DTN)。该策略主要根据消息的质量度划分消息的优先级,在转发消息时,将优先级高的消息优先转发;在选择下一跳节点时,选择节点可信度高的节点进行消息的转发,并充分考虑中继节点自身的属性;在发生拥塞时,消息质量度小的消息被率先丢弃,同时增加了S-ACK消息确认删除机制,以释放节点的缓存空间,从而有效缓解节点拥塞。仿真结果表明,相比传统的拥塞控制算法,CCMQ在消息递交率、网络负载率和平均时延性能方面都有较大的提升。     

基于节点相似性的容延/容断网络路由算法

针对容延/容断网络(DTN)网络的时延高、割裂频繁,以及节点缓存和能量受限等网络特性,为提高容延网络的传输率,同时降低网络开销和网络时延,提出了一种基于节点相似性的容延网络路由算法(RABNS)。该算法利用历史相遇信息预测节点未来相遇概率,并且把历史相遇的节点录入为集合,利用集合的交集运算来评估一对相遇节点的相似性,并以此为判定条件控制网络中的副本数量。在模拟器The ONE上采用RandomWaypoint运动模型进行仿真,其中RABNS在消息投递率方面优于PROPHET,网络负载约为PROPHET的50%,较大程度上提高了网络资源利用率;平均时延稍高于Epidemic但低于PROPHET,节点缓存空间大小对算法的平均跳数影响不大,且RABNS的平均跳数约为PROPHET的一半。仿真结果表明,RABNS能有效地限制消息洪泛,获取更高的消息投递率、更低的网络开销和数据时延,因此尤其适用于节点存储空间有限的DTN环境和具有群居特性的社交容延网络中。     

基于聚类的拥塞控制机制研究及其改进

针对基于聚类的拥塞控制(ACC)机制在解决网络拥塞时造成非恶意数据流使用带宽减少的问题,提出增强的基于聚类的拥塞控制(EACC)机制。该机制使用目的地址和丢包率对DDoS恶意数据流进行识别,并通过减少恶意数据流的使用带宽解决网络拥塞问题。实验结果表明,EACC能解决ACC存在的问题,在尽快恢复网络正常工作的同时,保障了非恶意数据流的可用带宽。