基于Smith预估的模糊PID主动队列管理算法研究

为解决网络拥塞控制系统中由于网络大时滞对主动队列管理算法产生不利影响的问题,提出了一种基于Smith预估的模糊PID主动队列管理算法.该算法将Smith预估控制与模糊控制相结合,利用Smith预估器补偿网络时滞,同时运用模糊控制在一定程度上克服了传统Smith预估器对模型结构与参数的精确性过于敏感、鲁棒性差的缺点,使主动队列管理算法控制性能有明显提高.仿真实验结果表明,该算法在大时滞的网络环境下能很好地将路由器队列长度收敛于期望值,并能适应突发流和非弹性业务流的干扰,适用于动态变化的网络环境.     

基于Smith的自适应模糊网络拥塞控制算法

针对网络拥塞控制系统中因网络时滞对主动队列管理算法产生的不利影响, 提出了一种基于Smith预估的自适应模糊主动队列管理算法。该算法将Smith预估控制与自适应模糊控制相结合, 利用Smith预估器补偿网络时滞, 同时运用模糊控制在一定程度上克服了传统Smith预估器对模型结构与参数的精确性过于敏感、鲁棒性差等缺点。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PI控制、模糊控制和传统的滑模控制。     

S-Fuzzy2PI：一种新的主动队列管理算法

提出一种基于Smith预估的模糊-PI双模控制器的主动队列管理算法S-Fuzzy2PI.将模糊控制与PI算法相结合,系统误差较大时采用Fuzzy控制用以加强系统的响应速度和鲁棒性,系统接近稳态时切换到PI控制器来加强系统的稳态特性.网络拥塞控制系统是一个时滞系统,回环时间(RTT)较大时,算法性能受到较大的影响,因此本文引入Smith预估器来克服大时滞网络对于系统性能的影响.NS2仿真结果表明: S-Fuzzy2PI算法在瞬态性能和稳态性能上都有很大的改进,有效地克服了大时滞网络带来的负面影响.     

大时延对拥塞控制系统性能的影响及补偿方法

针对大时延对计算机网络拥塞控制系统性能的影响,设计了一种基于Smith预估器的拥塞控制算法,并将其推广到多条链路的情况;该算法实现简单,适合计算机控制系统实现,在大时延网络中具有实际应用价值#仿真结果表明,该算法动态响应快,能够有效克服大时延对系统性能的不利影响,大大抑制了队列的不稳定振荡,提高了链路利用率。     

基于速率和队长的大时滞网络AQM算法

针对网络拥塞控制系统在大时滞网络中产生的不利影响,提出一种基于速率和队长的大时滞网络AQM算法。该算法采用缓冲区队列长度和包到达速率作为网络拥塞的判别依据,在结合Smith预估的模糊PID控制方法中加入速率控制项。仿真表明该算法在大时滞和网络动态变化的环境中拥塞响应较快、收敛时间短,并能较好地将队列长度稳定到期望值附近,提高缓冲区的利用率。     

预测PI时滞网络拥塞控制算法设计及性能分析

针对网络中存在的大时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估器与Dahlin算法相结合,提出了一种预测PI拥塞控制算法,首先利用Sm ith预估器补偿时延滞后,克服了大时滞给系统性能带来的影响;然后按Dahlin算法设计控制器,把控制器参数和预估对象模型参数相结合,既减少了整定参数,也避免了参数整定时的相互影响.同时,利用经典控制理论方法分析了系统稳定性和存在链路容量干扰时瓶颈队列的暂态、稳态特性.仿真结果显示预测PI算法控制性能优于RED,PI算法及具有较强的鲁棒性.     

基于预测的时滞系统拥塞控制算法

为了克服TCP/AQM控制系统中时滞环节带来的不利影响,将Smith预估器与Dahlin算法相结合,提出了一种新的AQM机制——PPI算法,该算法能消除时滞环节对系统性能的影响,并减少整定参数的数量,通过仿真结果显示出PPI控制器能有效避免网络拥塞,提高系统的稳定性,并在系统变化时具有较好的鲁棒性。     

基于时滞鲁棒分析技术的AQM拥塞控制算法

通过采用一种基于Lyapunov泛函的多变量时滞系统分析技术对网络拥塞控制问题进行了研究,得到了系统以衰减度!指数稳定的鲁棒镇定条件,在此基础上提出了AQM网络拥塞鲁棒控制算法,所得结果不但可用于小时延网络(如LAN),同时也适用于大时延网络(如WAN、Internet),仿真实验表明采用该技术设计的网络拥塞控制算法具有良好的鲁棒性及控制性能。     

基于RBF预估神经网络控制器的无线传感器网络拥塞算法

无线传感器网络中,汇聚节点是网络的瓶颈.由于传感器网络自身的特点,传统有线网络中的拥塞控制策略不再适用.已有的大多数拥塞控制策略和算法都没有充分考虑往返时延(RTT)对算法性能的影响.同时由于实际传感器网络运行中存在非线性、时间延迟和参数时变等干扰因素,若设计的控制器参数固定,不具有学习能力,则实际运行中收敛性差,收敛速度慢,无法达到控制队列长度的目标.针对以上问题,提出一种基于灰色预估神经网络控制队列的控制器,利用RBF神经网络的自学习能力解决网络实时变化时算法参数的在线整定问题,并利用灰色GM(1,1)预测器有效地解决了大时滞对网络性能的影响,最后通过仿真验证了这一算法的有效性.     

网络控制系统Smith Fuzzy PID控制器的设计

针对网络控制系统中普遍存在的时延问题,提出了一种将模糊自适应算法和Smith预估补偿算法与常规PID控制器相结合的智能控制策略。该方法充分利用了Smith预估控制算法对带时延系统的良好控制能力,同时利用模糊推理算法实现对PID参数的在线自整定,进一步改善PID控制器的性能。仿真结果表明,基于该智能控制器的网络控制系统克服了传统PID控制超调量大及常规Smith预估补偿过分依赖于被控对象精确数学模型的缺陷,可以有效降低时延对系统性能的不利影响,使被控对象具有良好的动、静态特性。     

具有通信时延的AQM控制算法的稳定性

具有通信时延的AQM控制算法是一个复杂的动态非线性反馈系统．为了调查通信时延对Internet服务质量的影响,借助广义Nyquist判据研究了具有通信时延的AQM策略的稳定性．通过对网络系统的传递函数的分析,得到了各通信回路时延相同和时延不同条件下网络系统在平衡点的稳定性判据．这些结论表明,影响Internet性能的关键因素之一的通信时延在Internet通信过程中起着重要的作用．最后仿真验证了该判据的有效性．     

ACK报文拥塞对网络性能影响的研究

为了提高网络性能和安全、设计更有效地队列拥塞控制算法,通过研究现有的一些主动队列拥塞控制算法发现:大多数的拥塞控制算法的实现是基于队列长度或平均队列长度,这使得算法在提高网络整体性能上具有局限性。本文在现有的网络队列拥塞控制算法的基础上,将ACK信息确认报文传输状态引入到队列拥塞控制算法研究的系统中,通过仿真实验发现:ACK数据报文的传输状态在很大程度上影响着网络的吞吐量、数据包的传输延迟等。     

应用于物联网边缘网关的队列调度算法研究

物联网的发展对网关传输能力提出了更高的QoS需求。现有的队列调度算法在链路拥堵时不能为实时数据提供及时的转发服务,因此在WF2Q+算法的基础上引入实时队列和低时延队列的概念。利用物联网网关的边缘计算能力,基于改进的WF2Q+算法建立了单网关优化传输模型,同时提出多网关协同传输模型。仿真证明,改进的WF2Q+算法可以很好地在网络拥塞情况下降低实时队列和低时延队列的传输时延,级联令牌桶保证了突发数据流下网关传输模型的稳定性,多网关协同传输模型可以使数据自主选择传输路径,降低整体传输时延。     

大时滞网络中的拥塞控制算法

主动队列管理(AQM)通过网络中间节点有目的的分组丢弃实现了较低的排队延时和较高的有效吞吐量,是近年来TCP端到端拥塞控制的一个研究热点.已有的大多数AQM算法在设计过程中都没有充分考虑到大时滞对算法性能的影响.首先通过仿真试验证实了已有的几种典型算法控制的队列在大时滞网络中无一例外地出现了剧烈的振荡,导致瓶颈链路利用率下降和延时抖动加剧.为此,在进行了适当模型拟合处理的基础上,应用控制理论中的内模补偿原理设计了鲁棒的延时补偿主动队列管理(delay compensation-active queue management,简称DC-AQM)算法,克服了大时滞给队列稳定性造成的不利影响.仿真实验结果表明,新算法在大时滞小期望队列长度的网络配置中表现出的综合性能明显优于已有的算法,链路利用率是其他算法的3～4倍.     

Bounds estimation and practical stability of AIMD/RED systems with time delays

The Additive Increase and Multiplicative Decrease (AIMD) congestion control algorithm of TCP deployed in the end systems and the Random Early Detection (RED) queue management scheme deployed in the intermediate systems contribute to Internet stability and integrity. Previous research based on the fluid-flow model analysis indicated that, with feedback delays, the TCP/RED system may not be asymptotically stable when the time delays or the bottleneck link capacity becomes large [3]. However, as long as the system operates near its desired equilibrium, small oscillations around the equilibrium are acceptable, and the network performance (in terms of efficiency, loss rate, and delay) is still satisfactory. In this paper, we study the practical stability of AIMD/RED system with feedback delays and with both homogeneous and heterogeneous flows. We obtain theoretical bounds of the flow window size and the RED queue length, as functions of the number of flows, link capacity, RED queue parameters, and AIMD parameters. Numerical results with Matlab and simulation results with NS-2 are given to validate the correctness and demonstrate the tightness of the derived bounds. The analytical and simulation results provide important insights on which system parameters contribute to higher system oscillations and how to set parameters (such as buffer size and queue management parameters) to ensure system efficiency with bounded delay and loss. Our results can also help to predict and control the system performance for Internet with higher data rate links multiplexed with heterogeneous flows with different parameters.     

路由器算法Droptail和RED的分析与优化

因特网的迅速发展使网络拥塞问题日益得到人们的重视,近年来提出了许多基于路由器的拥塞控制机制。文章详细分析了基于路由器的弃尾(Droptail)和随机早期检测RED(RandomEarlyDetection)拥塞控制机制的设计思想和算法实现。针对RED算法存在的不足对其进行改进,提出CRED(ConicRandomEarlyDetection)算法,该算法的基本思想是,当平均队列长度在最小和最大阈值之间时,使丢包概率采用一种平滑的增长机制。通过大量仿真实验对三种算法的性能进行对比研究,表明CRED算法在网络延迟、振荡等网络性能上比RED算法更有效。     

基于占空比控制和时延保证的传感器网络队列管理算法

为了在保证无线传感器网络时延要求的同时最小化功率消耗,提出一种基于占空比控制和时延保证的传感器网络队列管理算法(DQC).该算法根据不断变化的网络条件,为了更好地控制节点占空比和队列阈值,采用一种双向控制器,该控制器提供一种延迟通知机制,可以根据应用需求和时变时延要求为每个节点确定一个适当的休眠时间和队列长度,并基于控制理论推导出双向控制器的稳定状态,获得了保证稳定状态的渐近稳定控制参数的条件.实验仿真结果表明,相比基于自适应占空比控制的算法和基于拥塞性能改进的队列管理机制,所提算法在端至端延迟时间上分别缩短了38.8%和36.0%的时间,平均功率消耗分别减少了46.5mW和27.5mW,在延迟时间的控制和能量效率的提升上表现出了更好的性能.     

互联网中的模糊滑模拥塞控制策略

针对互联网中的拥塞控制问题, 基于滑模控制理论及T-S（Takagi-Sugeno）模糊模型,提出了一种模糊滑模拥塞控制策略。考虑到互联网中存在的不确定和时变时滞因素,采用T-S模糊模型对网络系统进行了建模。利用线性矩阵不等式设计了一个渐近稳定的滑模面,有效地补偿了不确定及时滞因素的影响。基于趋近律的方法设计了控制器,有效地抑制了路由器中队列长度的振荡。多种情况下的仿真对比表明,所提出的控制策略具有更好的稳定性和鲁棒性。     

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ECN的实时多媒体的实时多媒体流TCP友好控制

随着Internet上多媒体应用的日益增加,实时多媒体流的TCP友好控制成为当前的研究热点。该机制基于RTP/RTCP协议,以ECN的方式将拥塞状况通知发送端,在路由器中采用RED队列管理策略,在端主机采用TCP友好的速率调节机制。ECNBCC机制具有TCP友好的特性并且可以对网络早期拥塞作出反应,从而降低丢包率和网络延时,该机制也可用于无线网络多媒体流的拥塞控制。