基于速率的主动队列管理算法的性能分析

主动队列管理是解决网络拥塞的主要措施。针对基于队列的主动队列管理算法的不足,提出了一种基于速率的新算法RAQM,该算法以数据到达速率与路由器最大服务速率的差值为指标计算丢包概率,能够快速地对网络流量的变化做出反应,该算法计算简单,而且只需要设置一个参数K。通过现代控制理论分析了RAQM/TCP系统的稳定性。仿真结果表明,RAQM能够维持较低的队列长度并保持队列的稳定,从而减小了分组端到端时延和时延抖动。最后讨论了参数K对算法性能的影响。     

一种基于速率和队列长度的主动队列管理机制

本文研究了拥塞产生的原因及其表现形式,提出了一种基于报文到达速率和队列长度的随机早丢弃算法(RQ).根据拥塞的严重程度和变化趋势将拥塞划分为六个级别,每个级别采用合适的丢弃概率,从而将队列控制在理想工作点附近.利用经典控制理论,分析了系统的稳定性,给出了参数配置的原则.最后,用NS网络仿真器对算法性能进行了验证.     

QoS体系中的主动队列管理算法研究综述

随着Internet的迅速发展，服务质量(QoS)正成为当前研究的热点之一。为了达到QoS的性能指标，拥塞控制作为一个很重要的方面在发挥着作用。主动队列管理是实现拥塞控制的重要手段之一，长期以来一直受到广泛的关注，基于不同理论的各种主动队列管理的算法也随之涌现。这些队列管理算法在一定程度上完成网络拥塞控制的任务，但是也不同程度地在公平性、可扩展性以及算法的复杂度上存在缺陷。本文通过对目前几种主要队列管理算法的实现原理的分析，考察了这些队列管理算法的优点和其可能存在的一些问题，而这些可能存在的问题也是下一步研究的起点。     

S-CHOKe：一种增强CHOKe公平性的主动式队列管理算法

CHOKe是一种无状态的近似公平的主动式队列管理算法,利用CHOKe击中能近似识别并惩罚非响应流,CHOKe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.本文提出了一种增强CHOKe公平性的算法S-CHOKe,以采样击中取代CHOKe击中,提高CHOKe击中的有效性;利用队列击中,自适应确定丢包数,适度惩罚非响应流.仿真实验表明,S-CHOKe能适应流数量变化,是有效的、公平的.     

QL-CSFQ:一种结合队列长度的CSFQ算法

当存在适应流时,网络流量的测量值与实际值存在比较大的误差,这将严重影响CSFQ算法中公平共享速率α值的计算准确性,从而大大降低网络流之间的公平性.针对这一问题,本文提出了一种结合队列长度的CSFQ算法—QL-CSFQ.在QL-CSFQ算法中,采用结合队列长度状态信息来提高公平共享速率α值的计算准确性,从而有效提高了存在适应流情况下的网络流之间的公平性.大量模拟实验结果表明在存在适应流情况下QL-CSFQ有效消除了测量误差对算法公平性的影响,提高了网络流之间的公平性.     

一种基于负载的公平性主动队列管理算法

针对随机早期检测（RED,Random Early Detection）算法存在的公平性问题,提出了一种基于负载的公平性主动队列管理算法（LFED）。该算法通过引入网络负载和队列这两个概念,有效地判断当前网络拥塞程度,同时使用改进的丢包率公式,并且借鉴CHOKe算法的惩罚机制对非响应流进行有效惩罚,以保证不同数据流之间的公平。仿真实验表明,与RED和CHOKe相比,LFED可以得到稳定的瞬时队列长度和减少分组丢弃率,具有较好的公平性和稳定性。     

几种主动式队列管理算法的比较研究

主动式队列管理(Active Queue Management,AQM)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.本文对几种主要AQM算法RED、BLUE、ARED和SRED的性能在基于ns-2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、丢包概率、丢包率、连接数对吞吐量的影响及缓冲区大小对链路利用率的影响等.仿真结果表明BLUE、ARED和SRED在这几方面的性能都要优于RED算法.     

一种基于动态阈值的主动队列管理算法

针对BLUE算法缺少早期拥塞检测机制,导致队列溢出或空闲现象频繁发生的问题,通过引进基于动态阈值算法的控制机制,借鉴RED算法所采用的早期拥塞检测机制,提出了DT-BLUE算法。仿真实验表明本文算法能保持队列长度的稳定性,有效降低队列空闲或溢出现象的发生,提高链路的利用率。     

基于极点配置的增强自适应虚拟队列管理算法

针对动态网络主动队列管理算法中控制参数设置难题,提出了一种增强自适应虚拟队列管理新算法（EPAVQ）。     

一种基于动态部分缓存共享机制的RED改进

提出了一种基于动态部分缓存共享机制的随机早期检测(RED)拥塞控制改进方案，并给出了算法实现，最后通过仿真进行了性能分析，验证其为区分服务的不同性能要求提供了拥塞控制功能。     

基于链路资源改进RED算法研究

Internet上随着网络的不断发展和用户的要求越来越高,以为用户提供更高服务质量（Quality of Service,QoS）为目标的研究越来越重要。而强壮的网络拥塞控制是保障用户服务质量的基础。“随机早期检测算法”（Random Early Detection,RED）[1],由于其在实际应用的广泛,成为研究热点。文章首先探讨远端流和近端流在在传输过程中的不公平性和链路资源利用情况,在此基础上提出路由器将网络中的流分为远近两种区分对待,改进RED算法以提高链路资源的利用率和流在传输过程中的公平性。     

基于参数估计的随机早期探测改进算法

流量控制是互联网有效运行的必要条件.随机早期探测RED(Random Early Detection)是一种基于整条链路的积极队列管理技术,它能显著地提高网络的利用率、稳定性和公平性,是IETF倡导使用的流量控制技术.它由Hashem首先提出雏型,Floyd对之作出了重大改进,形成了较为完善、实用的RED技术,为了在应用中增大RED的适应范围,Fang又提出基于参数自适应的RED.由于现有方法未能稳定、准确地刻画网络流量特征,在流量特性差异较大时,以上方法均难以有效控制网络流量.在本文中,作者首先给出了估计流量特性的解析方法,该方法较参数自适应具有更好的稳定性和准确性;并据此提出了一种RED改进算法,最后通过动态仿真,证明该改进算法提高了RED的适应性,降低了网络时延,减小了时延抖动.     

基于非线性控制方法的AQM算法

首先利用非线性控制方法中的积分反步法设计了一种AQM算法,接着使用非线性控制方法中的模糊滑模变结构控制方法进行AQM算法的设计.仿真结果表明,与积分反步法相比,基于模糊滑模变结构控制的AQM算法性能上优于基于积分反步法的AQM算法.与基于线性控制方法的PID控制方法相比,基于积分反步法的AQM算法性能上优于基于PID控制的AQM算法.     

A compensated PID active queue management controller using an improved queue dynamic model

Beside the major objective of providing congestion control, achieving predictable queuing delay, maximizing link utilization, and robustness are the main objectives of an active queue management (AQM) controller. This paper proposes an improved queue dynamic model while incorporating the packet drop probability as well. By applying the improved model, a new compensated PID AQM controller is developed for Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) networks. The non‐minimum phase characteristic caused by Padé approximation of the network delay restricts the direct application of control methods because of the unstable internal dynamics. In this paper, a parameter‐varying dynamic compensator, which operates on tracking error and internal dynamics, is proposed to not only capture the unstable internal dynamics but also reduce the effect of uncertainties by unresponsive flows. The proposed dynamic compensator is then used to design a PID AQM controller whose gains are obtained directly from the state‐space representation of the system with no further gain tuning requirements. The packet‐level simulations using network simulator (ns2) show the outperformance of the developed controller for both queuing delay stability and resource utilization. The improved underlying model leads also to the faster response of the controller. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

预测控制主动队列管理算法的设计与分析

针对Intemet时滞网络系统,提出了基于模型预测控制的主动队列管理算法MPAQM.首先考虑时滞系统的因果性来定义预测输出,然后根据拥塞控制的要求描述优化问题,求得路由器缓冲区的分组丢失率;另外分析给出保证闭环时滞系统稳定的充分条件,为算法的参数调节提供理论指导,使得队列能快速、稳定地到达期望值.在单瓶颈和多瓶颈网络拓...     

串联排队RED、ERED网络分析模型

基于串联排队网络理论,建立了包括多个网络节点的串联排队RED和ERED分析模型。推导了具有指数分布分组丢失函数的RED算法(ERED)。在概率生成函数域,推导了节点的离去过程,并将其拟合为后续节点的到达过程,从而,刻画了多节点级联拥塞控制的通信场景。通过求解串联排队系统,得出串联排队RED、ERED以及DT 3种AQM机制的网络性能指标,分析了AQM参数设置对其性能的影响。针对不同突发度的业务源,给出每个节点和系统端到端性能指标。     

PAQM: an adaptive and proactive queue management for end‐to‐end TCP congestion control

Two functions, the congestion indicator (i.e. how to detect congestion) and the congestion control function (i.e. how to avoid and control congestion), are used at a router to support end‐to‐end congestion control in the Internet. Random early detection (RED) (IEEE/ACM Trans. Networking 1993; 1 (4):397–413) enhanced the two functions by introducing queue length averaging and probabilistic early packet dropping. In particular, RED uses an exponentially weighted moving average (EWMA) queue length not only to detect incipient congestion but also to smooth the bursty incoming traffic and its resulting transient congestion. Following RED, many active queue management (AQM)‐based extensions have been proposed. However, many AQM proposals have shown severe problems with detection and control of the incipient congestion adaptively to the dynamically changing network situations. In this paper, we introduce and analyse a feedback control model of TCP/AQM dynamics. Then, we propose the Pro‐active Queue Management (PAQM) mechanism, which is able to provide proactive congestion avoidance and control using an adaptive congestion indicator and a control function under a wide range of traffic environments. The PAQM stabilizes the queue length around the desired level while giving smooth and low packet loss rates and high network resource utilization. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

RED theory for quality of service provisioning in wireless communications

In this paper, we study the performance limit of a wireless communication system over a fading channel. The system under study consists of 1) a finite‐buffer discrete‐time queueing system on the link layer; and 2) a rate‐adaptive channel coding system on the physical layer. The objective of this paper is to analyze the relationship among data rate (R), packet error probability (E), and delay bound (D) under the interaction between the link layer and the physical layer. In our analysis, we consider three types of packet errors; that is, 1) packet drop due to full buffer; 2) packet drop due to delay bound violation; and 3) packet decoding error due to channel noise. We obtain an upper bound on the packet error probability. Furthermore, by minimizing the packet error probability over the transmission rate, we obtain an optimal rate control policy that guarantees the user‐specified data rate and delay bound. In the case of constant arrival, the optimal rate control policy results in a rate‐error‐delay triplet; then, by varying data rate and delay bound, we obtain rate‐error‐delay Pareto‐optimal surface, which serves as the performance limit of the system under study. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Nonlinear dynamics in Internet congestion control model with TCP Westwood under RED

of the congestion control system with TCPW connections and RED gateway.     

基于非线性干扰观测器的主动队列管理

针对主动队列管理系统存在UDP流干扰的拥塞问题,本文基于非线性干扰观测器提出了一种主动队列管理算法。采用非线性干扰观测器对UDP流干扰进行估计,从而减小了主动队列管理系统的干扰。然后利用设计的非线性干扰观测器,使用反步滑模方法设计了一种主动队列管理算法。由于观测误差的界未知,设计了一种自适应律来避免必须事先知道观测误差的界。仿真结果表明,该算法对UDP流干扰具有较强的鲁棒性,能使队列长度较好地稳定在期望的队列长度附近。