软件定义网络架构下基于流调度代价的数据中心网络拥塞控制路由算法

针对传统数据中心网络极易发生拥塞的问题,提出了在软件定义网络（SDN）的架构下设计基于流调度代价的拥塞控制路由算法加以解决。首先,进行拥塞链路上的大小流区分,并对所有大流的各条等价路径进行路径开销权重的计算,选择权重最小的路径作为可用调度路径;然后,使用调度后路径开销变化量和流占用带宽比例来共同定义流调度代价;最终选择调度代价最小的流进行调度。仿真结果表明,所提算法能在网络发生拥塞时降低了拥塞链路上的负荷,并且与仅进行流路径选择的拥塞控制算法相比,提高了链路利用率,减少了流传输时间,使得网络链路资源得到更好的利用。     

一种基于周期的公平队列拥塞控制机制

分析了网络拥塞时适应流与非适应流之间的差别,及路由器拥塞控制机制在带宽分配公平性方面的不足,提出了一种基于周期的公平队列拥塞控制机制(PBFQ).采用周期性选择丢包的策略,通过合理的动态设置周期大小进行丢包选择来实现对不同数据流提供带宽分配的公平性.仿真实验证明,该算法能保证链路带宽在适应流与非适应流之间公平分配,保护适应流.     

高速网络中TCP拥塞控制算法的研究

针对TCP在高速网络中的缺陷,提出了改进的BIC TCP拥塞控制算法。优化算法通过监控链路缓存的变化,调整探索可用带宽过程中的拥塞窗口增加值,当拥塞发生时将慢启动门限和拥塞窗口设为估计带宽和最小RTT乘积,达到降低网络拥塞频率和避免因高速数据流导致缓存区溢出的目的。实验结果表明优化算法的性能在高速网络中得到很大的提高。     

基于流量调度的SDN数据中心网络拥塞控制算法

针对采用软件定义网络(SDN)的数据中心网络拥塞的问题,提出一种基于流量调度的数据中心网络拥塞控制算法。当链路发生拥塞时,该算法首先判别拥塞链路中 链路上关键度最大的大流,然后对大流进行重路由计算,选择调度开销最小的流,并进行调度代价计算,最后对调度代价最小的流进行调度。实验结果表明,所提算法能够有效缓解网络拥塞,降低丢包率,提高链路利用率,使得网络性能更为稳定。     

有线无线网络TCP友好流媒体拥塞控制机制

在TCP友好拥塞控制方法比较基础上,为了实现流媒体平滑传输以及保证TCP流友好性,提出了TCP友好速率控制算法WTFCC。该算法能够在接收端区分网络拥塞丢包和链路错误随机丢包,准确判断网络拥塞状况;结合接收端缓存区占用程度,自适应实施多级速率调节。仿真实验结果表明,该机制对TCP流是友好的,并且保障了媒体播放质量,在有线无线混和网络中具有很好的性能。     

基于滑模变结构的无线传感器网络跨层拥塞控制

基于滑模变结构机制,讨论了节点级和链路级同时发生拥塞情况下的无线传感器网络跨层拥塞控制问题.对于节点级拥塞和链路级拥塞分别提出了准滑模控制策略.链路级拥塞采取节点输出流量最小的数据包优先进行传输的原则,实现了拥塞控制的跨层设计,大大降低了各节点排队时间,能够有效缓解拥塞的发生.仿真结果表明,该算法实现了较高的吞吐量和较低的延迟,提高了整个网络的服务质量.     

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。     

分组交换网络中拥塞计费策略及拥塞率的计算

随着网络视频和流媒体等应用的逐渐普及,用户对带宽的需求日益增加.基于多TCP流的应用大量挤占网络带宽,影响网页浏览和电子邮件等低数据量应用的体验.如何在不过度限制高带宽需求应用的前提下,有效改善低数据量应用的体验,成为目前分组交换网络亟待解决的问题.拥塞计费是该问题的一种可行的解决方法.其基本思想是在网络发生拥塞时按照用户所造成拥塞量的多少来对用户进行收费.本文介绍了基于拥塞量收费的网络拥塞计费策略,建立了多拥塞点网络的数学模型,给出了计算拥塞率的方法,并对其算法复杂度进行了分析.最后,本文通过网络仿真对所提出的模型进行了验证.     

基于价格的联合拥塞和竞争控制算法

提出一种联合拥塞和信道接入控制的跨层优化方法,以降低多播流的分发时延,建立网络效用最大化模型,采用基于效用的定价机制,通过拉格朗日对偶分解获得基于价格的分布式算法,并以该算法为核心进行链路的信道接入竞争控制和拥塞控制。仿真实验结果表明,该算法是可行的。     

数据中心网络拓扑感知型拥塞控制算法

针对数据中心网络（DCN）的链路拥塞问题,提出了一种拓扑感知型拥塞控制算法（TACC）。首先,根据广义超立方体拓扑多维正交和单维全连接的结构特点,结合网络流的最大流最小割定理,提出了拓扑感知地选取分布流量请求的不相交路径策略;然后,根据带宽需求自适应选取不相交路径;最后,利用已选取路径的剩余带宽为权重动态调整每条路径的流量分配比例,从而达到缓解网络链路拥塞、均衡网络负载和减轻目的节点侧数据重组压力的目的。实验结果表明,与链路关键性路由算法（LCRA）、多路径健忘路由算法（MORA）、最小割多路径路由（MCMP）算法和免拥塞路由策略（CFRS）相比,TACC算法在均衡链路负载和优化算法部署时间方面有良好的表现。     

核心路由器中缓存容量问题的研究

目前核心路由器在网络拥塞时用以存储数据的缓存容量巨大,这虽然保持了极高的链路利用率,但使核心路由器的结构更为复杂。斯坦福法则认为路由器中缓存容量可减少为拇指法则的1%。该文指出斯坦福法则会引起较高的丢包率,提出在降低一定链路利用率的情况下,较小的缓存容量也可以获得较低的丢包率和较高的吞吐率。     

Hop-by-hop congestion control for ad hoc wireless-LAN: a model-based control approach

This paper presents a congestion control protocol for ad-hoc Wireless-LAN (WLAN) with Bandwidth-on Demand (BoD) access. The novelty of this paper is in the extensive use of model-based control methodologies to simultaneously compute the capacity requests necessary to access the network (BoD) and the capacity allocations required to regulate the rates of the traffic flows (congestion control). The proposed scheme allows one to compute upper-bounds of the queue lengths in all the network buffers (thus allowing proper buffer dimensioning and, therefore, overflow prevention), avoids that the assigned capacity is left unused (thus entailing full link utilization) and guarantees the recovery of a satisfactory traffic behaviour as soon as congestion situations terminate (congestion recovery). The high-speed WLAN considered in the paper has been developed within the European Union (EU) project Wireless Indoor Flexible High Bitrate Modern Architecture (WINDFLEX). Extensive simulations prove the effectiveness of the proposed scheme.     

基于热点簇的Ad hoc网络拥塞回避算法

Adhoc网络由于其节点具有随机移动性和分布密度不均匀的特征,容易引起网络局部的拥塞,但目前常用的Adhoc网络路由算法大多不具有拥塞响应机制。基于簇的网络结构易于实现对网络及节点的管理,论文定义热点簇,并提出基于热点簇的拥塞回避算法(CMHA),能实现对拥塞的快速响应,达到防止拥塞加剧的目的。算法利用多个节点的状态参数(如MAC延迟,或者缓冲区占有量)判断拥塞,并快速找到一条新的路径避开拥塞区域以降低拥塞区域负载。仿真结果表明此算法满足Adhoc网络中分级结构的要求,明显改善端到端的投递率,节省了能量,保证了服务质量。     

一种动态分配虚拟输出队列结构的片上路由器

传统虚通道流控技术的片上路由器通过增加虚通道缓解排头阻塞引起的链路吞吐率下降以及网络拥塞的同时,面临缓冲区低利用率、仲裁开销较大等问题.而动态虚通道流控的片上路由器虽可通过动态管理缓冲单元,提高缓冲区利用率与链路吞吐率,但却不可避免流控与仲裁逻辑复杂度与开销的快速增长.为了提高链路吞吐率与缓冲区利用率,获得较好的性能与开销折中,提出一种动态分配虚拟输出队列结构的片上路由器DAVOQ,该结构通过快速链表动态组织虚拟输出队列,同时使用超前路由机制以简化仲裁逻辑,优化流水线.模拟与综合的结果表明,相比传统虚通道路由器,DAVOQ路由器改善报文传输延迟与吞吐率的同时,在0.13μm CMOS工艺下,节省了15.1%的标准单元面积与12.9%的漏电流功耗;而相比动态虚通道路由器,DAVOQ路由器能够以较小的吞吐率损失获得可观的延迟改善,同时节约15.6%的标准单元面积与20.5%的漏电流功耗.     

ABS: Adaptive buffer sizing for heterogeneous networks

Most existing criteria [3], [5], [9] for sizing router buffers rely on explicit formulation of the relationship between buffer size and characteristics of Internet traffic. However, this is a non-trivial, if not impossible, task given that the number of flows, their individual RTTs, and congestion control methods, as well as flow responsiveness, are unknown. In this paper, we undertake a completely different approach that uses control-theoretic buffer size tuning in response to traffic dynamics. Motivated by the monotonic relationship between buffer size and loss rate and utilization, we design a mechanism called Adaptive Buffer Sizing (ABS), which is composed of two Integral controllers for dynamic buffer adjustment and two gradient-based components for intelligent parameter training. We demonstrate via ns2 simulations that ABS successfully stabilizes the buffer size at its minimum value under given constraints, scales to a wide spectrum of flow populations and link capacities, exhibits fast convergence rate and stable dynamics in various network settings, and is robust to load changes and generic Internet traffic (including FTP, HTTP, and non-TCP flows). All of these demonstrate that ABS is a promising mechanism for tomorrow’s router infrastructure and may be of significant interest for the ongoing collaborative research and development efforts (e.g., GENI and FIND) in reinventing the Internet.     

Decomposition/aggregation-based dynamic programming optimization of partially homogeneous unreliable transfer lines

The general problem of buffers sizing for mean work in process/inventory minimization in a particular class of single part unreliable manufacturing flow lines, subjected to a constant rate of demand for finished parts, is analyzed. Two variants of the problem are considered: buffers sizing for average work in process minimization when there is a fixed requirement on parts availability in the buffer next to last; minimization of an aggregate measure of average work in process and demand backlog when the complete flow line is considered. A fluid model of part production is employed. The production control policies of interest are suboptimal, strictly decentralized, and are unambiguously parameterized by the size of buffer levels. Optimization of policy parameters is based on the analysis of the structural properties of an associated dynamic program. The latter is built around an approximate, flow line decomposition based, buffer levels dependent theoretical expression of the policy performance measure. The nature of the related flow line approximations is discussed and numerical results of the dynamic programming procedure are reported. Scalability of the computations is demonstrated. The numerical results suggest that when parameters are optimal, both a form of flow line balancing and a just in time internal production principle, are in place.     

一种IP网络拥塞链路丢包率范围推断算法

针对大规模IP网络拥塞链路丢包率范围推断算法中存在的不足,提出一种贪婪启发式拥塞链路丢包率范围推断算法.借助多时隙路径探测,避开单时隙探测对时钟同步的强依赖;通过学习各链路拥塞先验概率,借助贝叶斯最大后验定位拥塞链路;提出聚类拥塞链路相关、性能相近路径集合的策略,通过对聚类路径集合中性能相似系数求解,循环推断拥塞链路丢包率范围.实验验证了本文提出算法的准确性及鲁棒性.     

Transient analysis of packet discarding policies in ATM networks with correlated arrivals

In this paper, we investigate several dynamic congestion control strategies in ATM networks. We present an analytic model to observe the transient behavior of correlated fixed sized cell arrivals into a congested buffer. We derive the transient and time-averaged cell loss probabilities for several packet discarding policies, and we also derive the moments of the first passage time from a congested state to a threshold below which the buffer is considered in a non-congested state. We present numerical results for arrival processes having the same marginal distributions, but differing by autocorrelation coefficient only, thus isolating the effects of correlation on transient behavior. We conjecture how these results affect buffer congestion management procedures.     

路由器中拥塞数据流浪费带宽问题及其解决方法

传统的路由器拥塞控制算法主要依据本级队列资源的拥塞状态信息进行报文丢弃决策,这将导致产生拥塞数据流浪费带宽问题BW-CDF.从理论上分析了BW-CDF问题产生的原因,为解决该问题提出了一种新的路由器拥塞控制算法CC-AMR,该算法综合考虑多级资源的拥塞状态而实施更加合理的报文丢弃决策.同时,阐述了该算法在基于网络处理器的核心路由器上的实现方法.实际的测试验证结果表明该算法能够缓解BW-CDF问题,从而较大幅度地提高了拥塞发生时路由器的总吞吐率.