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.     

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.     

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。     

基于特征分析方法消解RED冗余参数

RED算法是网络拥塞控制的基础算法,加载算法需要设置队列平均长度、队列丢包上下限阈值、数据包平均尺寸等多项参数,且参数设置没有明确的规则限制和理论依据,不合理的参数值会削弱算法的拥塞控制效果。在网络拥塞特征分析的基础上,挖掘数据包达到速率和数据包处理速度两个拥塞控制指标之间的关系,建立指标与RED算法参数的映射,消解多余参数并确定参数值域范围,改善算法在网络环境中的拥塞控制效果,提高算法的实用性。     

一种分阶段自适应RED／ECN参数模型

TCP拥塞控制技术是IP网络性能的研究重点之一,目前已经出现了多种改进方案,然而采用这些方案后,TCP连接仍然面临大量的包丢失,尤其是在网络拥塞时。为此IETF提出了IP网络的拥塞控制问题并建议在网络中采用主动队列管理机制。RED／ECN算法是一种主动队列管理算法,它具有很多优点,但算法对其静态参数的依赖性很大,没有充分考虑链路中复用的活动连接数,因而不能很好地适应网络负荷的变化。为此,提出了一种分阶段动态调整RED／ECN算法参数的模型（GARED）,通过仿真实验说明该模型改进了RED／ECN算法的性能,能够有效地降低丢包率,保证网络链路的高利用率。     

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.     

采用改进的RED算法实现BACnet路由器拥塞控制

BACnet协议规定了用于BACnet路由器拥塞控制的报文,但是没有规范拥塞控制算法。文章分析了把随机提前检测(RED)算法应用于BACnet路由器的可行性,并结合BACnet网络的特点,提出了一种基于绝对优先级调度的RED算法。采用这种改进的RED算法,BACnet路由器可以在保证BACnet网络可靠性的前提下,对BACnet网络进行有效的拥塞控制。     

一种改进ARED拥塞控制算法的实现

随着互联网的迅速发展,无论是网民人数还是上网设备数都呈现高速增长的态势。虽然带宽等互联网基础资源相比二十年前有了质的飞跃,但是由于网络规模的增加还是带来了一系列的问题,其中网络拥塞是比较典型的一个。RED作为路由器主动队列管理策略中的重要算法已经在网络拥塞控制方面起到了很好的效果,成为IETF RFC2309建议的唯一候选算法。与队尾丢弃算法DropTail相比,RED算法具有网络链路利用率较高、吞吐量较大、网络时延和丢包率较小的优点,但其存在参数配置无法适应网络动态变化的缺陷,因而改进的ARED算法增加了自适应的功能,但也存在瞬时队列长度振荡等稳定性问题。对此,研究了RED及ARED拥塞控制算法,并提出了一种改进算法QARED,希望通过优化最大丢包概率计算函数来达到提高平均队列长度稳定性以及降低丢包率的目的。     

基于RED的无线传感器网络的拥塞控制

拥塞控制问题是影响无线传感器网络性能的一个重要因素。针对无线传感器网络中的拥塞控制问题,提出了一种基于RED的拥塞避免策略。RED算法目前比较常用于路由器队列管理中,以实现对缓存空间队列长度的管理。将其引入到无线传感器网络中,采用拥塞度门限值作为拥塞调节的依据,以matlab软件作为仿真工具,通过建立简单网络拓扑结构进行模拟实验,综合比对各个实验参数下的不同实验结果,从而得到适当参数值下,较好的无线传感器网络传输性能。     

基于RED算法的拥塞控制的研究

随机早期检测RED(RandomEarlyDetection)算法是目前路由器中采用的重要的队列管理算法。本文介绍了目前广泛研究的拥塞控制算法RED算法,指出了其运用于网络时存在的缺陷,对几种改进的RED算法做了介绍和分析。     

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.     

基于ARED的主动队列管理改进算法

随机早期检测（Random Early Detection,RED）是IETF推荐部署的主动队列管理（Active Queue Management,AQM）算法。 RED存在参数难以配置、无法适应动态网络环境的缺点。 ARED（ Adaptive RED）是RED的自适应版本,通过平均队列长度来动态调整最大丢弃概率,从而达到稳定平均队列长度的目的,但是存在瞬时队列长度振荡的问题。文中研究了拥塞控制中的主动队列管理,对ARED算法进行了改进,优化丢弃概率计算函数,提出TTS-ARED算法,实现在动态网络环境下队列长度的稳定以及丢包率降低。 NS2的仿真结果表明,TTS-ARED算法显著地降低了丢包率,队列长度稳定性比ARED算法更优越。     

Dynamic queue level control of TCP/RED systems in AQM routers

One main TCP congestion control objective is, by dynamically adjusting the source window size according to the router queue level, to stabilize the buffer queue length at a given target, thereby achieving predictable queueing delay, reducing packet loss and maximizing link utilization. One difficulty therein is the TCP acknowledging actions will experience a time delay from the router to the source in a TCP system. In this paper, a time-delay control theory is applied to analyze the mechanism of packet-dropping at router and the window-updating in TCP source in TCP congestion control for a TCP/RED dynamic model. We then derive explicit conditions under which the TCP/RED system is asymptotically stable in terms of the instantaneous queue. We discuss the convergence of the buffer queue lengths in the routers. Our results suggest that, if the network parameters satisfy certain conditions, the TCP/RED system is stable and its queue length can converge to any target. We illustrate the theoretical results using ns2 simulations and demonstrate that the network can achieve good performance and converge to the arbitrary target queues.     

Design and analysis of a self-tuning feedback controller for the Internet

Active queue management (AQM) is an effective method used in Internet routers for congestion avoidance, and to achieve a tradeoff between link 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. This paper proposes a novel packet dropping scheme, called self-tuning proportional and integral RED (SPI-RED), as an extension of RED. SPI-RED is based on a self-tuning proportional and Integral feedback controller, which considers not only the average queue length at the current time point, but also the past queue lengths during a round-trip time to smooth the impact caused by short-lived traffic dynamics. Furthermore, we give theoretical analysis of the system stability and give guidelines for selection of feedback gains for the TCP/RED system to stabilize the average queue length at a desirable level. The proposed method can also be applied to the other variants of RED. Extensive simulations have been conducted with ns2. The simulation results have demonstrated that the proposed SPI-RED algorithm outperforms the existing AQM schemes in terms of drop probability and stability.     

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,     

D-RED：一种改进的路由器拥塞控制算法

本文详细分析了随机早期检测RED拥塞控制机制算法的思想，阐述了RED的不足，提出了一种改进的动态自适应算法D-RED。该算法设置一个平均队列大小的目标值，在实时平均队列大小小于目标值和大于目标值时使最大丢包概率动态地减去和加上一个通过数学方法推导出的同路由器上一次丢包概率有关的值，以达到更好地控制网络拥塞的目的。利用NS2设计多组仿真实验对RED和D-RED性能进行比较，通过对吞吐量、延迟、振荡、丢包率等多项性能指标分析和比较表明，D-RED算法相对于RED算法使网络丢包率降低了15．7％，网络吞吐量提高了9．44％，而且能够在一定程度上保护TCP数据流，使其得到公平的网络资源。     

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。     

基于反馈的区分服务网络拥塞管理方案研究

为了有效解决RED算法拥塞响应滞后以及在聚集类之间公平性不足的问题,提出建立一种基于早期拥塞指示反馈的区分服务网络模型,并在该模型上采用优先级早期随机检测算法。在网络入口节点对分组进行分类、聚集与监测,各队列按优先级设置不同队列长度阈值,当平均队列长度或各队列长度达到相应阈值范围时,立即触发不同程度拥塞指示包向源端反馈。使用改进的NS进行了仿真实验,实验结果表明该算法使得拥塞指示能尽可能快地到达TCP源,有效地降低路由器中的丢包率。提高网络利用率,并且为不同的聚集类提供不同优先级服务,保障了聚集类的公平性。