IP网拥塞控制RED算法研究

随着IP网规模的扩大，Internet用户和应用在快速增长，网络拥塞已经成为一个十分重要的问题．为了减轻当前IP网的阻塞现象，主干网路由器必须采取有效地策略来避免和控制网络拥塞，从而保证整个网络的稳定性．讨论分析了拥塞避免／控制RED算法及各种改进技术，比较了它们的优缺点，提出了将队列的平均占有率作为决定拥塞避免机制是否应该被触发的随机函数的参数设置问题．最后通过仿真实验给出了即时队列与平均队列跟踪图．     

一种基于速率自适应的改进RED算法

提出了一种利用业务流速率与平均队列长度相结合的指示拥塞程度和计算丢弃概率的RARED（rate automophism RED）算法，用NS2仿真软件验证其有效性，试验结果表明，RARED算法在吞吐率和减少丢包率方面表现优于RED、FRED算法，在端到端的延时方面也表现了较高的稳定性，因而在综合性能上优于RED、FRED算法。     

基于混合神经网络的主动队列管理算法

针对高速互联网中拥塞控制的问题，在主动队列管理算法模型基础上，提出了一种基于混合pi-sigma神经网络的动态管理机制．其模型可以方便地在线修正前提参数（隶属函数）和结论参数，适合网络系统拥塞预测和控制．仿真表明，该算法能够保证缓存器中队列长度的稳定性，而且在网络突发流量较大时，在短时间间隔内可以使流量的抖动变得平缓，对网络动态的、不精确的、突发性的环境具有较强的自适应能力．     

基于模糊变结构控制设计一种鲁棒主动队列管理算法

基于模糊逻辑控制(FLC)提出了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法将滑模控制器(SMC)和PI控制器相结合,综合了二者的优点,既对网络模型的不确定性、网络参数的时变性以及非TCP流所引起的网络抖动具有很强的鲁棒性,又可以通过PI控制使稳态误差最小.仿真结果表明该算法可以获得好的暂态和稳态响应,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控制和传统的变结构控制.     

基于路由器的RED和Droptail算法比较

弃尾(Droptail)和随机早期检测RED(Random Early Detection)算法是目前路由器中采用的两种重要的队列管理算法.为了在路由器中广泛应用RED算法取代Droptail算法提供依据,对两种算法的性能和实现条件进行了对比研究.使用网络仿真平台NS2(Network Simulation Version 2),首次在缓冲区大小相同的条件下,证明了RED算法在网络拥塞控制、提高网络性能及利用率等方面较Droptail算法有很大提高.仿真结果表明,RED算法与Droptail算法相比,平均队长缩短32%;传输延时减小50%以上;网络净吞吐量提高13%;丢包率降低13%;并能在一定程度上避免发生"全局同步".     

基于RED的接纳控制算法

接纳控制机制可以有效控制网络拥塞程度,为VoIP应用提供服务质量保证。RED算法可以为VoIP应用提供公平的队列管理机制,鉴于RED队列的优越性和普遍性,文章提出了RED队列的延迟分析计算方法,并基于该计算方法设计实现了基于RED的接纳控制算法,仿真结果表明该算法是有效的。     

基于模糊滑模控制的主动队列管理算法

针对动态网络的拥塞问题,提出一种主动队列管理(AQM)算法·该算法基于模糊滑模控制器(FSMC)设计,适合于动态网络流量的变化·模糊控制的加入,缩短了到达时间,改善了滑模控制的抖振现象·对于TCP/IP网络中存在的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、模糊控制和传统的滑模控制·     

RED算法的随机模型和仿真

运用随机分析的方法建立了一个关于RED(random early detection)队列长度及其指数加权滑动平均值(exponentially weighted moving average,EWMA)的随机模型.对该模型的动态仿真和数值分析表明,它能够很好地预测RED在忙期的动态行为.利用这个模型,RED的参数可以通过简单的数值分析方法进行设置,避免了经验方法在链路特性参数和流量参数变化时所出现的性能问题.     

基于RED算法的共享缓存管理策略

研究在路由器中实现RED(random early detection)算法与共享式缓存管理相结合的新机制.根据每个当前活跃的队列的平均队列长度和整个共享缓存区的平均队列长度来动态调整RED算法的参数,提出了支持RED算法的共享缓存管理策略RED-DT(dynamic threshold), 并进一步对其优化,提出RED-ODT(optimal dynamic threshold)策略.在均衡负载和非均衡负载下进行了仿真实验,将结果与以往的研究结果进行比较后发现 其丢包率更小,缓存利用率更高,同时兼顾公平性. RED-DT和RED-ODT保持了RED机制的优点,并且利于在路由器中实现.     

网络拥塞控制中基于最佳窗口的RED算法

以Ｍｉｔｒａ的渐近线结果为基础,推导基于排队长度的最佳窗口设计算法,并在此基础上提出了基于最佳窗口设计的随机提前检测（Ｒａｎｄｏｍ Ｅａｒｌｙ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ,ＲＥＤ）算法。模拟结果表明,基于最佳窗口设计的ＲＥＤ算法可结合ＲＥＤ与最佳窗口设计机制的优点,其平均排队长度和排队长度抖动性能均优于Ｆｌｏｙｄ的ＲＥＤ算法,可有效地进行网络拥塞控制。     

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.     

TCP主动队列管理的计算方法

将TCP的流量控制过程等效为二阶线性时变系统，采用不敏感控制对象参数的内环位置补偿（SP）结构和负载扰动的控制器设计方法，设计出一种新的AQM算法．仿真试验表明，主动队伍管理算法的稳态和瞬态性能都优于与它具有相同实现复杂度的RED和PI算法，并在负载扰动和参数变化时具有较强的鲁棒性．     

一种对IP拥塞控制算法的改进方法

针对随机及早检测(RED)中存在的不稳定现象,提出了一种新颖的AQM算法LRC-RED,该模式具有快的响应速度、良好的鲁棒性以及高的链路利用率.LRC-RED是在RED,LossRadio,VRC,TCP/AQM等基础上提出的,它检查最近包的丢失率以及当前拥塞链路总速率,然后动态调整包的丢失概率以提高服务性能.为了验证算法的有效性,设计了一个有效的实验来检验.实验表明,该算法是可行的.     

基于OPNET的RED算法参数设置研究

针对RED算法参数设置的敏感性,分析了队列高、低门限值对网络吞吐量和数据包排队时延的影响,并通过网络仿真工具OPNET进行仿真实验．实验结果证明了结论的正确性。     

基于TTL拥塞控制的主动队列管理算法

提出了一种新颖的主动队列管理算法--基于TTL(Time to Live)的ECN及BECN的综合.ECN和BECN在指示拥塞的过程中各有优缺点,二者的综合可望提高拥塞指示的效率.TTL是在网络上传输的分组必须具有的属性,且每一次转发都要经过检测,以决定该分组的处理方式--转发或丢弃.通过对TTL的判断来决定网络拥塞指示的方式--ECN或BECN.建立了一个数学模型,对模型的分析结果表明该算法对控制拥塞、提高网络吞吐量等有更好的效果.在NS环境下对算法进行了仿真,仿真结果支持了理论分析.     

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。