具有最小时间加权平方误差积分的主动队列管理算法ISTE-PI

针对现有基于控制论的主动队列管理(AQM)算法的不足,在不忽略TCP/AQM传递函数模型中时滞环节的条件下,将TCP短流和UDP流作为干扰信号引入AQM控制器的设计过程,并借助最小"时间加权平方误差积分(ISTE)"控制方法,设计了一个基于PI控制器的AQM算法ISTE-PI.与现有算法相比,ISTE-PI算法同时具备响应速度快、抗干扰能力强、能用于大时滞网络环境且鲁棒性好等特点.鉴于Internet网络流量由TCP长流、TCP短流和UDP流构成,且是大时滞网络,因此ISTE-PI算法能更好地适应Internet网络环境下的主动队列管理.     

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。     

不确定TCP网络中的滑模拥塞控制策略

针对TCP（Transmission Control Protocol,传输控制协议）网络中的拥塞控制问题,提出了一种滑模拥塞控制策略。基于TCP网络拥塞控制模型,利用线性矩阵不等式设计了一个渐近稳定的滑模面,该滑模面能够补偿TCP网络中的不确定性因素的影响。另外,为了减小路由器中队列长度的振荡,提出了一种改进的到达条件。多种情况下的仿真实验表明,所提出的控制策略与普通的滑模拥塞控制策略相比具有更好的稳定性和鲁棒性。     

基于模型有效性评价的主动队列管理算法

TCP/AQM系统是一多时滞回路耦合时变系统,源端传输控制协议(TCP)的拥塞控制机制也各不相同,因此其机理模型复杂.设计控制器所采用动态近似模型的参数变化范围很大,这对辨识算法提出了很高要求.本文先从模型误差分配方式这一新的角度对经典辨识算法进行了分析.然后运用新分析框架,结合TCP/AQM系统特征和控制要求,设计了一种基于模型有效性评价机制的辨识算法.该辨识算法能够对控制系数进行自适应调节,满足了主动队列管理(AQM)算法的设计需求.仿真结果表明,基于模型有效性评价机制的AQM算法,能有效应对时滞和不确定性带来的负面影响.与潜在标准化AQM算法相比,新算法在保持低排队时延和高效链路利用率方面取得了更好的平衡.     

基于神经元自适应变结构控制的主动队列管理算法

针对网络TCP模型的非线性以及回路延时和负载波动等不确定性因素,提出一种基于神经元自适应变结构控制(VSC)的主动队列管理(AQM)算法。通过非线性变结构控制以保证路由器队列响应的快速性和鲁棒性;同时考虑到滑模控制中存在的抖振会引起队列波动和控制精度降低等问题,引入神经元在线调整控制器参数以减弱抖振,从而减小队列延时和模型不确定性的影响,提高AQM系统的鲁棒性和性能。最后通过NS-2仿真实验验证了算法的有效性。     

互联网中的模糊滑模拥塞控制策略

针对互联网中的拥塞控制问题, 基于滑模控制理论及T-S（Takagi-Sugeno）模糊模型,提出了一种模糊滑模拥塞控制策略。考虑到互联网中存在的不确定和时变时滞因素,采用T-S模糊模型对网络系统进行了建模。利用线性矩阵不等式设计了一个渐近稳定的滑模面,有效地补偿了不确定及时滞因素的影响。基于趋近律的方法设计了控制器,有效地抑制了路由器中队列长度的振荡。多种情况下的仿真对比表明,所提出的控制策略具有更好的稳定性和鲁棒性。     

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。     

基于模糊调节滑模面的TCP拥塞控制算法研究

基于模糊自适应滑模控制提出了一种拥塞控制算法。该算法通过模糊调节滑模表面使队列跟踪性能得到改善,对于网络模型的不确定性、网络参数的时变性以及非TCP适应流所引起的网络抖动该算法具有很强的鲁棒性。仿真结果表明该方法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时使队列震荡最小,结果也表明在网络条件变化的情况下,该算法优于模糊控制和变结构控制。     

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．     

一种基于可变结构的主动队列管理算法

主动队列管理算法(AQM)是近年来网络拥塞控制的研究热点之一,已经提出了许多的主动队列管理算法,例如:RED,ARED,SRED,PI,REM等.文中设计一种基于控制理论的可变结构的主动队列管理.通过分析控制机制对于非线性的TCP/AQM模式的鲁棒性和性能,展示了在不确定的RTT(round-trip time)和活跃的TCP连接个数的情况下,有很好的性能和鲁棒性,这正是主动队列管理最重要的理念.运用网络仿真软件NS对设计进行仿真验证,从不同的角度对其性能与现有队列管理算法进行比较.仿真结果显示,从稳定性和鲁棒性等角度,可变结构控制算法显著胜过现有的AQM算法     

基于Smith的自适应模糊网络拥塞控制算法

针对网络拥塞控制系统中因网络时滞对主动队列管理算法产生的不利影响, 提出了一种基于Smith预估的自适应模糊主动队列管理算法。该算法将Smith预估控制与自适应模糊控制相结合, 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、鲁棒性差等缺点。仿真结果表明, 该方法可以使队列长度快速收敛到设定值, 同时维持较小的队列振荡, 尤其是在网络条件变化的情况下, 该算法优于传统PI控制、模糊控制和传统的滑模控制。     

AQM router design for TCP network via input constrained fuzzy control of time-delay affine Takagi–Sugeno fuzzy models

In this article, Takagi–Sugeno (T–S) fuzzy control theory is proposed as a key tool to design an effective active queue management (AQM) router for the transmission control protocol (TCP) networks. The probability control of packet marking in the TCP networks is characterised by an input constrained control problem in this article. By modelling the TCP network into a time-delay affine T–S fuzzy model, an input constrained fuzzy control methodology is developed in this article to serve the AQM router design. The proposed fuzzy control approach, which is developed based on the parallel distributed compensation technique, can provide smaller probability of dropping packets than previous AQM design schemes. Lastly, a numerical simulation is provided to illustrate the usefulness and effectiveness of the proposed design approach.     

大时滞网络中的拥塞控制算法

主动队列管理(AQM)通过网络中间节点有目的的分组丢弃实现了较低的排队延时和较高的有效吞吐量,是近年来TCP端到端拥塞控制的一个研究热点.已有的大多数AQM算法在设计过程中都没有充分考虑到大时滞对算法性能的影响.首先通过仿真试验证实了已有的几种典型算法控制的队列在大时滞网络中无一例外地出现了剧烈的振荡,导致瓶颈链路利用率下降和延时抖动加剧.为此,在进行了适当模型拟合处理的基础上,应用控制理论中的内模补偿原理设计了鲁棒的延时补偿主动队列管理(delay compensation-active queue management,简称DC-AQM)算法,克服了大时滞给队列稳定性造成的不利影响.仿真实验结果表明,新算法在大时滞小期望队列长度的网络配置中表现出的综合性能明显优于已有的算法,链路利用率是其他算法的3～4倍.     

一种基于双模控制的主动队列管理新算法

随机指数标记算法(REM)是一种有效的主动队列管理算法,但由于TCP/IP网络流量模型呈现非线性特性,故而其控制效果不佳,存在队列稳定性差,对动态流量响应慢等问题.为了解决上述问题,提出了基于双模控制的主动队列管理算法(Fuzzy-REM).算法采用分段控制策略,在瞬时队列偏差大于阈值时,采用模糊控制,反之采用REM控制,从而将模糊控制的快速响应和REM稳态性能好的优点结合起来.NS2中的仿真实验表明,相对于REM算法,Fuzzy-REM提高了队列稳定性,加快了收敛速度,增强了算法对网络环境变化的适应性.     

基于时滞补偿的网络拥塞控制策略*

中间节点上的主动队列管理策略在保证较高吞吐量的基础上能有效控制队列长度和端到端时延,利用频率域模型降阶拟合方式建立了TCP流量控制中主动队列管理系统的等效模型,应用控制理论中的内模补偿原理设计鲁棒的延时补偿主动队列管理控制算法,克服了大时滞给对队列稳定造成的不利影响.仿真结果表明,该补偿方法在长时滞小期望队列综合性能明显优于已有的RED,REM,PI等算法,链路利用率大大提高.     

一类模糊时滞系统输出跟踪控制

基于T-S模糊模型和变结构控制策略,研究了一类带有参数不确定项的模糊时滞系统输出跟踪问题。利用变结构控制理论选择滑动模,针对系统时滞项为已知和未知的两种情况,根据可达条件提出了一种变结构控制方法。该方法确保系统的运动轨迹在有限的时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上。根据ISS理论和LMI方法研究了系统状态全局有界的充分条件。通过仿真实例验证了所提方法的正确性和有效性。     

A robust fractional-order PID controller design based on active queue management for TCP network

In this paper, a robust fractional-order controller is designed to control the congestion in transmission control protocol (TCP) networks with time-varying parameters. Fractional controllers can increase the stability and robustness. Regardless of advantages of fractional controllers, they are still not common in congestion control in TCP networks. The network parameters are time-varying, so the robust stability is important in congestion controller design. Therefore, we focused on the robust controller design. The fractional PID controller is developed based on active queue management (AQM). D-partition technique is used. The most important property of designed controller is the robustness to the time-varying parameters of the TCP network. The vertex quasi-polynomials of the closed-loop characteristic equation are obtained, and the stability boundaries are calculated for each vertex quasi-polynomial. The intersection of all stability regions is insensitive to network parameter variations, and results in robust stability of TCP/AQM system. NS-2 simulations show that the proposed algorithm provides a stable queue length. Moreover, simulations show smaller oscillations of the queue length and less packet drop probability for FPID compared to PI and PID controllers. We can conclude from NS-2 simulations that the average packet loss probability variations are negligible when the network parameters change.