基于传输控制协议的无线自组网主动队列管理建模

主动队列管理（AQM）通常研究队列控制器的设计．作为被控对象,传输控制协议（TCP）往往利用网络仿真器（NS）的仿真实现,因此有必要研究无线自组网的TCP及AQM特性．基于TCP窗口加性增一乘性减算法及排队原理,推导了TCP窗口及队列的微分方程,再基于比例积分AQM控制,推导了拥塞丢弃概率的微分方程,通过建立联立微分方程组,提出了AdHoc网络TCP／AQM微分模型．对比仿真显示,新模型能较好地估计无线白组网的性能．模型研究也表明,网络跳数,无线丢失和过小的队列成为AQM性能瓶颈,队列信息则有助于TCP区分无线自组网的拥塞丢弃与无线丢失．     

基于Smith预估的模糊PID主动队列管理算法研究

为解决网络拥塞控制系统中由于网络大时滞对主动队列管理算法产生不利影响的问题,提出了一种基于Smith预估的模糊PID主动队列管理算法.该算法将Smith预估控制与模糊控制相结合,利用Smith预估器补偿网络时滞,同时运用模糊控制在一定程度上克服了传统Smith预估器对模型结构与参数的精确性过于敏感、鲁棒性差的缺点,使主动队列管理算法控制性能有明显提高.仿真实验结果表明,该算法在大时滞的网络环境下能很好地将路由器队列长度收敛于期望值,并能适应突发流和非弹性业务流的干扰,适用于动态变化的网络环境.     

动态网络增强自适应虚拟队列管理新算法

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）。结合TCP流体流模型运用经典控制理论分析自适应虚拟队列管理（AVQ）算法稳定性基础上,利用极点配置技术给出了AVQ算法控制参数的调整规则。同时,针对网络参数时变问题,通过对网络参数的在线估计,利用网络参数与控制器参数的确定关系实时调节控制参数,使得控制器能够适应网络参数的变化。通过ns-2仿真实验与现有的AVQ算法比较,EPAVQ算法具有更快的动态响应,更好的网络性能。     

基于灰预测的PID主动队列管理算法

提出一种基于灰色预测的智能 PID(GI-PID)主动队列管理(AQM)算法,该算法采用 GM(1,1)模型在线预测路由器队列长度,补偿滞后以解决网络状况反馈不及时的问题;同时根据队列误差的变化趋势,应用专家经验动态改变 PID 控制器的参数,使参数实时地随着网络环境变化而调整,实现智能控制.仿真试验表明,GI-PID 算法相比传统 PID 算法大幅度地抑制了队列长度的振荡,路由器队列收敛于期望值,同时具有较小的分组丢弃概率.     

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.     

基于事件的主动队列管理研究

针对随机早期检测RED存在的对参数过于敏感、时延抖动、队长不稳定等问题,采用特殊事件标记法,通过调整丢弃概率的增减幅度,对RED算法进行了改进。实验表明,改进的算法在稳定性、链路利用率方面有了较好的改善。     

不确定TCP流模型的离散H∞鲁棒主动队列管理算法

针对TCP/IP网络存在参数时变和不确定性下的拥塞控制问题,提出一种新的基于H∞状态反馈控制的离散鲁棒主动列队管理算法(AQM).该方法针对不确定TCP流模型,将短期突发流所占据的带宽作为系统的外部干扰,同时考虑时滞和参数不确定性因素,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,设计了离散鲁棒状态反馈控制器以保证路由器队列响应的稳定性和鲁棒性.最后,通过NS-2仿真验证了本文方法的有效性.     

A robust and high-performance queue management controller for large round trip time networks

Congestion management for transmission control protocol is of utmost importance to prevent packet loss within a network. This necessitates strategies for active queue management. The most applied active queue management strategies have their inherent disadvantages which lead to suboptimal performance and even instability in the case of large round trip time and/or external disturbance. This paper presents an internal model control robust queue management scheme with two degrees of freedom in order to restrict the undesired effects of large and small round trip time and parameter variations in the queue management. Conventional approaches such as proportional integral and random early detection procedures lead to unstable behaviour due to large delay. Moreover, internal model control–Smith scheme suffers from large oscillations due to the large round trip time. On the other hand, other schemes such as internal model control–proportional integral and derivative show excessive sluggish performance for small round trip time values. To overcome these shortcomings, we introduce a system entailing two individual controllers for queue management and disturbance rejection, simultaneously. Simulation results based on Matlab/Simulink and also Network Simulator 2 (NS2) demonstrate the effectiveness of the procedure and verify the analytical approach.     

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.     

主动队列管理中增强型自适应虚拟队列管理算法之设计及稳定性分析

提出了一种基于速率的增强自适应虚拟队列管理算法(EAVQ). 在该算法中引入主从拥塞尺度和期望链路利用比的概念; 以输入速率为主要拥塞尺度, 以便保留原有自适应虚拟队列管理算法(AVQ)中响应速度快、队列时延短、链路利用率高等优点. 同时, 以期望链路利用比为辅助拥塞准则, 设计了一种基于速率的期望链路利用比自适应机制, 解决了AVQ中参数设定困难、队列抗干扰能力弱, 及存在链路损失等缺点; 在改善系统动态性能的同时保证了链路容量的充分利用. 在线性化基础上给出了一般网络结构下TCP/EAVQ系统的局部稳定条件. 通过仿真验证了EAVQ的有效性.     

PID controller design for fractional-order systems with time delays

Classical proper PID controllers are designed for linear time invariant plants whose transfer functions are rational functions of s^α, where 0<α<1, and s is the Laplace transform variable. Effect of input-output time delay on the range of allowable controller parameters is investigated. The allowable PID controller parameters are determined from a small gain type of argument used earlier for finite dimensional plants.     

Design and analysis of an ONOFF variable structure controller for AQM routers supporting TCP flows

Active queue management （AQM） can maintain smaller queuing delay and higher throughput by purposefully dropping packets at intermediate nodes. Most of the existing AQM schemes follow the probability dropping mechanism originating from random early detection （RED）. This paper develops a novel packet dropping mechanism for AQM through designing an ONOFF controller applying the variable structure control theory. Because the binary ONOFF controller can considerably simplify the manipulation on the AQM router, it is helpful for implementing the high performance router. The design principles of ONOFF controller are discussed in detail. The guidelines towards parameter settings are presented. The performance is extensively evaluated and compared with other well-known controllers through simulations and theoretical analysis. The results demonstrate that the ONOFF controller is responsive and robust against external disturbances, and is insensitive to variances of the system parameters. Therefore, it is very suitable for the time- varying network system, and at the same time, it can also keep the instantaneous queue length at a desired level with rather small oscillations, which is conducive to achieving the technical objectives of AQM.     

Design of internal model control based fractional order PID controller

This article presents a design of the internal model control(IMC)based single degree of freedom(SDF) fractional order(FO)PID controller with a desired bandwidth specification for a class of fractional order system(FOS). The drawbacks of the SDF FO-IMC are eliminated with the help of the two-degree of freedom(TDF)FO PID controller. The robust stability and robust performance of the designed controller are analyzed using an example.     

分数阶系统的分数阶PID控制器设计

对于一些复杂的实际系统,用分数阶微积分方程建模要比整数阶模型更简洁准确.分数阶微积分也为描述动态过程提供了一个很好的工具.对于分数阶模型需要提出相应的分数阶控制器来提高控制效果.本文针对分数阶受控对象,提出了一种分数阶PID控制器的设计方法.并用具体实例演示了对于分数阶系统模型,采用分数阶控制器比采用古典的PID控制器取得更好的效果.     

灰色预测PI主动队列管理拥塞控制策略

提出了一种新颖的基于隐含类型的GM模型的预测PI算法。利用预测队列误差而非瞬时采样值来决定路由器的丢包率。该方法致力于在响应速度与增益两者之间取得一个最佳的折中。仿真结果验证了该灰色预测PI主动队列管理策略的有效性。     

基于模型算法控制的主动队列管理算法

通过深入分析TCP/AQM系统的动态特性,提出一个新的预测模型。基于该模型,结合模型算法控制(MAC)提出一种新的主动队列管理算法(MACAQM),并给出了MACAQM的详细设计过程和参数选取的原则。大量不同网络环境的仿真实验表明了MACAQM算法的有效性。与PI, RaQ和REM等算法相比较, MACAQM具有收敛速度快、队列抖动小的优点。同时, MACAQM的采样间隔相对较大,算法实现简单,所以计算量较小,占用的路由器资源也较少。     

随机早期检测主动队列管理算法的改进研究

主动队列管理（Active Queue Management）算法是近几年网络研究的重点。为了改进和完善现有的AQM算法和设计更好的新算法,需要对主动队列管理机制的实现方法和性能特性进行深入研究,详细讨论了随机早期检测（Random Early Detection）主动队列管理机制的关键技术问题,研究了近年来对RED算法的主要改进算法,总结了这几种算法的优缺点及其有待改进之处,并应用网络仿真器（Network Simulator）对实际网络模型进行了仿真实验,检验了改进算法对网络性能的影响。     

主动队列管理中PID控制器的解析设计方法

主动队列管理(active queue management,简称AQM)是一个非常活跃的研究领域.作为对终端系统上拥塞控制的一种补充,中间节点的AQM策略在保证较高吞吐量的基础上可以有效地控制队列长度.基于TCP/AQM控制论模型,使用H(最优控制理论,以解析的方法设计了新型PID控制器.该控制器的特点是:控制器由单参数调节,可以方便地实现系统标称性能和鲁棒性能的折衷.通过NS仿真并与其他算法相比较,验证了所设计的控制器的性能.结果显示,所设计的PID控制器性能优于其他算法.     

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。     

基于单神经元PID的航空发动机解耦控制

将神经网络应用到PID控制器的参数整定过程中,提出了一种基于改进单神经元PID的航空发动机解耦控制方法,通过在航空涡扇发动机多变量控制系统中的应用,得出了实际的仿真结果及结论。仿真结果表明,该改进单神经元PID解耦控制方法与传统的PID多变量解耦相比,具有响应速度快,自适应能力强,抗干扰能力强,实现简单的优点,因而可以广泛的应用于非线性系统的解耦控制中。