An Optimal Flow Control Algorithm for Real-time Traffic over the Internet

According to the Wide Area Network model and queue dynamics in the router, the authors formulate the Internet flow control as a constrained convex programming problem, where the objective is to maximize the total utility and minimize transmission delay and delay jitter of all sources over their transmission rates. Based on this formulation, flow control can be solved by means of a gradient projection algorithm with properly rate iterations. The main difficulty facing the realization of the iteration algorithm is the distributed computation of the congestion measure. Fortunately, Explicit Congestion Notification (ECN) is likely to be used to improving the performance of TCP in the near future. By using ECN, it is possible to realize the iteration algorithm in IP networks. The algorithm is divided into two parts, algorithms in the router and the source. The main advantage of the scheme is its fast convergence ability and robustness, but small queue length fluctuation is unavoidable when the number of users increases.     

一种基于全局优化的Internet拥塞控制算法

与传统的基于经验的Internet拥塞控制算法不同，根据广域网络的数学模型，将拥塞控制转化约束非线性规划的全局优化问题，并由此依据凸优化问题的解决方法，设计了满足收敛，稳定和公平性条件的速率迭代算法；依据网络层显示拥塞指示技术的支持，将速率迭代算法分为源端和路由路两部分，从而使该算法可以在IP网络中实现，仿真结果表明了该算法的有效性。     

一种改进的用于TCP／IP的后向显式拥塞指示算法

显式拥塞指示(ECN)和路由器中的主动队列管理(AQM)的结合运用,提高了TCP/IP协议对拥塞控制的能力。其中,后向显式拥塞指示(BECN)建议拥塞的路由器直接把拥塞信息通过ISQ返回给发送端,以减少对拥塞的反应时间。但是,BECN对拥塞窗口的减小程度不足,每收到一个ISQ包BECN的拥塞窗口仅减少1,严重影响到拥塞解除的性能。提出用乘性减少代替线性减少以增强BECN的性能,即每收到一个ISQ包拥塞窗口乘以一个小于1的系数。仿真结果表明,乘性减少BECN比线性减少BECN在性能上有显著的提高。     

基于拥塞预测门限的主动队列管理新算法-BDPQ

提出了一种带显示拥塞指示的AQM(Active Queue Management, 主动队列管理)算法BDPQ(Bandwidth-Delay Product Queue),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,算法中引入BDP (Bandwidth-Delay Product, 带宽-延时积)作为拥塞预测门限,如果缓存队列超过该门限,则采用ECN(Explicit Congestion Notification,显示拥塞指示)标记离开队列的分组来向源TCP通知拥塞.通过在ns-2中仿真显示,该算法具有高链路利用率、较低的平均队列、低丢失率和较好的公平性能.     

一种基于模糊排队论的网络拥塞控制算法

在分析和比较现有的主动队列管理(AQM)的网络拥塞控制算法基础上,将模糊控制理论与排队论相结合,提出了一种适合于动态控制队列长度的拥塞控制算法。该算法根据路由器中队列长度的变化情况,对源端数据包的丢弃概率进行模糊控制,从而避免网络拥塞,提高路由器处理的实时性。通过matlab仿真,验证了此算法能够减小排队的延时、提高带宽利用率以及稳定队列的长度。     

一种新的逐跳显式拥塞控制机制及性能分析

随着具有高带宽高延迟特性网络的广泛应用,传统的拥塞控制算法已不能有效地工作,其中反馈时延的大小是影响拥塞控制算法性能的重要因素之一.反馈时延过大,将导致拥塞控制响应滞后,可能引起新的拥塞,因此有效减小网络的反馈时延是一个急待解决的问题.提出了一种新的逐跳显式拥塞控制算法(HBH-XCP),该算法基于XCP,在路径中以逐跳的方式将拥塞信号由路由器直接反馈至源端,使源端快速地响应拥塞事件.仿真实验表明,与XCP相比,HBH-XCP能提供更快的拥塞响应速度,使数据流获得更平稳的吞吐量,以及更小的时延抖动.     

一种基于路由器参数的XCP策略

XCP协议是一种针对高带宽时延乘积网络的Internet拥塞控制体系,其算法的关键是将拥塞控制参数嵌入每一主动数据包中,然后根据途经路由器的网络拥塞状况对相关参数进行修改,以达到预防拥塞的目的。本文分析了路由器参数对突发网络的性能影响,证明了路由器参数设置应该是优化效率与鲁棒性的折中,并提出了一种针对突发网络的自适应算法,实验表明新算法明显优于原算法。     

一种新的片上网络拥塞感知容错路由算法

提出一个有效的路由通道选择机制,实现了基于片上网络(networks on chips,NoC)的拥塞感知的自适应容错路由算法(congestion-aware adaptive fault-tolerant routing algorithm,CAFR).该算法基于Up*/Down*路由算法得出源节点到目的节点每条路径的转向概率,再根据每条链路的两端路由器剩余内存时隙得出一个加权链路,最后由每条路径权重值和其路径的转向概率计算出源地址到目的地址各条路径的总权重值.实验结果表明,在无故障条件下,该算法的平均延迟和平均吞吐率都能维持较好水平.在故障条件下,该算法相对其他算法在吞吐量衰减方面有很大改善,尤其在故障率达到20%时,该算法吞吐量只有44.32%的衰减,而其他有容错性能的算法衰减达到48%~70%.     

基于流量和拥塞控制最佳速率调整算法的研究

流量和拥塞控制的目的是限制网络中分组传输的平均时延和缓冲区溢出,并公平地处理各Session.基本的流量和拥塞控制的方法有两种。一是窗口式流量和拥塞控制。二是输入速率控制。输入速率控制可以采用两种方法:第一种是采用漏斗式的控制算法来限制和平滑输入业务的突发性,使得输入业务的突发性在可控的范围内,从而实现对网络拥塞的控制;第二种方法是采用最佳速率调整方法,以维持适当的分组时延,追求高的通过量或公平性作为目标函数,采用最佳流控和最佳路由结合算法或最大最小公平速率控制算法。本文主要简述第二种方法。     

支持流媒体传输的模糊PID速率控制器

网络负载变化的随机性和往返延迟（RTT）的时变性,使得网络传输中存在严重的不确定性,极大地影响了流媒体的服务质量.为此利用模糊逻辑控制原理提出了一种支持流媒体传输的模糊PID速率控制器,有效地补偿了时变不确定性的影响,增强了闭环系统的稳定性和鲁棒性,最大化了网络利用率.模糊PID速率控制器,根据路由器队列长度计算出期望的端系统的发送速率,使得缓存区队列长度保持在目标长度附近,从而避免了网络路由器的拥塞发生.仿真结果表明模糊PID速率控制器可以有效地处理网络的时变性,避免了发送速率的剧烈波动,从而很好地保证了流媒体的服务质量.     

城市道路交通拥堵自动判断算法研究

 与高速公路交通流特点相比较,从城市路网中交通流多数为间断流的特点出发,结合目前城市道路中所使用的交通流采集设备及信号控制设备,利用交通工程中交通流到达－离散模型对城市道路中不同类型的城市交通流进行分析,选择出符合交通流变化的数学模型对进入路段和驶出路段的交通流分别利用模型匹配,从而进行交通拥堵进行自动检测。这类算法的应用既为城市道路拥堵的自动判断提供了手段,又使得城市中所使用的智能交通设施发挥更广泛的作用。     

非合作流速与拥塞控制博弈的应用

针对Internet用户的贪婪行为,引入非合作博弈理论,为非合作网络中的流速与拥塞控制行为建立模型,论证了上述博弈模型中Nash均衡点的存在性和惟一性.在分析了求解Nash均衡点解析解的基础上,设计实现了一种分布式流速控制算法(FCAG-SL).仿真实验表明,FCAG-SL算法具有良好的收敛性,应用流可以获得比其他拥塞控制算法更高的效用和整个系统的效用,验证了算法的可行性和有效性.     

按端到端连接调度的网络拥塞控制机制

针对越来越多网络应用不采用端拥塞控制机制而导致非公平占用网络带宽问题,介绍了在路由器内部实现基于连接调度的增强拥塞控制方法。路由器使用公平排队调度算法代替传统的先来先服务调度算法,可隔离和保护基于漏桶控制的网络连接。但采用传输控制协议（ＴＣＰ）连接对数据包丢失敏感,路由器使用公平排队调度算法还需要结合相应的缓冲管理方法,才能保证ＴＣＰ连接获取公平的吞吐量,讨论了基于连接的最长排队数据包丢弃管理方法     

高效数据包过滤器部署算法

 整合在路由器上的数据包过滤功能是网络安全的第一道防线，对保护网络的安全有着至关重要的作用。当前的研究主要侧重于对数据包的检测和过滤，忽略了数据包过滤器的部署问题，如果对其部署得当，能极大改善网络的性能和效率。在大规模的网络中，数据包过滤器被部署在管理网络的边界上，即信任网络和非信任网络之间。一般情况下，数据包过滤器被部署在网络边界的每一个路由器上，由于需要遍历路径上的过滤器，大量的时间和空间被消耗，容易造成时延、拥塞、丢包等问题，降低网络的效率。本文依据最短路径优先的思想，提出了一种新的部署算法，通过对比边界上各种风险，移除有操作风险的边界，产生一条最短虚拟路径，更加有效地部署过滤器的位置，给内部节点之间的信任网络提供保护，并使用基于风险的方法对虚拟边界进行离线计算。实验结果表明，使用该算法后，过滤器的数量减少20%～50%，网络的延迟时间变小，网络的连通性也得到改善。     

基于动态注入率的片上网络拥塞避免方法

片上网络的拥塞现象极大地限制了路由器的有效性能,拥塞问题将直接影响到整个处理器芯片的性能.本文首先分析了片上网络中虚通道路由器通信流量的特性．提出设定不同的阈值将网络拥塞状态进行划分,将拥塞避免问题划分为拥塞预防和拥塞解除两个阶段．提出使用一种动态注入率策略,根据实时检测网络的拥塞状态,动态调整网络报文的注入率,将网络中的通信流量控制在一个合理水平内,减轻网络的负载压力,避免NoC完全陷入拥塞而出现瘫痪状态．仿真模拟结果表明,拥塞预防时NoC性能约在“最大负载点”,拥塞解除时性能约在“膝点”,注入率可以达到0.05,在避免拥塞的同时有效兼顾了网络性能.     

基于神经网络的ATM网络ABR业务流量控制

提出了异步转移模式ATM网络可用位速率ABR业务一种基于神经网络的流量控制方法。采用基于径向基神经网络的流量控制算法可以实现在线学习,自适应根据流量大小的变化和网络的拥塞状况调整神经网络的模型参数。仿真结果表明与传统的静态反馈方法相比,文中所用的算法可有效地提高信道的利用率和降低信元丢失率。     

Optimality of the Boundary Knot Method for Numerical Solutions of 2D Helmholtz-Type Equations

The boundary knot method(BKM) is a boundary-type meshfree method. Only non-singular general solutions are used during the whole solution procedures. The effective condition number(ECN), which depends on the right-hand side vector of a linear system, is considered as an alternative criterion to the traditional condition number. In this paper, the effective condition number is used to help determine the position and distribution of the collocation points as well as the quasi-optimal collocation point numbers. During the solution process, we propose an NMN-search algorithm. Numerical examples show that the ECN is reliable to measure the feasibility of the BKM.     

高速数字模块的层次化物理实现技术

针对深亚微米工艺下后端实现中布线资源紧缺这一难点提出了一种改进的层次化流程.通过考虑子电路在上层电路中的连接关系调整子电路的高宽从而优化布线资源并降低延迟.采用量化分析的方法一次性得到可实现的物理设计,避免了多次迭代尝试浪费的时间.以DSP中大规模多路选择器在SMIC 65nm low leakage工艺下的物理设计为例介绍了本文提出的优化方案,并且对比可得本文提出的方法能减少20%的面积和35%的延迟.     

纤维图像光照不均迭代修正算法

在纤维显微照片拍摄过程中,显微镜点光源引起的图像光照不均问题对纤维识别处理算法带来影响.提出基于迭代法的光照不均修正算法,在消除光照影响的同时,保存纤维的形态信息.对迭代误差进行控制,获取误差收敛时的迭代次数.实验证明,算法在保存纤维信息的同时,有效地抑制了光照不均的影响.     

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.