基于数字化图书馆综合业务流的网络控制方法

针对数字图书馆网络的服务质量控制问题,提出了RED阈值动态调整的自适应机制,缓解了RED的参数的敏感性,增强了RED自适应性、鲁棒性,实现了一种基于RED的AQM新策略――Adaptive Threshold RED（ATRED）。为了更好的分析ATRED的控制性能,在不同的网络环境下ATRED与RED和GENTLE RED的控制性能进行了比较,使用NS-2进行仿真,仿真结果表明,自适应性增强的ATRED算法对队列的控制更为有效,队列的振荡相对较小,能为用户提供更为稳定可靠的服务质量。     

基于灰色预测可变裕度PID网络自适应算法

为了综合控制拥塞链路的队列长度,提高AQM系统对动态网络环境的自适应能力,提出了一种基于灰色预测和考虑可变裕度PID控制的自适应TCP网络主动队列管理。首先,建立相角和幅值裕度与网络参数相关的PID自适应主动队列(TCP/AQM)控制论模型,该模型可以根据网络参数的变化而动态改变控制参数,以提高AQM网络动态自适应能力,及系统的鲁棒性;其次,将灰色预测引入该模型,实现路由器队列长度的超前预测,补偿带有PID反馈模块的AQM算法给队列造成的时滞影响。与其他算法的仿真结果相比较,该设计算法能够使信息流在较短的时间内稳定在期望队列长度阈值附近。     

基于延时补偿结构的大时滞网络拥塞控制

研究和分析了几种典型的主动队列管理AQM(Active Queue Management)算法在大时滞网络下的稳定性、性能及响应速度,发现如RED、PI等AQM算法在大时滞网络环境下队列出现剧烈的振荡和空队列增多,这些现象直接导致链路利用率降低和丢包率增大.针对上述的大时滞网络,将具有正反馈的延时补偿结构用于TCP/AQM拥塞窗口动态模型,实现对延时的补偿,仿真表明采用该控制结构提高了网络的性能.     

RED算法的稳定性:基于非线性控制理论的分析

随机旱期检测（Radom Erly Detection,ERD)算法是主动队列管理（ActiveQueue Management,AQM)的有效实现算法，有关它性能的研究是近来网络研究的一个热点，在某些网络配置和负载状态下，RED存在稳定性问题，已有的关于RED稳定性的研究用不同的方法，从不同的角度定性或定量地揭示了可能的原因，并给出了稳定运行的工作区间，但没有对等幅振荡的队列行为给出一个合理的解释，在该文中，作者利用描述函这一非线性控制理论中经典的分析方法，分析了RED和getle-RED的工作特性，认为分组丢弃概率曲线中的非线性结构诱发的自激振荡是队列呈现周期运动的本质原因；虽然相比较而言，getle-RED比RED有更宽的稳定工作区间，但也是非常有限公司，解决AQM稳定性的理想途径是设计更为鲁棒的线性控制器。     

参数自适应的随机早期检测算法

主动队列管理(AQM)算法是最近网络拥塞控制研究的重点,随机早期检测(RED)算法作为 AQM 算法的代表受到广泛的关注.分析了随机早期检测算法的原理和局限性,针对 RED 算法参数配置困难的问题,提出了一种参数自适应的随机早期检测算法.该算法能够根据网络负荷的变化动态的调节 RED 算法的参数,从而能够在突发业务下对拥塞做出及时有效的反应.通过仿真表明该算法能够有效地降低丢包率,降低数据包排队延时,提高了 RED 算法的网络适应性.     

稳定裕度与网络特征参数无关的AQM算法

针对现有基于控制论的主动队列管理(AQM)算法的不足,设计一种稳定裕度与网络特征参数(往返时延、通过瓶颈链路的TCP连接数、瓶颈链路的容量)无关的基于PI控制器的AQM算法GPM-PI。该算法响应速度快、计算开销小,能用于大时滞网络环境,抗干扰能力强(对TCP短流和UDP流有良好的控制能力),鲁棒性好,能更好地适应Internet环境下的主动队列管理。     

一种链路负载自适应的主动队列管理算法

随机早检测(random early detection,简称RED)是IETF推荐部署的主动队列管理(active queue management,简称AQM)算法.RED存在参数难以配置、无法得到与流量无关的平均队长等问题.ARED(adaptive RED)是RED的自适应版本,它根据平均队长动态调节最大标记概率参数,从而得到稳定的平均队长.但ARED没有克服瞬时队列长度振荡问题,且在动态流量环境下性能明显降低.分析了ARED性能问题的原因,并提出了一种链路负载自适应的主动队列管理算法LARED(load adaptiveRED).LARED具有两个特点:自适应链路负载、快速响应队长变化.分析和仿真实验表明,与ARED等其他AQM算法相比,LARED在保持高链路利用率和低时延的同时可以得到稳定的瞬时队长,并且具有良好的响应性和鲁棒性.     

适用于异质网络的RED算法的改进与分析

设计、分析和评价主动队列管理(AQM)算法成为近来网络拥塞问题研究的一个热点.随机提前探测(RED)算法作为AQM算法的典型代表,得到了较为广泛的应用.为了提高它的稳定性和公平性相继又开发出了ARED(adaptive RED),GRED(gentle RED),FRED(flow RED)和wRED(weighted RED)等多种改进算法.在分析了RED算法及3种变种算法的基础上,比较了它们的优缺点,给出了适用于不同性质网络连接点处的WRED改进算法,用仿真试验证明了WRED改进算法在处理异质网络拥塞问题方面具有优势.     

高速TCP/AQM中的RED算法分析

通过建立适用于高速TCP和AQM反馈控制系统的流体流模型,分析高速TCP/AQM闭环系统的稳定性。采用频域稳定裕度,得到高速TCP/AQM中RED算法的稳定参数区域。基于MATLAB/SIMULINK的仿真结果验证了该方法的有效性。     

典型AQM算法的性能评价模型

利用GI/M/1/N排队系统和Internet业务流量自相似性的特点建立了一个评价AQM算法在非响应业务流量下性能的分析模型,提出了利用模型的分析计算结果而不是模拟或实验手段评价AQM算法性能的新方法.同模拟或实验手段相比,该方法能更深刻地刻画AQM算法在实际网络环境中的性能.用该模型分析比较3个经典的AQM算法——TD、RED和GRED的性能,所得的结果同其他研究者利用模拟或实验方法所得的结果一致.     

An interval-based congestion control algorithm under varying network conditions

A new IRED (interval random early detection) congestion control algorithm is proposed for network congestion avoidance and resource management. Different to the traditional AQM (active queue management) algorithms, the control parameters of IRED are not configured statically, and is setting as a parameter interval according to the changes of network environment. By the interval parameter design, the IRED alleviates the tuning difficulty of RED (random early detection) and shows a robust performance than RED under varying network conditions. It is proved that the stability and stability margin of the IRED control system can be guaranteed. A systematic design method for the configuration of parameter interval is proposed. Simulation studies show the proposed IRED algorithm achieves a robust control performance in varying network environment, which is superior to the RED and Gentle-RED algorithm.     

图书馆多媒体信息资源网络的自适应传输控制方法

为了增强图书馆多媒体信息的稳健传输和多媒体信息网络的鲁棒性、稳定性,提出了一种新颖的RED策略。最小阈值(minth)和最大阈值(maxth)能够随着缓存队列的平均占用率的变化动态调整,而不再是预设的固定参数。改进后,ATRED对路由器队列的控制力度能够根据网络环境的变化自适应调整,使得队长方差减小,队列振荡变小,网络更加稳定,能够在复杂多变的网络环境下提供更加可靠的服务。     

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.     

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.     

基于智能预测控制的网络拥塞主动队列管理算法研究

路由队列管理是保证网络性能、避免网络拥塞的重要手段,目前采用的主要队列管理方法为被动式队列管理,同时主动式队列管理已经成为近来的主要研究热点. 随机早侦测(RED)作为最早提出的主动队列管理方法,更获得了普遍的关注. 使用严格的数学模型来描述由端系统和网关组成的系统,并进行队列管理性能分析. 提出一种采用快速广义预测控制的RED控制器( FGPC2RED控制器) ,进行网络拥塞控制的研究. 介绍了系统的结构及系统的辨识, 并通过仿真证明了FGPC算法在路由队列管理中应用的可行性,可以有效控制队列长度,避免路由拥塞及减小往返延迟.     

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.     

基于NS2的主动队列管理仿真研究

主动式队列管理技术是IETF为了解决Internet 拥塞控制问题而提出的一种路由器缓存管理技术。该文介绍了目前应用较为广泛的网络仿真器NS-2，对几种主要AQM算法Drop Tail、RED和ARED的性能在基于NS2仿真实验的基础上进行了比较研究，研究的性能包括队列长度、TCP 全局同步问题、连接数对系统稳定性和鲁棒性的影响等；仿真结果表明ARED性能优于Drop Tail和RED算法。     

ACK报文拥塞对网络性能影响的研究

为了提高网络性能和安全、设计更有效地队列拥塞控制算法,通过研究现有的一些主动队列拥塞控制算法发现:大多数的拥塞控制算法的实现是基于队列长度或平均队列长度,这使得算法在提高网络整体性能上具有局限性。本文在现有的网络队列拥塞控制算法的基础上,将ACK信息确认报文传输状态引入到队列拥塞控制算法研究的系统中,通过仿真实验发现:ACK数据报文的传输状态在很大程度上影响着网络的吞吐量、数据包的传输延迟等。     

基于PID神经元网络和内模控制的拥塞控制算法*

针对网络系统的大时滞和非线性特性,设计了一种新的拥塞控制算法,将PID神经元网络与内模控制相结合应用于主动队列管理中,并使用Lyapunov理论证明了此算法的稳定性。NS仿真结果表明,这种算法的稳态和瞬态性能都优于PID算法,并且在参数变化和负载扰动时具有很强的鲁棒性。     

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.