主动队列管理机制研究

1.引言随着Internet的日益发展,它己不再是一个单纯的数据通信网络,诸如IP电话、视频会议、VoD等应用己开始在Internet上运行,而这些多媒体应用导致业务容量和活跃流数目戏剧性地增长,也使得路由器的拥塞控制和公平性机制显得越来越重要。多媒体应用有自己的特点,对延迟界限和延迟变化相当敏感,路由器机制如何有效地同时支持多媒体数据流、TCP流以及其它业务流成为目前业界一个研究热点。图1给出了目前主要的路由器队列机制。     

一种支持优先级标记处理的主动队列管理机制

随着Internet流量的日益增加,依赖平均队列长度管理拥塞控制的RED(random early detection)队列管理算法有其内在的缺点,即使结合IETF(Internet engineering task force)明确的拥塞通知ECN(explicit congestion notification)也不能有效地阻止包丢失.在分析比较RED算法和BLUE算法的基础上,提出了一种加强的主动队列管理机制--EBLUE(enhanced BLUE),然后结合EBLUE研究了TCP的拥塞控制机制,     

主动队列管理机制的性能分析

主动队列管理(AQM)是拥塞控制中一个热点。通过NS仿真器,深入研究了几个AQM算法的性能。仿真结果显示,没有一个AQM算法在所有网络条件下是最好的。它们存在响应速度、链路利用率等性能不足。分析了性能局限性的原因,指出了今后的研究方向。     

一种基于gCHOKe公平性的主动队列管理算法

文中主要研究了主动队列管理（ AQM）的公平性算法。利用gCHOKe的多次击中能近似识别并惩罚非响应流,提高gCHOKe击中的有效性以及惩罚非响应流的力度,是提高算法公平性的关键因素。在gCHOKe算法的基础上提出了一种基于预处理的pgCHOKe（preprocess based-gCHOKe）公平性算法,通过对数据流进行预处理筛选后再进行gCHOKe击中,提高了击中的有效性。仿真实验表明pgCHOKe相比RED、gCHOKe和BLUE,可以获得更低的UDP吞吐量,是有效的、公平的。     

自适应的PIP主动队列管理机制

近年来AQM的研究者提出了多种主动队列管理机制,包括RED,PI,REM,AVQ,PD,SMVS,PIP等,它们之间的主要区别在于丢弃概率的计算方法不同,其中基于反馈校正的PIP是综合性能更为突出的一种算法,但是遗憾的是其参数不能实现自动配置 .结合单神经元自适应PID控制器,为PIP算法建立了自适应的模型,提出一种参数自适应的PIP算法 .通过NS2仿真实验,验证了该算法能提高链路利用率和降低报文丢失率,有效缓解了根据特定网络条件配置算法参数的问题 .结合PI,REM,AVQ,PD等AQM算法,讨论了该自适应模型在其他AQM机制中的推广 .     

一种新的基于非线性控制理论的主动式队列管理机制

提出了一种新的基于非线性控制理论的主动式队列管理方案：NLC—RED．该方案在原有丢包率方程中增加了幂指数函数，静态的参数调节改进为动态的参数调节．仿真和分析表明，NLC—RED方案在缓冲队列占有量的稳定性和缓冲队列的丢包率等性能较Adaptive RED方案均有较大的提高．     

一种基于组合型模糊控制的主动队列管理算法

计算机网络具有的复杂性和动态特性使传统控制理论难以进行主动队列管理（Active Queue Management, AQM）算法的设计和分析．本文在模糊集合和模糊系统理论的基础上设计了一个主动队列管理算法CF（Combination Fuzzy control）．其中模糊控制器I根据瞬时队列的长度和变化值计算控制量；模糊控制器II根据系统负载因子计算控制增益．通过选择模糊控制器参数，模糊控制系统与使用PI（Proportional Integral）控制器的系统具有相同的局部稳定性．最后通过仿真对CF、PI和单模糊控制器的性能进行了比较．     

一种精确度加强的主动队列管理算法PEBLUE

主动队列管理是IP拥塞控制的一种重要机制，BLUE算法作为一种典型的主动队列管理算法，使用丢包和连接空闲；件来控制拥塞，但是其性能还不稳定．本文对BI。UE算法进行了改进，提出了一种精确度加强的主动队列管理算法—PE-BLUE（Precision Enhanced BLUE），它能自适应地调整其参数．仿真表明PEBLUE能够进一步提高对队列的控制精确度，改善BLUE算法的性能．     

一种基于内模PID控制的主动队列管理算法

针对传统主动队列管理中PID控制存在的参数不易整定等缺点,通过引入内模控制思想,提出了一种基于内模控制的PID控制器（IMC－PID）,其突出特点是控制器仅有一个参数需要整定。将IMC－PID应用于网络拥塞控制中,得到了一种新的主动队列管理（AQM）算法——IMC－PID算法。仿真实验表明,IMC－PID算法有较强的鲁棒适应性及较快的队长调节速率。     

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。     

主动自适应层次视频组播

针对异构、动态网络环境中的层次视频组播,提出基于归并反馈的层次视频编码自适应机制以解决网络带宽约束的动态变化问题,并提出网络中的主动过滤技术以解决网络异构性问题,分析了该自适应机制的响应特性、可伸缩性和带宽利用率,结果表明该自适应机制能支持高质量的、自适应的层次视频组播服务,而且具有很高的可伸缩性和响应特性。     

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．     

基于多播的WWW主动信息发布

文中提出了一种主动信息服务系统模型,采用分级信息存储模式和基于多播协议族的主动信息传送,将有用信息及时送到需要它的用户处,以节省网络带宽、减轻服务器负担。     

一种基于Keynote信任管理系统的主动组播组控制机制研究

多播作为一种能够有效利用网络带宽、提高通信效率的通信机制,正在广泛地被应用于多个领域。传统组播缺乏细粒度的访问控制机制,这给组播的安全及性能带来许多隐患。本文在主动组播的基础上提出一种基于信任管理的访问控制机制,并在此基础上给出了Keynote信任管理系统在安全主动组播中的应用构架。该构架能较好解决传统IP组播中未能解决的组播组成员的访问控制与分布式授权问题,从而提高了IP组播的安全性。     

分层组播中INTER-SESSION FAIRNESS问题的分析与对策

通过一组实验结果分析现有分层多速率组播协议的速率控制机制中存在的会话间公平性问题,提出在组播分层解决方案中,以一种基于Max-Min公平性的速率分配计算算法,在网络状态改变时得到共存于网络环境中的各虚会话的公平速率分配集,并辅以二分法,对取值于连续数据集合上的速率分配集进行不同粒度上的离散化整合.实验结果表明该方案使得分层组播在保证会话间公平性的前提下,提高了流量控制的高效性和灵敏性.     

近似公平带宽分配的无状态队列管理

本文提出了一种基于速率和RED的公平排队算法RRFQ，算法能够达到近似公平的带宽分配，较好地区分短暂拥塞和持续拥塞，改善总体吞吐量，对参数设置的敏感度低。     

TCRED:一种基于DiffServ的队列管理算法

AF PHB的实现机制是DiffServ网络的重要研究课题，目前的多数实现采用了RED或类似的队列管理技术，在分析了RED及其改进算法在公平性及分组优先级等方面存在的不足后，提出了一种采用同一组RED参数对三色分组实行队列管理的TCRED算法．TCRED对不同颜色的分组分别计算平均队列长度，并考虑了分组的到达和离去对平均队长的影响，据此计算出各色分组的丢弃几率，该算法能实现分组的相对优先级，保证用户所预定的带宽，同时能实现分组优先级的平滑升级和降级，因而很好地满足了AF PHB的要求。     

一种基于路由器队列法则的增加SRED算法

主动队列管理是网络拥塞控制的主要研究方向.作为一种典型的主动队列管理算法,SRED采用一种负载相关的概率来丢弃报文,使得路由器队列长度处于一个较低的稳定值,从而获得相对稳定的网络延时.但SRED算法在设计初始丢弃概率函数时不能保证函数曲线的平稳过渡,这将导致路由器队列长度不稳定以及不必要地丢弃报文.引入路由器队列法则,对SRED算法的缺陷进行了理论分析,在此基础上设计了一种增强的SRED算法:E-SRED.仿真实验验证了E-SRED算法在保持路由器队列稳定性以及使队列快速收敛方面对SRED算法都有一定的提高.     

基于斐波那契序列的应用层组播协议

提出一种基于tree覆盖网络拓扑的可扩展高效应用层组播协议-HFTM ( Hierarchical Fibonacci Tree Multicast ).HFTM通过分层和分群的思想将所有组播组成员构造成一个特殊的层次化结构,在进行群划分时,充分考虑了底层网络拓扑特征,尽量避免数据包在代价昂贵的链路上进行传输,从而减少组播延迟.另外,采用一种新颖的基于斐波那契序列的组播算法将群内成员构造成一棵高效的斐波那契组播树,利用此树进行群内组播.实验结果表明底层网络拓扑特点的考虑以及斐波那契组播树的构造使HFTM协议获得更好的组播延迟性能.     

主动网络管理体系结构的研究

主动网络作为一种新型的网络体系结构，能够有效地加快网络协议和服务的开发，验证和部署，但与此同时，对它的管理也需要采用与传统网络管理不同的技术，针对主动网络支持的协议和服务动态变化的特点，提出了一种基于管理小应用（MALet)和管理代理（MA）的主动网络管理器能够根据主动网络服务的变化而动态构造网络管理应用，本地节点管理器还为主动节点的自管理提了一种有效的手段，主动网络管理代理执行环境为管理代理的动态部署提供了支持，在该管理体系结构下，管理者可以方便灵活地对主动网络进行有效地管理，该体系结构还与传统的网络管理兼容。