Active Queue Management算法研究

主动队列管理算法对于IP网络的性能影响重大,是网络拥塞控制一个主要手段。介绍了目前主要的主动队列管理算法如RED、改进的RED以及P控制器、PI控制器、模糊控制器、鲁棒控制器、内模控制器。通过对这些算法的分析,指出其中的不足之处,并对AQM算法的设计提出了一些思路。     

基于路由队列资源自适应的非线性随机早期检测算法

针对随机早期检测(RED)算法在网络拥塞控制中的缺点和复杂性,提出了基于路由队列资源(缓冲)自适应的新算法(ND-RED)。该算法采用非线性丢包策略和动态调整算法参数的方法,使得路由队列长度稳定在参考值附近,从而有效控制了网络拥塞,高效地利用了资源。最后实验结果表明,ND-RED算法具有良好的稳定性,在队列控制和丢包率控制方面优于RED算法。     

基于RED的无线传感器网络的拥塞控制

拥塞控制问题是影响无线传感器网络性能的一个重要因素。针对无线传感器网络中的拥塞控制问题,提出了一种基于RED的拥塞避免策略。RED算法目前比较常用于路由器队列管理中,以实现对缓存空间队列长度的管理。将其引入到无线传感器网络中,采用拥塞度门限值作为拥塞调节的依据,以matlab软件作为仿真工具,通过建立简单网络拓扑结构进行模拟实验,综合比对各个实验参数下的不同实验结果,从而得到适当参数值下,较好的无线传感器网络传输性能。     

队列管理算法DropTail和RED研究与仿真

队列管理主要负责路由器内部队列的建立、维护和排队,以决定何时接收或者丢弃某个包。目前Internet普遍采用的拥塞控制机制是DropTail主动队列管理算法,而随机早期检测(RED,Random Early Detection)是IETF推荐使用的队列管理算法。本文利用NS2网络仿真器在队列监视角度对DropTail与RED进行仿真模拟,比较分析得出RED队列管理算法整体性能高于DropTail,为进一步研究RED算法提供了依据。     

主动队列管理中P I 字节模式和包模式

主动队列管理(AQM)是近年来TCP端到端拥塞控制的一个研究热点，其中PI拥塞控制机制是建立在RED拥塞控制基础上的一种控制机制．PI机制基于两种方法控制网络拥塞现象：跟踪实时队列长度及拥塞情况下以一定概率丢弃到达队列的数据包．以上方法的计算可以基于包数目或字节数，而方法选择的不同对网络会产生不同的影响．仿真量化性地测定使用不同队列计算和标注方法情况下对通信性能产生的影响．同时，PI控制器与RED控制器在相同模式和参数设置下进行比较，可显示出PI控制具有一定的优越性．     

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.     

预测PI时滞网络拥塞控制算法设计及性能分析

针对网络中存在的大时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估器与Dahlin算法相结合,提出了一种预测PI拥塞控制算法,首先利用Sm ith预估器补偿时延滞后,克服了大时滞给系统性能带来的影响;然后按Dahlin算法设计控制器,把控制器参数和预估对象模型参数相结合,既减少了整定参数,也避免了参数整定时的相互影响.同时,利用经典控制理论方法分析了系统稳定性和存在链路容量干扰时瓶颈队列的暂态、稳态特性.仿真结果显示预测PI算法控制性能优于RED,PI算法及具有较强的鲁棒性.     

基于路由器技术的队列管理算法

随着网络规模的不断扩大,网络拥塞问题日益严重。拥塞将会导致吞吐量下降,实时性变差,网络性能降低等问题。本文通过分析端到端拥塞控制存在的局限性,说明基于路由器技术的队列管理算法在改善端到端拥塞控制中所发挥的重要作用,并对当前拥塞控制中基于路由器技术的队列管理算法(RED、WRED、WRR、FQ、WFQ、DRR)进行分析与总结。     

一种改进的主动队列管理算法

主动队列管理是实现网络拥塞控制的重要技术,但是多数主动队列管理算法如随机早期检(RED)都存在对参数依赖性强的问题。针对RED算法中平均队列长度不能完全反映网络拥塞状况的问题,该文结合平均队列长度和网络的负载,提出一种改进的RED算法。该算法能根据网络负载的变化,自适应地调整丢包的概率,使它更符合网络的实际状况。通过仿真进行了性能分析,证明了算法的有效性。     

IP网络中积极队列管理综述

积极队列管理是IP网络拥塞控制的主要手段之一．本文从控制理论的角度描述带有 积极队列管理的端到端的拥塞控制系统结构，介绍了网络系统受控对象的一种传递函数模型 ，综述了基于该模型的RED参数整定，以及P、PI、自适应控制等积极队列管理算法的设计和 分析，指出受控网络模型精度、控制器的鲁棒性等进一步的研究方向．     

Adaptive mechanism-based congestion control for networked systems

In order to assure the communication quality in network systems with heavy traffic and limited bandwidth, a new ATRED (adaptive thresholds random early detection) congestion control algorithm is proposed for the congestion avoidance and resource management of network systems. Different to the traditional AQM (active queue management) algorithms, the control parameters of ATRED are not configured statically, but dynamically adjusted by the adaptive mechanism. By integrating with the adaptive strategy, ATRED alleviates the tuning difficulty of RED (random early detection) and shows a better control on the queue management, and achieve a more robust performance than RED under varying network conditions. Furthermore, a dynamic transmission control protocol–AQM control system using ATRED controller is introduced for the systematic analysis. It is proved that the stability of the network system can be guaranteed when the adaptive mechanism is finely designed. Simulation studies show the proposed ATRED algorithm achieves a good performance in varying network environments, which is superior to the RED and Gentle-RED algorithm, and providing more reliable service under varying network conditions.     

A novel self-tuning feedback controller for active queue management supporting TCP flows

Wireless access points act as bridges between wireless and wired networks. Since the actually available bandwidth in wireless networks is much smaller than that in wired networks, there is a bandwidth disparity in channel capacity which makes the access point a significant network congestion point. The recently proposed active queue management (AQM) is an effective method used in wired network and wired-wireless network routers for congestion control, and to achieve a tradeoff between channel utilization and delay. The de facto standard, the random early detection (RED) AQM scheme, and most of its variants use average queue length as a congestion indicator to trigger packet dropping. In this paper, we propose a Novel autonomous Proportional and Differential RED algorithm, called NPD-RED, as an extension of RED. NPD-RED is based on a self-tuning feedback proportional and differential controller, which not only considers the instantaneous queue length at the current time point, but also takes into consideration the ratio of the current differential error signal to the buffer size. Furthermore, we give theoretical analysis of the system stability and give guidelines for the selection of feedback gains for the TCP/RED system to stabilize the instantaneous queue length at a desirable level. Extensive simulations have been conducted with ns2. The simulation results have demonstrated that the proposed NPD-RED algorithm outperforms the existing AQM schemes in terms of average queue length, average throughput, and stability.     

Performance evaluation for DRED discrete-time queueing network analytical model

Due to the rapid development in computer networks, congestion becomes a critical issue. Congestion usually occurs when the connection demands on network resources, i.e. buffer spaces, exceed the available ones. We propose in this paper a new discrete-time queueing network analytical model based on dynamic random early drop (DRED) algorithm to control the congestion in early stages. We apply our analytical model on two-queue nodes queueing network. Furthermore, we compare between the proposed analytical model and three known active queue management (AQM) algorithms, including DRED, random early detection (RED) and adaptive RED, in order to figure out which of them offers better quality of service (QoS). We also experimentally compare the queue nodes of the proposed analytical model and the three AQM methods in terms of different performance measures, including, average queue length, average queueing delay, throughput, packet loss probability, etc., aiming to determine the queue node that offers better performance.     

主动队列管理算法的研究

队列管理机制是实现网络拥塞控制的一项重要技术,以往采用的大多都是被动的队列管理机制,而主动队列的管理是根据网络结点的队列长度的变化进行提前丢包,对网络的拥塞进行预先通知,从而减少和避免网络拥塞,提高服务质量.为了对主动队列管理机制进行研究,对IEFT推荐的RED算法作介绍,与传统的被动管理机制Droptail作比较,并且通过网络仿真器NS2对算法进行模拟与分析,指出算法的优缺点,为进一步研究AQM算法提供依据.     

基于参数不敏感设计的网络拥塞控制算法

本文提出了一种新颖的主动队列管理(active queue management,AQM)策略一间隔随机早期检测(interval random earlv detection,IRED).与传统的RED机制不同,IRED的参数设计中,平均队长的门限值一最小阈值和最大阈值从固定不变的单值,变为了一个阈值区间.相对于RED的单值固定阈值的设计,IRED的适应能力和鲁棒性得到增强,在大多数的网络环境下能够保持良好的性能,特别是在网络状态出现波动和突变时,其性能比传统的AQM算法更佳.本文进一步采用了TCP-AQM的动态模型分析了使用IRED控制器的拥塞控制系统的稳定性,分析了系统的稳定裕度,并给出了稳定裕度与控制增益的关系式,从而提出了一种根据期望稳定裕度来设计阈值区间的系统化方法.最后.在NS-2仿真平台上,通过与RED和Gentle-RED种算法比较,证明IRED优越性,特别是在变负载的网络环境下的良好性能.     

RED队列稳态误差分析

主动队列管理在保证较高吞吐量的同时，通过在交换节点上主动丢弃数据包来控制队列长度，从而实现对端到端的延时和抖动的控制．RED算法是目前应用最为广泛的主动队列管理(AQM)算法．RED算法以平均队列长度作为衡量网络拥塞的指标，其参数设置对算法性能有较大影响．利用现代控制工程理论，将RED算法看做一种单位反馈控制系统，并将期望队列长度作为系统输入，将瞬时队列长度作为输出，对该系统的稳态误差进行了分析．实验结果表明在稳定状态下，RED队列的波动受分组丢弃概率函数的斜率影响．在稳定条件边界附近，系统的稳态误差急剧增加．     

NS2中新协议的实现

深入分析了网络仿真器NS2的组成和结构,以及NS2中队列管理算法的实现机制,在此基础上,通过一个新的主动队列管理算法的设计与实现阐述了在NS2中实现新协议、新算法的方法。新算法主要通过更为准确的拥塞检测和更为合理的分组丢弃概率计算来提高主动队列管理算法的稳定性,最后通过仿真实验对新算法的性能进行了测试,实验结果表明新算法的性能要由于RED算法。     

A novel numerical algorithm based on self-tuning controller to support TCP flows

Active queue management (AQM) is an effective method used in Internet routers for congestion control, and to achieve a trade off between link utilization and delay. The de facto standard, the random early detection (RED) AQM scheme, and most of its variants use average queue length as a congestion indicator to trigger packet dropping.