瓶颈网络TCP/主动队列管理模型及仿真

提出了一种基于离散时间Markov链的时延闭环反馈TCP/AQM(Active Queue Management)模型,并得到其稳态分布.通过以环路时延为单位,将系统时间分割成长度不同的时隙,分析每个时隙内TCP发送端发送窗口模型和瓶颈路由器队列模型.通过结合相邻时隙的参数,提出了TCP/AQM整体分析模型.该模型可以估计路由器的队列平均长度和丢包率、TCP发送端的平均发送窗口值,因此可以用于分析AQM算法性能以及给新算法的设计提供理论支持.通过在Matlab实施该模型与NS2仿真结果作比较,证实了该模型在模拟时延闭环反馈的TCP/RED系统的有效性.     

基于非线性差分随机早期检测的拥塞控制机制

主动式队列管理技术是网络中间节点拥塞控制的关键技术,它和基于窗口的TCP端到端的拥塞控制相结合,是解决目前网络拥塞控制问题的有效途径。采用非线性增长数据包丢弃概率与差分服务模型相结合的方法,提出NLD_RED算法。该算法是对RED改动很小的一种算法,实现了控制参数动态化,一定程度上消除了RED的参数敏感性问题,满足了不同优先级差分服务需求,增强了调节拥塞控制的能力。在仿真平台上设计了仿真实例,对算法性能进行评估。算法能够尽量维持平均队列长度在一个相对稳定状态,提高了算法稳定性和灵活性。     

参数自适应的随机早期检测算法

随机早期检测(Random Early Detection，RED)是一种广泛应用于包交换网络的主动队列管理技术，它通过保持较小的平均队列长度，在缓冲区溢出前主动丢包，降低路由器的丢包率，保持较低的服务延迟，避免缓冲区锁定，提高网络的利用率。但是RED严重依赖于参数的设置。该文根据保持网络流量平稳的丢包率和路由队列的变化提出了一种自适应地调节参数的RED改进算法。模拟实验的结果表明，自适应地调节参数提高了RED的适应性，降低了数据包排队延时和丢包率，提高了链路利用率。     

AQM中基于T-S模型的滑模控制及仿真

针对TCP(Transmission Control Protocol, 传输控制协议)网络的拥塞控制问题,基于T-S (Takagi-Sugeno)模糊模型,采用滑模控制理论提出了一种新的AQM(Active Queue Management, 主动队列管理)算法.考虑到TCP网络中存在的不确定和时变时滞因素,首先利用T-S模糊模型对网络进行建模,然后利用线性矩阵不等式设计了一个渐近稳定的滑模面,而且还给出了一种能够明显减小滑模面附近抖振的趋近律,基于该趋近律设计的控制律能够有效地抑制路由器中队列长度的振荡,并使其快速收敛于期望值.仿真结果表明,该算法与普通的滑模控制算法相比具有更好的稳定性和鲁棒性,能够很好地适应复杂多变的TCP网络环境.     

TCP-RED路由队列建模与分析

用NS2构建了TCP-RED系统（网络业务流是TCP包，以RED为AQM算法），以产生模拟Internet业务流的数据。基于机理分析与数据驱动相结合的思想，建立了Internet业务流的控制模型用于研究TCP-RED系统的动态特性。从RED的分段特性出发，从切换系统的角度分析了TCP-RED系统，发现网络流量的波动是由于RED的切换特性引起的。通过根轨迹法分析了此切换系统中子系统的稳定性。提出了一种在实际网络环境中调整RED来控制流量波动（甚至混沌）的方法。本文所得的RED参数调节法基于实际网络数据的分析，而不是只依赖经验或机理分析。NS2的仿真实验证实了它的有效性。     

一种基于速率的提高网络公平性拥塞控制算法

针对无连接的UDP流量所导致的网络资源不公平使用的问题,从端到端策略、路由器控制两方面入手,提出了一种基于速率的实现网络公平性的拥塞控制机制RFCC.根据TCP速率响应函数,由发送方对UDP数据流的发送速率进行调整,路由器以ECN的方式将网络的早期拥塞反馈给发送方,并采用ERED算法,改善带宽受数据包大小影响的情况,接收方运用Markov链方式计算丢包事件率.仿真实验验证了RFCC流量与TCP流量能友好地共享瓶颈链路的带宽,提高了网络资源分配的公平性.     

基于连续滑模控制的主动队列管理算法及仿真

基于一种改进的滑模控制器提出了一种主动队列管理（AQM）算法。采用连续的滑模控制（SMC）方案来取代不连续的切换控制，消除了滑模控制中存在的抖振现象从而使队列跟踪性能得到改善．对于网络模型的不确定性、网络参数的时变性及非TCP适应流所引起的网络抖动试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，同时使队列振荡最小，结果也表明在网络条件变化的情况下，该算法优于传统的PI控制和传统的滑模控制。     

一种基于目标速率的网络公平性算法设计

面向连接的TCP和无连接的UDP流在拥塞发生时对拥塞指示的不同响应方式,导致了对网络资源的不公平使用问题。提出的调整随机早期检测算法MRED是对已有的RED算法较小的一种改进算法。MRED算法根据TCP吞吐量模型发送速率上界与UDP业务流的目标速率比较,得到吞吐量与数据包丢失率关系曲线,通过在网络节点控制数据包丢失率来调节UDP业务流的吞吐量,可以改变其对于网络拥塞的响应方式。仿真结果表明,采用MRED算法有利于提高网络资源共享的公平性。     

基于H∞控制方法的多链路网络拥塞控制

研究了一类基于主动队列管理(active queue management,AQM)路由器的多链路网络拥塞控制问题.用一个状态空间模型来描述多链路网络流量的动态特性,并将实际链路带宽相对于期望带宽的偏差作为干扰信号,从而用H_∞控制方法来解决网络拥塞问题.在链路带宽变化的情况下,通过丢包率来控制实际窗口大小及队列长度,使得实际窗口大小和队列长度达到期望值,从而达到降低网络拥塞的目的.最后通过两个仿真示例验证了方法的有效性.     

CICQ交换结构中队列长度均衡仿真研究

CICQ（Combined Input CrosspointQueued）交换结构具有分布并行调度的特性,是高速、大容量路由器设计的理想选择。对现有各种CICQ调度算法研究发现,在非均匀业务流下输入队列服务不均衡是造成CICQ稳定性、吞吐平等性能下降的根本原因。为此,提曲了一种均衡队列长度的调度算法——MUIQF（Most Urgent Input Queue First）,仿真结果表明：在各种均匀和非均匀流量下,MUIQF算法均能保持输入队列长度的均衡,能够达到100％的吞吐率,并且具有良好的稳定性和时延性能。     

区分服务网络TCP流带宽的公平性

区分服务是IP网络中提供服务质量保证的一种方案。区分服务网络中，处于同一个带宽保证业务类中的多个TCP流由于各个流的特性差异，在实际获得带宽时存在公平性问题需要解决。基于网络仿真器NS2，我们研究了分组长度对TCP流带宽公平性的影响，提出了一种基于RED算法支持TCP流实现带宽公平分配的方法，并通过仿真实验分析了性能。     

一种基于实时平均速率变化率估计的标记器

根据TCP流和UDP流的不同特性,在时间滑动窗口三色标记器(TSWTCM)的基础上,提出一种新的标记器:基于平均速率变化率的标记器(Rate of average rate Change based Three Color Marker,RoC-TCM)。该标记器实时跟踪汇聚流平均速率的变化情况,估计该流所处的状态,动态调节阈值以保护TCP流。使用NS-2进行模拟的结果表明,与TSWTCM相比,该标记器能够提高TCP流的竞争力,在一定程度上抑制UDP流抢占带宽的行为。     

保证TCP上下行时间公平的ECN标记算法

在无线局域网络中,针对无线信道的异构性和传输控制协议(transmission control protocol, TCP)闭环拥塞控制的贪婪性,提出了一种基于显式拥塞通告(explicit congestion notification, ECN)标记算法的公平拥塞控制机制(access point congestion control, APCC)。APCC在AP节点结合缓存队列长度和无线信道负载的测量来检测拥塞,依据联合的拥塞测度来实施拥塞控制,通过保证低丢包率和低排队延时得到了高吞吐率;利用ECN显式反馈机制,对通过AP的上行和下行TCP DATA和ACK分组实施ECN标记,实现了上下行公平的双向拥塞控制;同时在多速率信道环境下,依据各流的无线信道速率来调节单流ECN的标记概率,实现不同无线信道速率TCP流之间的时间公平,大大提高了网络的总体效率。     

基于Simulink的TCP/RED仿真研究

介绍了利用Simulink构造的TCP拥塞控制算法和RED算法的连续模型,以及在此基础上建立起来的多个TCP连接竞争一条瓶颈链路的仿真场景。对比实验表明,该模型能够预测稳态时的RED行为,并且只需要很短的运算时间,可以作为大型TCP/RED仿真场景的参数调整工具。     

基于延迟探测机制的网关队列管理算法

提出一种基于延迟探测机制的算法,该算法通过探测分组在瓶颈网关队列中的延迟时间来估计网络的拥塞状况,设置一个探测门限。当分组的排队延迟超过门限时,采用显式拥塞指示(explicit congestion notification, ECN)机制标记分组以向传输控制协议(transport control protocol, TCP) 源端通知拥塞。为了使该算法在网关中更易实现且具有自适应性,算法在每个周期中都根据不同TCP流对网关资源的占用情况来评估其权重,然后选取权重最大的若干TCP流的测量结果来更新拥塞探测门限,使网关对于突发流量在达到高吞吐量、高链路利用率和稳定的平均队列长度的同时,能更公平地分配资源。通过ns 2下的仿真,证明算法能达到预期的效果。     

基于自适应模糊滑模控制的主动队列管理算法

针对TCP这样大型复杂的网络系统的拥塞问题,考虑系统中存在的不确定因素是未知非线性的情况,设计了一种采用自适应模糊滑模控制理论的主动队列管理算法。该算法基于网络模型的特殊性,构造了Lyapunov-Krasovskill函数,设计了滑动模面,并基于线性矩阵不等式的方法给出该系统鲁棒渐近稳定的充分条件,所设计的自适应模糊控制律能够使系统的状态轨迹在有限时间内到达滑动模面。仿真结果表明,该算法在网络条件变化的情况下,能实现准确的跟踪目标队列长度,避免网络拥塞的发生。     

防止短连线交叉口溢流的单点信号配时优化

从我国城市交叉口的交通特征出发,在考虑排队长度和行人过街约束条件下构造了多目标规划函数：优化目标是使车辆平均延误和各相位关键车道组饱和度方差最小,约束条件是排队长度不超过车道预设长度,并且行人过街相位足够长. 对于多目标规划,采用功效系数法建立目标评价函数. 通过天河北与天寿路交叉口实例应用遗传算法求解验证模型,结论表明：该模型能够有效地防止短连线交叉口溢流现象的发生.