显示拥塞指示标记的主动队列管理研究

主动队列管理对于解决网路拥塞具有重要意义。针对PID主动队列管理算法在调节队列长度时有较大的丢包率这一缺点,提出一种显示拥塞指示标记即ECN标记的PID主动队列管理算法。该算法用显示拥塞指示标记取代丢包机制,用于通知源端网络即将发生拥塞,采用PID控制器实现反馈控制,保证系统的稳定性。仿真结果表明,显示拥塞指示标记的主动队列管理算法适用于多变的网络环境,比PID算法具有低丢包率、低延时和高吞吐量的特点。     

IP网络中的显式拥塞指示算法研究

显式拥塞指示( ECN) 是指在主动队列管理技术中, 借助路由器的标记功能给出显式的拥塞反馈信息, 它能有效提高网络的吞吐量, 在网络的传输控制中将起到至关重要的作用。下一代网络使用的传输控制协议必然是基于ECN 机制的, 目前ECN 算法的研究主要集中在公平性和效率性上的。介绍并分析了ECN 算法及其典型的改进算法并给出了今后的研究方向。     

基于反馈的区分服务网络拥塞管理方案研究

为了有效解决RED算法拥塞响应滞后以及在聚集类之间公平性不足的问题,提出建立一种基于早期拥塞指示反馈的区分服务网络模型,并在该模型上采用优先级早期随机检测算法。在网络入口节点对分组进行分类、聚集与监测,各队列按优先级设置不同队列长度阈值,当平均队列长度或各队列长度达到相应阈值范围时,立即触发不同程度拥塞指示包向源端反馈。使用改进的NS进行了仿真实验,实验结果表明该算法使得拥塞指示能尽可能快地到达TCP源,有效地降低路由器中的丢包率。提高网络利用率,并且为不同的聚集类提供不同优先级服务,保障了聚集类的公平性。     

一种分阶段自适应RED／ECN参数模型

TCP拥塞控制技术是IP网络性能的研究重点之一,目前已经出现了多种改进方案,然而采用这些方案后,TCP连接仍然面临大量的包丢失,尤其是在网络拥塞时。为此IETF提出了IP网络的拥塞控制问题并建议在网络中采用主动队列管理机制。RED／ECN算法是一种主动队列管理算法,它具有很多优点,但算法对其静态参数的依赖性很大,没有充分考虑链路中复用的活动连接数,因而不能很好地适应网络负荷的变化。为此,提出了一种分阶段动态调整RED／ECN算法参数的模型（GARED）,通过仿真实验说明该模型改进了RED／ECN算法的性能,能够有效地降低丢包率,保证网络链路的高利用率。     

主动队列管理算法性能分析通用仿真模型

主动队列管理算法提供因特网中网络拥塞规避和控制机制,是因特网中分组转发设备的重要功能模块。文章提出在网络仿真工具OPNET Modeler下搭建一种通用的网络仿真模型,通过该模型来对不同的主动队列管理算法进行性能评估和分析。通过对RED和LQD算法的仿真,表明了该模型的有效性和通用性。文章也给出了在该模型下实现新的队列管理算法的步骤。该模型为评估不同的主动队列管理算法提供了重要的平台,有助于下一代因特网路由器中缓存队列管理模块的设计。     

一种快速拥塞指示算法及其性能分析

目前Internet采用的是TCP基于窗口的端到端的拥塞控制机制，但是端系统对拥塞的响应速度较慢，而且路由器在指示和控制拥塞方面不提供任何显式支持，基于上述考虑，本文提出了一种基于路由器的拥塞控制算法FECN，该算法在路由器处提供对拥塞的早期检测和指示机制，使源端具备快速响应拥塞的能力，同时通过自适应调整最大丢弃概率提高对网络状况的动态适应性，仿真实验表明，与RED／ECN算法相比，该算法降低了数据包的传输延迟，有效地提高了链路利用率，克服了现有算法的缺陷．     

一种基于卡尔曼滤波的分簇WSNs拥塞检测与控制方案

针对分簇结构下无线传感器网络簇首节点因负载过大易产生拥塞问题,提出一种基于卡尔曼滤波拥塞预测与缓解算法CMKBO,该算法首先基于卡尔曼滤波理论,依据当前簇首缓存占用情况,预测下一时刻簇首队列长度,并结合簇首吞吐量对网络拥塞程度进行综合预判,当网络拥塞程度预测值超过设定阈值时,在簇内寻找一个最优节点协助簇首进行数据缓存和转发以达到控制和缓解网络拥塞,簇首启动拥塞控制时,协助节点依据当前簇首拥塞程度选择簇内转发或簇外转发,以实现不同情况下的拥塞控制。仿真实验结果表明:该算法能够较准确地预测未来簇首拥塞状况,能较好地缓解簇首压力,较CODA算法有更好的网络特性。     

一种改进的随机早期检测算法

IETF推荐使用主动队列管理,如RED(Random Early Detection),来解决网络中的拥塞控制问题.但RED中平均队列长度的计算方法,导致对拥塞到来和拥塞恢复反应较慢,进而导致在没有拥塞的时候都有较高的可能性发生不必要的分组丢弃,同时也使网络吞吐量恢复较慢.提出一种新的称为MRED的算法,MRED的主要目标是优化用来进行拥塞避免的平均队列长度的计算,进而提高对网络负载变化的响应速度,降低分组丢弃概率.理论分析和仿真结果表明MRED算法提高了响应速度、吞吐量、队列长度稳定性,降低了时延,并表现出良好的鲁棒性.     

基于多队列切换的SDN拥塞控制

由于传统网络缺乏对转发队列的直接控制,并且难以保证链路利用率和服务质量(QoS),针对这一问题,本文提出基于多队列的SDN拥塞控制算法。该算法对链路数据流量设置多个阈值,当某一链路流量突增达到设定阈值时,控制器立即启动相应的拥塞控制机制。根据数据流的优先级,自适应增加高优先级队列的带宽,适当减小低优先级数据队列的带宽,保障高优先级数据顺利传送。实验结果表明,该方法能有效减少网络拥塞,优化数据流的QoS。     

基于QPID-AVQ的组播拥塞控制机制

针对现有多媒体组播拥塞控制协议的不足,提出基于QPID虚拟队列管理的组播拥塞控制机制QPID-MCC。QPID-MCC在瓶颈路由器中采用QPID-AVQ队列管理策略,结合显式拥塞指示(ECN),按照一定的概率标记新到分组。接收端依据标记概率计算期望的TCP友好速率。发送端依据接收端的反馈信息并结合多媒体的最小带宽需求调整发送速率。仿真结果表明,QPID-MCC具有平滑稳定的发送速率、较好的公平性和较快的拥塞响应速度,并能满足最小带宽要求,保证多媒体业务的服务质量。     

Improving explicit congestion notification with the mark-front strategy

Delivering congestion signals is essential to the performance of networks. Current TCP/IP networks use packet losses to signal congestion. Packet loss not only reduces TCP performance, but also adds large delay. Explicit congestion notification (ECN) delivers a faster indication of congestion and has better performance. However, current ECN implementations mark the packet from the tail of the queue. In this paper, we propose the mark-front strategy to send an even faster congestion signal. We show that mark-front strategy reduces buffer size requirement, improves link efficiency and provides better fairness among users. Simulation results that verify our analysis are also presented.     

一种具有ECN能力的智能分组丢弃算法

作为端到端拥塞控制机制的有效补充,主动队列管理旨在保证高链路利用率的同时维持较低的排队延迟.FIPD(fuzzy intelligent packet dropping)算法作为一种有效的机制,为主动队列管理提供了全新的方法,但是,FIPD也有其本身固有的缺点,比如居高不下的分组丢失率.旨在克服FIPD这些固有缺点的同时,提出一种新的主动队列管理方案FIPE(FIPD with ECN).首先对FIPD算法进行了总结,并对其本身的优缺点进行了分析,针对FIPD算法分组丢失率高居不下等缺点,引进了众所周知的     

基于ECN的实时多媒体的实时多媒体流TCP友好控制

随着Internet上多媒体应用的日益增加,实时多媒体流的TCP友好控制成为当前的研究热点。该机制基于RTP/RTCP协议,以ECN的方式将拥塞状况通知发送端,在路由器中采用RED队列管理策略,在端主机采用TCP友好的速率调节机制。ECNBCC机制具有TCP友好的特性并且可以对网络早期拥塞作出反应,从而降低丢包率和网络延时,该机制也可用于无线网络多媒体流的拥塞控制。     

高误码率无线环境的TCPW改进算法

针对TCP Westwood（简称TCPW）拥塞避免算法在高误码率无线网络环境下不能区分丢包原因和性能仍显不足的问题,在中间节点提出了一种简单有效的拥塞标记机制,称为CM（Congestion Marking）,它是基于ECN的,将拥塞程度划分为无拥塞、轻度拥塞和重度拥塞三种情况,与TCP Westwood算法结合,形成了基于ECN的TCPW CM算法,能有效地区分拥塞丢包和无线丢包。仿真实验表明,改进后的算法在高误码率情况下提高了网络利用率和吞吐量,同时仍具有良好的公平性和友好性。     

Rate-based versus queue-based models of congestion control

Mathematical models of congestion control capture the congestion indication mechanism at the router in two different ways: Rate-based models, where the queue-length at the router does not explicitly appear in the model, and queue-based models, where the queue length at the router is explicitly a part of the model. Even though most congestion indication mechanisms use the queue length to compute the packet marking or dropping probability to indicate congestion, we argue that, depending upon the choice of the parameters of the active queue management (AQM) scheme, one would obtain a rate-based model or a rate-and-queue-based model as the deterministic limit of a stochastic system with a large number of users.     

基于带宽估计和ECN的无线TCP改进

针对无线环境下TCP调用拥塞控制算法致使性能下降的问题,提出一种基于带宽估计和显式拥塞通知的无线TCP改进方法。在数据发送端采用带宽估计算法优化拥塞窗口尺寸,与具有显式拥塞通知的路由器配合区分分组丢失性质,利用选择性确认选项,加快单窗口多包丢失时拥塞窗口恢复速度。仿真结果表明,改进后的TCP吞吐量超过TCP_SACK近30%,超过TCP_Reno近52%。     

一种支持优先级标记处理的主动队列管理机制

随着Internet流量的日益增加,依赖平均队列长度管理拥塞控制的RED(random early detection)队列管理算法有其内在的缺点,即使结合IETF(Internet engineering task force)明确的拥塞通知ECN(explicit congestion notification)也不能有效地阻止包丢失.在分析比较RED算法和BLUE算法的基础上,提出了一种加强的主动队列管理机制--EBLUE(enhanced BLUE),然后结合EBLUE研究了TCP的拥塞控制机制,     

Short-circuiting the congestion signaling path for AQM algorithms using reverse flow matching

Recently, we introduced a new congestion signaling method called ACK spoofing, which offers significant benefits over existing methods, such as packet dropping and Explicit Congestion Notification (ECN). Since ACK spoofing requires the router to create a ‘short circuit’ signaling path, by matching marked data packets in a congested buffer with ACK packets belonging to the same flow that are traveling in the opposite direction, the focus of this paper is evaluating the feasibility of reverse flow matching. First, we study the behavior of individual flows from real bi-directional Internet traces to show that ACK spoofing has the potential to significantly reduce the signaling latency for Internet core routers. We then show that reverse flow matching can be implemented at reasonable cost, using essentially the same hardware as the packet filtering logic commonly employed in Layer 2 transparent bridges. Finally, we show that this architecture can be scaled to accommodate worst-case traffic patterns on multi-gigabit links that would render ordinary route caching algorithms completely ineffective.     

基于ECN阶跃标记的TFRC改进协议

针对无线网络中TCP友好速率控制(TFRC)协议无法准确判断分组丢弃原因而导致的效率低下问题,提出一种基于显式拥塞反馈的阶跃标记方法,设计新的无线流媒体传输协议。仿真实验表明,新协议能在无线信道下准确区分丢包原因,并提供准确的拥塞通告信息,在保证TCP友好性的同时提高吞吐率。