基于XCP协议的拥塞控制算法研究

本文首先对TCP协议存在的问题进行了阐述,随着每一流的带宽时延乘积的增长,在不考虑排队方案的条件下,TCP协议变得不稳定和效率低下。然后对XCP协议的结构和执行算法进行详细分析,分析结果表明在高带宽时延乘积网络中,XCP协议能更好的保持效率、公平性和稳定性。     

XCP协议的稳定性分析及其仿真

随着每一流的带宽时延乘积的增长,在不考虑排队方案的条件下,TCP协议变得不稳定和效率低下。XCP协议扩展了ECN显式拥塞指示机制,它通过在拥塞头携带控制信息极大地改善了因特网的拥塞控制。路由器能通知发送端瓶颈链路的拥塞程度而不是网络是否拥塞,发送端就可以根据网络的状态相应地增加和减少它的发送窗口。同时对XCP协议的稳定性进行分析,并对协议做了相应的仿真。仿真结果表明,在高带宽时延乘积网络中,XCP协议能更好地保持效率、公平性和稳定性。     

XCP协议的仿真分析

对XCP协议的结构和执行算法进行了详细分析,并对协议做了相应仿真.仿真结果表明,在高带宽时延乘积网络中,XCP协议能更好地保持效率、公平性和稳定性.     

分段式全带宽动态分配算法研究

为提高多业务分组系统的带宽利用效率,提出了一种分段式全带宽动态分配算法,该算法允许单业务流最大可用带宽超出其公平共享范围。分析和实践结果表明,在保持常规算法的带宽利用率、公平性和满足用户QoS指标的同时,该算法使有需求链路在系统处于非饱和状态时可占用全部剩余带宽(直至全带宽),显著提高系统的总带宽利用率。     

具有显式反馈的拥塞控制系统研究进展

近年来越来越多的高带宽光纤网络和长时延的卫星网络融入到Internet中来。研究发现,传统TCP协议的拥塞控制机制随着网络带宽和延迟的增大而趋于不稳定。研究这种高带宽时延乘积网络环境下的拥塞控制机制成为热点研究课题,其中一个重要趋势就是采用显式反馈方法。本文讨论了基于IP网络中的显式反馈机制,包括传统ECN、各种类ECN机制以及新的拥塞控制协议;分析了各种机制的特点,总结了现有研究的问题并指出了几个值得继续研究的要点。     

基于流量特性和时序约束的动态带宽分配算法

针对TDMA以太网构建的分布式实时系统中的带宽分配特点,提出了一种基于流量特性和时序约束的动态带宽分配算法;这种动态带宽分配算法既考虑了信息流的周期和传输时间,也考虑了间接来自于TDMA的开销,从而可实现更多实时任务集的调度和分配,以获得带宽的有效利用。仿真结果表明,提出的动态带宽分配算法不仅可以降低任务集的通信时延,而且可以提高全部可用带宽的带宽利用率。     

变结构拥塞控制协议VCP研究

当网络的带宽或者时延增大时,TCP协议的性能严重下降,最显著的就是网络瓶颈处带宽利用率很低。Xia提出的变结构拥塞控制协议（VCP）可有效地解决上述问题。在VCP协议中,每个路由器每隔200毫秒的计算一个“负载因子”以反映网络的拥塞程度,并将其编码放入每个经过数据包的两位ECN位中。源主机根据数据包中的负载因子,执行不同的拥塞控制算法,分别提高带宽利用率和公平性。与其他的显式拥塞控制协议相比,VCP仅使用了很少的（两位）比特数,但是仍获得了较好的性能。     

基于XCP协议的拥塞控制研究

对一种全新的拥塞控制协议XCP（eXplicit Control Protocol）进行了研究。在分析传统TCP的拥塞控制机制不足的基础上,对XCP协议的拥塞头格式进行了剖析,给出了基于XCP协议实现拥塞控制的基本原理。最后通过对比实验,验证了XCP协议在拥塞控制性能上比传统的TCP协议更优越。     

自适应的显式控制算法

针对XCP的α参数在网络中流的个数变化明显以及链路带宽相差比较大的网络环境中影响带宽利用率提高的问题,提出一种自适应的XCP改进算法——AXCP。该算法基于平均队列变化率来判断网络的稳定状态,并依此调整参数α。实验表明该算法能有效提高带宽利用率。     

基于滑模控制的显式控制协议带宽补偿算法

在动态网络中,显式控制协议(XCP)带宽设置不当会使链路利用率大幅下降。针对该问题,提出一种基于滑模控制的XCP带宽补偿算法FC-XCP,通过设计合理的控制器,使输出带宽与链路带宽相匹配、网络系统更稳定。仿真结果表明,与PII-XCP算法相比,FC-XCP能明显提高动态网络的带宽利用率。     

一种实用化接入段全带宽动态分配方案

针对接入段多业务非均匀突发性特点,提出了一种实用的全带宽动态分配方案,该方案允许单业务最大可用带宽超出其公平共享范围。分析和实践结果表明,在保证带宽利用率、公平性和满足用户QoS指标的同时,该方案可使有需求链路在系统处于非饱和状态时占用全部剩余带宽(直至全带宽),大大提高系统的总带宽利用率。     

基于TRAC的显式速率组播拥塞控制协议

针对现有的组播拥塞控制协议计算量大、实现复杂且实际控制效果不好的缺点,提出一种简单高效的显式速率组播拥塞控制协议。该协议只在组播树的发送端和接收端执行,通过计算拥塞吞吐率来监控拥塞、调节发送速率,避免了对所有往返时延和丢包率等复杂参数的计算,各节点只需少量内存来维护必要的数据和状态信息。NS2仿真证明该协议具有良好的TCP公平性和扩展性,可有效跟踪最拥塞链路,解决“反馈内暴”和“drop to zero”等问题。     

多服务级别带宽公平分配算法的研究

区分服务网络节点中的多级别的队列输出带宽由权值调度算法保证,固定权值调度在网络负载发生变化时无法继续提供公平的带宽保证。本文提出了一种动态调整权值的调度算法以达到在多服务级别间公平分配带宽。实验仿真表明,该算法可以对负载流数目的变化作出有效的响应,并快速实现调度权值的理想公平值。     

一种基于HSTCP的拥塞控制改进算法

针对TCP Reno在高带宽大延迟网络中带宽的利用率不高和HSTCP拥塞控制算法的公平性缺陷,该文提出了基于HSTCP的改进算法mHSTCP。当网络带宽未充分利用时,mHSTCP的窗口增长采用HSTCP模式,当网络状况趋于拥塞时,mHSTCP的窗口增长采用TCP Reno模式。测试结果表明,改进的mHSTCP算法对高速传输中不同流之间的公平性有明显的改善。     

层次视频多播中的自适应公平带宽分配

为解决层次视频多播传输中带宽分配的公平性问题,建立了适合的网络模型,并以有限状态机的形式给出了接收端会话基于自适应公平原则的状态转化过程。确定了一些重要参数的计算公式并将网络带宽的变化归一化为权重问题,降低了模型的复杂度。     

高速网络拥塞控制协议VCP的研究

互联网正在逐步进入一种高带宽延时积的高速网络时代.当网络的带宽或者时延增大时,TCP协议的性能严重下降,最显著的就是网络瓶颈处带宽利用率很低.在高速拥塞控制方面比较理想的XCP协议却存在部署方面的问题.变结构拥塞控制协议(VCP)可有效地解决上述问题.VCP协议联合使用ECN机制的两个二进制来编码拥塞信息.根据来自接收端的拥塞信息,VCP协议的发送端选择控制算法来响应拥塞信号.仿真实验表明VCP协议与TCP协议、XCP协议相比不仅具有较高的链路利用率,并且对现有的协议改动非常小,有利于逐步地实施.     

Automatic Traffic Balance Algorithm Based on Traffic Engineering

Routing protocols can decide for data packets which route is reachable and co-optimal, and may cause data packets to swarm into certain links, thus causing congestion on those links. General traffic engineering (GTE) technology provides ER-LSP/CR-LSP in MPLS networks to avoid this kind of congestion. However, GTE takes only the current data flow into account and establishes an ER-LSP/CR-LSP for this current data flow in order to guarantee QoS. Although this could resolve the issue raised by routing protocols, it may also waste some resource. In this article we focus on optimization of traffic engineering and propose an automatic traffic balance algorithm based on GTE technology. Dengyin Zhang received the BS, MS, and PhD degrees from Nanjing University of Posts & Telecommunications, China, in 1986, 1989, and 2004, respectively. He is presently an associate professor at Nanjing University of Posts & Telecommunications. His research interests include computer networks, communication systems, signal and information processing. Zhiyun Tang received the MS degree in computer science and technology from Nanjing University of Posts & Telecommunications, China, in 2005. His research interests include MPLS technology, QoS control and resource management in wired and wireless networks. Ruchuan Wang born in 1943, he is a professor in College of Computer at Nanjing University of Posts and Telecommunications. He advises doctorial graduate students majoring in Computer Software, Computer Network, E-Commence and Network Security and Mobile Agents.