ABR流量控制中的变结构控制器

自适应比特(available bit rate,简称ABR)业务的流量控制是ATM网络中一种有效的拥塞控制机制和流量管理手段.在高速的ATM网络中,算法的简洁性在很大程度上决定着交换机的性能.尽管二进制ABR流量控制的简洁性具有相当大的吸引力,但标准的EFCI算法控制的队列长度和允许信元速率(allowed cell rate,简称ACR)却容易出现大幅振荡的现象,这势必会降低链路的利用率,严重影响交换机的性能.进而又有了相对复杂却有效的显式速率反馈机制.在此研究中,以已有的ABR流量控制模型为基础,应用概率拥塞判定机制,并借助鲁棒控制理论中滑模变结构控制器的设计方法,为ABR流量控制设计了一种新的二进制算法,避免了标准EFCI算法中非线性环节诱发的自激振荡,这对于充分发挥二进制流控算法的简洁性以及优化交换机的性能是极为有利的.仿真实验表明:二进制流量控制中的滑模变结构算法大幅度地抑制了ACR和队列的振荡,平滑了由此而引入的时延抖动,为实现ATM网络中的服务质量提供了可靠的实现机制.     

ATM网络拥塞控制中PID控制器的设计

自适应比特（ABR）业务的流量控制是ATM网络中一种有效的拥塞控制机制和流量管理手段。在大规模的高速网络中，算法的简洁性对优化交换机的性能是至关重要的。尽管二进制ABR流量控制的简洁性具有相当的吸引力，但显式前向拥塞标识（Explicit Forward Congestion Indication,EFCI)算法控制的队列长度和允许信元速率（Allowed Cell Rate,ACR)大幅振荡，降低了链路利用率，严重的影响了交换机的性能，为此有了相对复杂却有效的显式速率反馈机制，在该文中，引入了拥塞的概率判定机制，并运用经典控制理论为拥塞判定概率的实量更新设计了线性的PID控制器，避免了非线性的控制规律可能诱发的系统自激振荡，在PID控制器的参数整定上，因为使用常用处受到限制，进而给出了一种基于确定稳定裕度的参数整定方法，仿真试验表明：二进制流量控制中的PID算法在保持了算法简洁性的前提下，大幅度地抑制了ACR和队列长度的振荡，提高了链路利用率，减小了队列系统引入的时延抖动，为保证ATM网络中的服务质量（Quality of Service,Qos)提供了必要的技术支持。     

二进制ABR流量控制算法的建模与分析

面向连接的ATM网络通过一系列的流量管理机制为各种应用提供纯粹的服务质量保证（QoS)，其中ABR业务流量控制的作用尤其重要，在二进制流量控制方案中，信元速率和队列长度的大幅振荡降低了链路利用率，严重地影响了算法的效率，但它的简洁性对设计高性能交换机又极具吸引力，该文基于流体流理论建立了二进制流量控制的分析模型，并用仿真试验验证了模型的正确性，通过小信号局部线性化方法得到源终端系统调节速率的线性模型，分别将标准EFCI算法和作者改进的基于概率标识的p-EFCI算法等效为带继电器特性的饱和特性的非线性环节，用控制理论中描述函数的分析方法研究了两种算法的稳定性，在理论上为p-EFCI算法在鲁棒性方面优于EFCI算法找到了根据。     

基于BFC模型的ATM网络拥塞控制器的设计

为充分提高ATM网络性能，设计一个高效的拥塞控制系统是关键。自适应比特(ABR)业务的流量控制正是ATM网络中一种有效的拥塞控制机制和流量管理手段。在二进制ABR流反馈控制方案中，信元速率和队列的大幅度振荡降低了链路利用率，但它的简洁性对设计高性能交换机又极具吸引力。为此，该文基于流体理论给出了二进制反馈控制的分析模型，并基于该模型。提出了传统PID和智能拥塞控制器的设计方案。然后，该文在相同条件下对两类控制方法进行了仿真，并比较分析了他们的优缺点。最后，该文提出了拥塞控制器的改进方法及下一步研究的课题和思路。     

二进制ABR流量控制的离散滑模控制算法

针对ATM网络的拥塞控制问题，考虑网络中的不确定性因素，借助离散滑模控制理论的设计方法。提出一种二进制ABR（可用比特率）流量控制算法．该算法利用线性矩阵不等式设计了一个稳定的滑模面，同时给出了一种能够明显减小滑模面附近抖振的离散趋近律，基于该趋近律的控制律能有效抑制ATM交换机中的队列长度和允许信元速率的振荡．仿真算例证实了所提出算法的有效性．     

一种ATM网络拥塞控制算法的仿真研究

该文讨论了一种基于随机控制理论的ATM网络拥塞控制算法,将该算法应用于带宽变化状态下ABR的拥塞控制问题研究。仿真结果表明：对于带宽变化的情况,该算法对交换机处排队长度有很好的控制效果,并且有很高的带宽资源利用率,同时能在各VCS间实现速率的公平分享。同时将该算法和ATM论坛的ERICA 算法进行了仿真和比较,仿真结果证明：采用该算法使得交换机队列长度、源速率、交换机输出能力波动平缓。该算法在控制队列长度及震荡、提高带宽的利用率以及实现速率公平性原则方面优于ERICA 算法。     

自相似通信量下ABR控制机制的研究*

近几年的研究表明,无论是在局域网或是广域网,用自相似过程对网络流量进行建模可以更精确地反映网络流量的变化。自相似流量给网络带来了更大的突发性。ATM（异步传输模式）网络中ABR（可用比特率）服务采用基于速率的流量控制机制。研究了EFCI,ERICA和提出的基于传统控制理论的一种PD（比例—微分）显式速率流量控制机制在自相似业务背景下的性能,并通过仿真,对这几种机制的性能进行了比较。     

基于模糊逻辑的ABR显式流量控制算法

面向连接的ATM网络通过一系列的流量管理机制为各种应用提供纯粹的服务质量(QoS)保证，其中ABR业务流量控制的作用尤显重要．显式速率(Explicit Rate,ER)控制是一种有效的机制，有效性、公平性和算法复杂度是各种显式速率控制算法所面临的主要问题．该文将ABR业务流基于速率的端到端闭环反馈控制抽象为控制理论中典型的调节系统，运用不依赖对象模型的模糊控制理论设计了一种新的流量控制算法——模糊速率控制算法(FRCA)．仿真试验表明FRCA的综合性能良好：保证了最大—最小公平性的实现；在LAN和WAN上均有较好的适应能力；算法的复杂度低；队列长度的控制能力强；易于硬件实现．     

一种基于双模控制的主动队列管理新算法

随机指数标记算法(REM)是一种有效的主动队列管理算法,但由于TCP/IP网络流量模型呈现非线性特性,故而其控制效果不佳,存在队列稳定性差,对动态流量响应慢等问题.为了解决上述问题,提出了基于双模控制的主动队列管理算法(Fuzzy-REM).算法采用分段控制策略,在瞬时队列偏差大于阈值时,采用模糊控制,反之采用REM控制,从而将模糊控制的快速响应和REM稳态性能好的优点结合起来.NS2中的仿真实验表明,相对于REM算法,Fuzzy-REM提高了队列稳定性,加快了收敛速度,增强了算法对网络环境变化的适应性.     

基于队列长度和速率的拥塞控制神经网络方法

文中研究了网络拥塞控制问题。PID控制器是实现网络拥塞控制非常有效的方法,能够实现对网络的主动队列管理。文中根据队列长度和变化速率,利用神经网络实现传统的比例微分积分器（PID）功能,从而提出了基于队列长度和速率的拥塞控制神经网络方法（RSPID）。该方法利用神经网络的加权动量梯度学习算法,自动调节控制参数,克服了传统PID控制方法由于控制器参数固定带来的适应性和稳定性问题。仿真结果表明,RSPID算法的鲁棒性和队列长度性能要优于PID算法。     

TCP/IP traffic over ATM networks with FMMRA ABR flow and congestion control

In this paper, we study and compare the performance of TCP/IP traffic running on different rate based ABR flow control algorithms such as EFCI, ERICA and FMMRA by extensive simulations. The FMMRA algorithm is shown to exhibit the favorable features of least buffer requirement, fair bandwidth allocation to TCP connections, fast and accurate ACR rate adjustment according to the changes of network traffic, and the highest effective TCP throughput.     

ACK报文拥塞对网络性能影响的研究

为了提高网络性能和安全、设计更有效地队列拥塞控制算法,通过研究现有的一些主动队列拥塞控制算法发现:大多数的拥塞控制算法的实现是基于队列长度或平均队列长度,这使得算法在提高网络整体性能上具有局限性。本文在现有的网络队列拥塞控制算法的基础上,将ACK信息确认报文传输状态引入到队列拥塞控制算法研究的系统中,通过仿真实验发现:ACK数据报文的传输状态在很大程度上影响着网络的吞吐量、数据包的传输延迟等。     

LRED: A Robust and Responsive AQM Algorithm Using Packet Loss Ratio Measurement

Active queue management (AQM) is an effective means to enhance congestion control, and to achieve trade-off between link utilization and delay. The de facto standard, random early detection (RED), and many of its variants employ queue length as a congestion indicator to trigger packet dropping. Despite their simplicity, these approaches often suffer from unstable behaviors in a dynamic network. Adaptive parameter settings, though might solve the problem, remain difficult in such a complex system. Recent proposals based on analytical TCP control and AQM models suggest the use of both queue length and traffic input rate as congestion indicators, which effectively enhances stability. Their response time generally increases however, leading to frequent buffer overflow and emptiness. In this paper, we propose a novel AQM algorithm that achieves fast response time and yet good robustness. The algorithm, called Loss Ratio-based RED (LRED), measures the latest packet loss ratio, and uses it as a complement to queue length for adaptively adjusting the packet drop probability. We develop an analytical model for LRED, which demonstrates that LRED is responsive even if the number of TCP flows and their persisting times vary significantly. It also provides a general guideline for the parameter settings in LRED. The performance of LRED is further examined under various simulated network environments, and compared to existing AQM algorithms. Our simulation results show that, with comparable complexities, LRED achieves shorter response time and higher robustness. More importantly, it trades off the goodput with queue length better than existing algorithms, enabling flexible system configurations     

Coordinated controller tuning of a boiler turbine unit with new binary particle swarm optimization algorithm

Coordinated controller tuning of the boiler turbine unit is a challenging task due to the nonlinear and coupling characteristics of the system. In this paper, a new variant of binary particle swarm optimization (PSO) algorithm, called probability based binary PSO (PBPSO), is presented to tune the parameters of a coordinated controller. The simulation results show that PBPSO can effectively optimize the control parameters and achieves better control performance than those based on standard discrete binary PSO, modified binary PSO, and standard continuous PSO.