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.     

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。     

二进制流量控制算法的性能分析

自适应比特(available bit rate,简称ABR)流量控制是ATM网络中拥塞控制和流量管理的一种有效手段.在大规模的高速网络中,简洁、有效的实现算法对优化交换机的性能是至关重要的.二进制流量控制策略以其实现上的简洁性吸引了广泛的注意,但标准EFCI算法作用下队列和速率的振荡却给性能造成了负面影响,使人们对二进制流量控制机制产生了疑虑,不得不放弃二进制算法的简洁性,转而研究相对复杂但有效的显式速率反馈算法.在已建立模型的基础上,用非线性控制理论中描述函数的分析方法系统地评价和分析了标准EFCI算法的性能.得到的结论是:依赖于直觉的启发式非线性控制算法诱发的自激振荡是造成队列和速率振荡的本质原因,而非二进制流量控制机制本身固有的属性,仿真试验的结果证实了理论分析的结论.最后,提出了一种通过修改交换机参数配置策略来优化现已有EFCI交换机性能的方案.     

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。     

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．     

基于ABR业务的自适应广义预测流量控制策略

针对ABR业务传输存在大时延的情况，设计了一种自适应广义预测（GPC）流量控制器；该算法实现简单，适合计算机控制系统实现．在大时延ATM网络中具有实际应用价值；仿真结果表明，该算法能够快速有效地调节ABR分组发送速率和缓冲区排队队列。提高链路利用率，有效地克服了时延影响。     

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。     

基于Kalman算法及神经网络预测的网络流量控制

针对通信网络的传播时延会给基于速率反馈的流量控制带来极大的不利影响，提出了基于Kalman算法的反馈控制和神经网络在线预测补偿相结合的复合控制，对ATM网络的ABR流量进行控制，较好地克服了时延对流量控制的快速性和稳定性所产生的不利影响．仿真研究表明：本方案能使信源的发送速率快速响应网络状态的变化，有效地避免拥塞的发生，并使链路带宽得以充分利用．与PID控制方法相比，信元的丢失率更低、链路的利用率更高以及所需的缓冲容量更小．     

ABR业务流量控制中的显速率反馈

ABR(Available Bit Rate)业务可以提高ATM网络的利用率,能让用户LAN通过广域网进行高吞吐量、低丢失率的互通。可以预计,未来ATM网上的数据业务将主要用ABR连接来传输。ABR业务中的首要问题是流量控制。文章在比较了几种流量控制方案后,认为显速率反馈是ABR业务流量及拥塞控制的一个有效方法,是完善ABR业务的一个重要手段,并对显速率算法作了进一步研究。     

一种基于速率的单神经元自适应PID拥塞控制方法

从控制理论的角度研究了一种基于速率的拥塞控制方法．采用单神经元自适应PID控制器,可以在线调节控制参数以保证控制环路的稳定性．运用Jury稳定判定标准给出了保证被控ATM网络在平衡点附近稳定的条件．仿真结果表明,使用该控制方案能使缓冲器队列长度快速收敛到目标值,并维持小的队列振荡,与传统的PID控制器相比具有更好的稳定性和鲁棒性．     

Binary ABR flow control over ATM networks with uncertainty using discrete-time variable structure controller

A binary available bit rate （ABR） scheme based on discrete-time variable structure control （DVSC） theory is proposed to solve the problem of asynchronous transfer mode （ATM） networks congestion in this paper. A discrete-time system model with uncertainty is introduced to depict the time-varying ATM networks. Based on the system model, an asymptotically stable sliding surface is designed by linear matrix inequality （LMI）. In addition, a novel discrete-time reaching law that can obviously reduce chatter is also put forward. The proposed discrete-time variable structure controller can effectively constrain the oscillation of allowed cell rate （ACR） and the queue length in a router. Moreover, the controller is self-adaptive against the uncertainty in the system. Simulations are done in different scenarios. The results demonstrate that the controller has better stability and robustness than the traditional binary flow controller, so it is good for adequately exerting the simplicity of binary flow control mechanisms.     

Binary ABR flow control over ATM networks with uncertainty using discrete-time variable structure controller

A binary available bit rate (ABR) scheme based on discrete-time variable structure control (DVSC) theory is proposed to solve the problem of asynchronous transfer mode (ATM) networks congestion in this paper. A discretetime system model with uncertainty is introduced to depict the time-varying ATM networks. Based on the system model, an asymptotically stable sliding surface is designed by linear matrix inequality (LMI). In addition, a novel discrete-time reaching law that can obviously reduce chatter is also put forward. The proposed discrete-time variable structure controller can effectively constrain the oscillation of allowed cell rate (ACR) and the queue length in a router. Moreover, the controller is self-adaptive against the uncertainty in the system. Simulations are done in different scenarios. The results demonstrate that the controller has better stability and robustness than the traditional binary flow controller, so it is good for adequately exerting the simplicity of binary flow control mechanisms.     

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。     

基于NS2的BACnet网络拥塞控制策略研究

BACnet标准没有规范具体的拥塞控制算法,并且不提供端到端的流量控制机制,常规的拥塞控制算法应用于BACnet网络并不合适.提出了一种新的BACnet网络拥塞控制策略,能够根据平均队列长度和报文的优先级计算丢弃概率,分布式地控制各个BACnet网络节点端到端的流量,通过主动拥塞控制机制达到拥塞避免和控制的目的.NS2仿真实验结果表明,该策略减少了平均服务延时,降低了报丈丢失率,提高了网络吞吐量,增强了网络可靠性,为研究基于无连接协议的控制网络拥塞控制算法提供了一种模型和方法.     

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．     

A robust fractional-order PID controller design based on active queue management for TCP network

In this paper, a robust fractional-order controller is designed to control the congestion in transmission control protocol (TCP) networks with time-varying parameters. Fractional controllers can increase the stability and robustness. Regardless of advantages of fractional controllers, they are still not common in congestion control in TCP networks. The network parameters are time-varying, so the robust stability is important in congestion controller design. Therefore, we focused on the robust controller design. The fractional PID controller is developed based on active queue management (AQM). D-partition technique is used. The most important property of designed controller is the robustness to the time-varying parameters of the TCP network. The vertex quasi-polynomials of the closed-loop characteristic equation are obtained, and the stability boundaries are calculated for each vertex quasi-polynomial. The intersection of all stability regions is insensitive to network parameter variations, and results in robust stability of TCP/AQM system. NS-2 simulations show that the proposed algorithm provides a stable queue length. Moreover, simulations show smaller oscillations of the queue length and less packet drop probability for FPID compared to PI and PID controllers. We can conclude from NS-2 simulations that the average packet loss probability variations are negligible when the network parameters change.