CSFQ算法分析与改进

本文通过对核心无状态公平队列调度（CSFQ）算法进行分析,提出了一种基于公平策略的FCSFQ算法,通过动态阈值缓存管理机制,根据缓冲资源的占用率和数据流的到达速率共同决定丢包概率,减少了无谓、不公平丢包现象。根据非响应流UDP数据包空间分布特点,当网络处于拥塞时增加CHOKe机制对缓存进行管理,有效解决了响应流TCP和非响应流UDP之间的不公平问题。     

一种改进的核心无状态公平带宽分配机制

CSFQ(Core Stateless Fair Queue)算法在无状态网实现了如同有状态网那样好的公平带宽分配，但它的丢包算法是针对UDP流等非响应流导出的，不适用于TCP流．本文针对TCP流的特点提出了一种改进的CSFQ算法．算法主要改进有两点：(1)将缓存队列长度变化与丢包概率关联起来，用一种类似于RED(Random Early Drop)的缓存策略解决了缓存频繁溢出导致的一些问题，如公平共享速率的收敛问题；(2)对TCP流使用了与UDP流不同的丢包策略，彻底解决TCP流与UDP流的带宽分配公平性．仿真结果显示，当TCP流与UDP流共享拥塞链路时，在带宽分配的公平性方面，改进算法较原算法有了很大的性能提高．     

基于CSFQ的路由器带宽公平性算法的改进研究

针对核心无状态公平队列调度(CSFQ)的丢包算法不适用于TCP流的问题,提出了一种改进算法my-CS-FQ,能够根据网络状况动态地调整TCP流和UDP流各自的丢包行为,解决TCP流与UDP流的带宽分配公平性.大量仿真实验结果表明my-CSFQ算法能够提高TCP流同UDP流竞争网络资源的能力,更有效地利用链路带宽,提高网...     

区分协议类型的RED公平性改进算法

由于UDP协议无拥塞控制功能,与TCP流量竞争带宽时具有优势.早期互联网绝大多数流量均使用TCP协议,但随着以网络视频为主的新兴网络服务的广泛应用,使得传统的TCP流量在拥塞链路带宽竞争中不公平.为了提高路由器对TCP流量的公平性,对路由器队列管理中的随机早检测算法RED进行了研究,提出了区分协议类型的RED改进算法Flow-RED,并且在NS-2网络模拟器中实现了该算法,使得在拥塞链路中使用TCP/UDP协议的吞吐量大致相当.实验结果表明,此方法能够改善TCP流量的服务质量.     

基于事件触发的TCP网络滑模控制

针对存在不确定参数和UDP流干扰的TCP网络拥塞问题,提出了一种基于事件触发的TCP网络滑模控制策略.通过利用全局滑模控制方法,使整个系统的响应过程都具有鲁棒性,在此基础上引入事件触发机制,在保证系统状态稳定的同时,节约了网络资源.通过李雅普诺夫理论证明了TCP网络闭环系统里的所有信号是有界的,同时也有效地避免了Zeno现象.仿真结果表明了所提控制方法的有效性.     

基于性能服务的高速网络运输层拥塞控制解决方案

为改善高速网络拥塞控制性能,提出了一种2层结构的运输层解决方案。将TCP和UDP纳入同一个框架,利用上层的性能服务感知内部网络状态,然后在此基础上形成基于冗余分组的下层控制目标。由端系统组成的下层实体通过对时延和丢包的响应以窗口调节或速率调节的方式实现上层设定的公共目标。针对TCP和UDP协议,分别描述了下层端系统执行的拥塞控制算法。另外,为提高系统对测量误差的健壮性,控制目标推导过程使用了模糊推理技术。仿真实验表明,提出的拥塞控制方案,与TCP流竞争带宽的UDP流在达到TCP友好的同时保持了平滑的吞吐率输出,并且系统对合理范围内的测量误差表现出较强的健壮性。     

APID:一种自适应调节参数的拥塞控制器

在网络状态发生变化的情况下,现有的根据传统线性控制理论设计的拥塞控制器导致路由器缓冲队列抖动加剧、网络带宽利用率下降,针对此问题,分析TCP/AQM拥塞控制机制中受控过程的传递函数,得到受控过程队列长度和丢包概率之间的关系,利用此关系式并结合路由器上实际测量到的队列长度和丢包概率,计算出符合当前网络状态的PID控制器参数,提出一种自适应调节参数的PID拥塞控制器APID.仿真实验结果表明:APID算法能够动态地调节PID控制器的参数,比PI,REM,IMC-PID,LRED和AOPC等算法具有更好的队列稳定性和更高的带宽利用率.     

输入受限的非线性网络系统全局滑模控制

针对动态TCP网络的拥塞问题,在输入受限情况下,基于全局滑模控制理论设计了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法消除了滑模控制的到达阶段,保证网络系统在整个控制过程中的鲁棒性.对于TCP/IP网络中存在的网络模型的不确定、网络参数的时变性以及非TCP适应流所引起的网络振动,该算法可以获得良好的暂态和稳态响应.仿真结果表明该算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,该算法优于传统的PI控制和滑模控制.     

基于拥塞预测门限的主动队列管理算法

为解决Drop Tail网关在拥塞后性能剧烈下降的问题,使新算法能简单地实现,并能根据网络状况变化自适应调整参数,提出了一种带显式拥塞指示(ECN)的主动队列管理(AQM)算法——带宽-延时积队列(BDPQ).该算法通过监视瓶颈网关中的缓存队列长度来判断拥塞状况,以带宽-延时积作为拥塞预测门限,如果缓存队列超过该门限,则根据显式拥塞指示策略标记离开队列的分组来向源TCP通知拥塞.仿真结果表明,该算法具有高的链路利用率、较低的平均队列和丢失率,以及较好的公平性能.     

一种改善与TCP Reno兼容性的TCP Vegas改进算法

在分析TCP Vegas及其相关改进算法优缺点的基础上,针对TCP Vegas在与TCP Reno共享带宽时存在不兼容的问题,基于TCP Vegas-A算法,引入相对队列时延的拥塞状态判断方法,提出了一种Vegas改进算法TCP Vegas-A+.新算法将路由器缓存占用量和相对队列时延相结合,把网络状态进一步细分成拥塞增加和拥塞减轻状态,以更准确地判断网络拥塞情况、适时合理地调整拥塞窗口.分阶段对各算法的拥塞窗口大小、所传输的分组数进行数学计算,分析Vegas-A+连接与Reno连接的兼容性,并与Vegas+连接与Reno连接的兼容性进行比较,同时利用仿真实验进行验证.数学分析和仿真结果表明,Vegas-A+算法能更准确判断网络状态,改善了与TCP Reno的兼容性,能和TCP Reno较公平地竞争带宽.     

TCP友好的拥塞控制研究

本文提出了一种基于动态AIMD的TCP友好(TCP-friendly)的流控算法.它不仅能够为因特网中的多媒体业务增加流量控制的手段,而且还可以保证RTP流和TCP流之间流量的公平性.此外,该算法还具有较低的丢包率的优点.     

区分服务下增强型动态RIO算法改进

鉴于区分网络中的标记算法和队列管理对服务公平性有很大影响,进行了基于增强型动态RIO(Enhanced Dynamic RED with In/Out bit,EDRIO)的确保服务下公平性的改进研究.首先从同构聚集流下的不同大小分组来分析各个分组间的公平性,然后从不同聚集流分配不同带宽来研究异构下的公平性.最后从数据包大小、目标速率及聚集流中包含的单流数量等进行性能仿真.实验结果表明,无论在同构还是异构下,基于EDRIO聚集流之间的公平性都比RIO和动态RIO聚集流之间的公平性好,而且该算法具有很好的扩展性.     

应用于弹性分组环的带宽分配的公平算法

提出一种新的应用于弹性分组环网络的带宽分配算法，该算法采用了有限集合中收敛速度最快的二分法，通过对公平速率的逐次逼近来实现带宽的动态分配，适用于分布式网络环境。分析和仿真表明，采用基于二分法的带宽分配算法能够给每个节点分配到接近理想的公平带宽。整个环路在实现公平性的同时能够得到最大的空间重用并且收剑迅速。     

基于RED的网络拥塞控制算法研究及改进

随机早期检测(Random Early Detection,RED)算法是为TCP流设计的一个主动队列管理机制,能在一定程度上缓解网络拥塞.在RED算法中丢包率与包的大小之间是独立的,这就造成了对小包的歧视.在packet size算法中,通过对RED算法进行适当的改进,体现了丢包率和吞吐量之间的公平性.在此基础上进一步分析,用平均包的大小来影响丢包率以提高网络性能.仿真实验表明该算法对网络拥塞控制具有较好效果.     

RED-PD算法的仿真研究

随机早期检测(RED:Random Early Detection)是IETF推荐的一种基于路由器有效的主动队列管理算法,但是在某些情况下,一些数据量很大的数据流会大量占用带宽,从而导致了各流量之间带宽分配的不公平性,甚至产生拥塞崩溃。对M ahajan提出的一种基于RED分组丢弃历史的AQM(Active Queue M anagem ent)算法RED-PD(RED w ith Preferential D ropp ing)进行了深入研究。该算法通过对被检测出的高带宽流的数据包采用提前丢弃的策略,实现带宽分配的公平性。通过仿真发现了RED-PD算法的自适应性,表明此算法有更高的理论和实用价值。     

用于无线传感器网络的比例公平队列调度算法

提出了一种适用于无线传感器网络的比例公平队列调度算法,该算法以不同业务类别的平均分组到达率为依据,通过为不同业务类别分配服务配额,在加权轮询调度(WRR)算法的基础上可实现比例公平的平均公组传输时和平均分组丢弃率.由于所提算法仅以不同业务类别的平均分组到达率为依据,无需执行加时间戳、根据时间戳排队等复杂操作,所以更适用于资源受限的无线传感器网络率搭建的实际环境测试发现,当以平均分均传输时延为评价参数时,所提算法可实现比例公平分组传输时延,当所有队列都发生丢弃且以平均分组丢弃率为评价参数时,可实现比例公平的平均分组丢弃率.     

自适应虚拟队列算法AVQ的公平性研究

从理论上对自适应虚拟队列(AVQ)算法的拥塞控制机制和TCP的吞吐量模型进行了分析,在不同网络配置条件下使用NS2网络仿真器对其进行了仿真,考察公平性和网络中长期TCP流的数量、路由器缓冲区大小、AVQ算法中的平滑因子α、期望链路利用率γ等之间的关系.结果表明,AVQ算法在长期TCP流数量较多和各种缓冲区容量条件下均表现出良好且稳定的公平性,α对公平性影响不大,但γ的取值对公平性有很大影响,当该参数取值较大时,算法的公平性明显下降.