一种实现区分服务和带宽公平性的队列管理算法

区分服务(DiffServ)体系对于可靠型(AF)服务的OUT数据包和尽力型(BE)服务的数据包并未提供任何优先处理机制。为避免某AF服务的数据流占用过多的网络带宽，提出了一种名为TD&BF的核心无状态队列管理算法，该算法能在保证AF业务承诺服务速率的前提下，将剩余带宽公平地分配给BE业务及AF业务。     

一种实现区分服务和带宽公平性的队列管理算法

区分服务(DiffServ)体系对于可靠型(AF)服务的OUT数据包和尽力型(BE)服务的数据包并未提供任何优先处理机制。为避免某AF服务的数据流占用过多的网络带宽，提出了一种名为TD&;BF的核心无状态队列管理算法，该算法能在保证AF业务承诺服务速率的前提下，将剩余带宽公平地分配给BE业务及AF业务。     

改进的公平随机早期检测队列管理算法

在网络拥塞情况下，为了解决用于平衡带宽的公平随机早期检测（FRED）算法对适应流存在误判的问题，通过分析和实验的方法对其做出了改进，提出了一种改进的公平随机早期检测算法（MFRED）.改进算法在非适应流鉴别条件满足时击中值增加较快，在数据包离队时击中值减小较慢，在没有大幅增加计算复杂性的前提下提供了一种误判纠正机制.实验结果表明，和FRED队列管理算法相比，MFRED算法在有效鉴别非适应流并平衡带宽在各流之间分配的同时，明显减少了对适应流的误判.     

一种无线Ad Hoc网络中的公平带宽分配算法

针对如何公平有效地分配无线带宽的问题,提出了一种有效带宽分配算法,该算法能确保在无线多跳ad hoc网络模型中的各个用户分配到公平带宽资源.该算法在每一跳都能够公平地分配给每个竞争流相应的信道时间比例,依据这些时间比例,每一跳为经过自己的所有数据流计算更新速率,而每条数据流的源端能够根据更新速率来调节它的下一时刻发送速率,以达到它应该占有的公平份额.这种公平性被称为信道时间最大最小公平性.实验结果表明,所提出的这种信道时间最大最小公平性算法能够在无线多跳数据流中公平地分配带宽并达到高的信道时间资源利用率.     

应用于802.11e无线局域网QoS区分的新机制

针对802.11e无线局域网中的不公平现象,即当网络负载较大时低优先级数据流的吞吐量几乎为零,提出一种新的媒体接入控制机制P-EDCA,实现按数据流权重公平的系统带宽资源分配．P-EDCA支持802.11e的多优先级队列结构,通过站点内部的队列调度机制保证各队列分组获取公平的站点发送权; 通过站点之间的信道竞争机制保证各站点获取公平的信道访问机率．仿真表明,P-EDCA能够精确实现按权重、成比例的带宽资源分配．与EDCA相比,在满足高优先级数据流QoS需求的前提下,P-EDCA能够将低优先级数据流的时延降低50％．     

基于公平性的DiffServ带宽分配解决方法

分析了DiffServ带宽分配的公平性问题,提出了一种采用网络数据流划分和WRED加权早期随机检测基于公平性的DiffServ带宽分配解决方法。实验表明该方法能公平的分配网络带宽资源及提高网络的吞吐率,实现区分服务DiffServ网络中端到端的QoS。     

无线Ad Hoc网络中基于阈值的分布式流控制机制

由于无线Ad Hoc网络的分布式特性,当多个流通过同一个中继节点时,带宽的不公平竞争导致低优先级流的饥饿,堵塞通讯.现有算法大多依赖被动的传输超时(Timeout)来处理拥塞控制和饥饿.通过设置拥塞阈值来主动反馈拥塞状态,提出一种基于阈值的分布式流控制机制 (TDFC).在TDFC机制中,数据流抢占带宽的贪婪行为将被中继节点阻塞,由此可以有效抑制贪婪行为,实现公平分配;同时各个中继节点为每个流设置堵塞阈值(block threshold),主动反馈堵塞事件,减少带宽浪费.仿真结果表明:与IEEE 80211 EDCA协议相比,TDFC可以有效实现流之间带宽的公平分配,而且将网络吞吐量提高20%.     

LTE系统中基于缓存信息的非实时业务调度算法

为解决LTE系统中非实时业务调度算法比例公平PF(proportional fair)算法在分组数据业务模型下性能一般的问题,结合分组数据业务特点,在有限缓存队列模型下,提出一种兼顾系统吞吐量和用户公平性的非实时业务调度算法-基于缓存信息的调度BIBS(buffer information based scheduling)算法.该算法综合考虑了用户信道条件和缓存区内待传送的数据包信息.仿真结果表明,在不同平均速率的业务下,与PF算法相比,本文提出的算法在有效地提升系统吞吐量的同时,用户间公平性和通信中断性能也得到了极大的改善.     

无线自回传网络中基于Lyapunov的虚拟资源分配算法

为提高网络部署的灵活性,保障多样化虚拟网络的需求,针对无线自回传网络场景提出一种基于Lyapunov的虚拟资源分配策略.联合考虑系统稳定性、虚拟网络最小速率需求和小蜂窝回传容量限制,对无线接入资源和回传带宽进行联合分配,建立虚拟网络效用最大化模型;其次,运用Lyapunov优化理论设计了一种基于当前信道状态和队列状态的实时调度算法;最后,通过拉格朗日对偶算法和基于相似度随机变异的粒子群算法进行迭代求解.仿真结果表明,该方案可在保证系统队列稳定性的同时提高无线虚拟网络的平均总收益.     

集群Web服务器的预测最小连接请求调度算法设计

讨论了集群Web服务器的几种请求调度策略,针对现有的请求调度策略都是基于队列当前状态的调度,提出"预测最小连接优先"请求调度策略.通过请求速率、服务器负载及队列的历史信息来预测未来队列的状态,然后根据预测队列的状态分配请求连接,从而有效地解决服务器间的负载不平衡.     

网络公平带宽共享算法研究

目的运用主动式队列管理算法解决Internet拥塞及不公平竞争问题．方法对几种典型的基于公平性的AQM算法进行了详细的分析讨论，分别对公平性的CSFQ算法、FRED算法和非公平性的RED算法在NS-2平台上进行了一系列的仿真，对几种算法的性能进行了比较和分析．结果仿真结果表明CSFQ算法优于其他算法．结论在公平性方面，CSFQ算法和FRED算法明显优于非公平性的RED算法，而CSFQ算法的性能更佳．     

一种保护TCP流的AFRED缓存管理算法

在存在用户数据报协议业务流的情况下, 为了有效地保护传输控制协议（TCP）流, 并保证业务流的公平性,提出了一种自适应的流随机早期检测（FRED）缓存管理算法AFRED（Adaptive FRED）. 新算法通过对分组丢弃门限和丢弃概率的动态调节,保护了TCP流,提高了系统的公平性和带宽利用的有效性. 分析和仿真表明, 算法的复杂度与FRED相近,但是能获得更好的性能.     

BBR拥塞控制算法的RTT公平性优化

Google提出了一种基于瓶颈带宽和往返传播时间的拥塞控制算法(bottleneck bandwidth and round-trip propagation time,BBR),可以在网络链路中保持最大传输速率和最小延时。然而一些评估实验表明,BBR算法会导致不同往返时间(round trip time,RTT)的数据流之间存在严重的公平性问题。为了优化这一问题,研究分析了BBR算法探测机制所导致的发送速率与瓶颈带宽不匹配对RTT公平性的影响,提出了一种基于起搏增益模型的优化算法BBR-adaptive（BBR-A）。BBR-A算法不再采用原BBR算法中固定的起搏增益,而是利用RTT与起搏增益的关系,构造一个基于反比例函数的起搏增益调节模型,通过让向上和向下的起搏增益系数相互交错来平衡发送速率,使每个BBR流可以公平地竞争带宽资源。网络模拟器3(network simulator 3,NS3)仿真实验结果表明:BBR-A算法的信道利用率比BBR算法有了小幅提升;在RTT公平性的方面,BBR-A缩小了不同RTT流之间的吞吐量差异,在不同缓冲区和RTT差异下,Jain公平指数至少提高了1.5倍;BBR-A算法明显降低了重传率。因此通过自适应调整起搏增益系数,可以平衡不同数据流之间的发送速率,有效提升BBR算法的RTT公平性。     

基于分组丢失的高带宽流鉴别算法

提出了一种在网络发生拥塞时对高带宽流量加以鉴别的BDH-RED算法。该算法对发生分组丢弃的数据流的状态信息进行缓存,根据一个流量被丢弃的分组数正比于此流量的到达速率,在路由器计算丢弃历史记录中的分组丢弃数目,并使用组合丢弃比率,在标准TCP流量和高带宽流量共存的环境下,能有效地鉴别出高带宽流量。在仿真实验中将已有的丢弃比率与组合丢弃比率进行了比较,验证了BDH-RED算法的有效性。     

RF-RED:一种速率公平的RED改进算法

为了提高响应流和非响应流之间的公平性，提出了一种基于速率公平的RED改进算法--RF-RED (rate fairness random early detection).该算法在路由器端计算UDP流的平均速率并与TCP友好流速率进行比较，根据比较结果动态调整UDP流和TCP流的最大丢包率，最后使用RED算法分别更新UDP流和TCP流的实际丢包率.通过使用RF-RED算法，UDP流在瓶颈链路上成为TCP友好流，同时瓶颈带宽得到了公平利用.仿真结果验证了该算法的有效性.     

一种对数自适应队列调度算法

针对Internet2研究计划提出的Scavenger 服务(SS)的特点，设计了一种对数自适应带权轮转队列调度算法.该算法用滑动时间窗口算法统计活跃SS流数量，以对数的规律自适应地调整带宽在SS流和尽力而为(BE)流之间的分配.算法使用了分别对应BE流和SS流的两个虚拟队列，出队时用SS流数量和轮转时间片数量对照表的方式来确定总轮转片数，通过带权轮转的方式在队列间进行调度，并加入了对BE队列的缓冲区保护.仿真结果表明，该算法在很好地保护BE流的同时，为SS流提供更可靠的最小带宽保证，和Internet2研究计划推荐的现有队列调度算法相比，具有更好的性能和鲁棒性.     

带拥塞控制的多预约MAC协议

针对802.11协议,在数据接入过程中,缺少为高优先级数据流提供充分保护机制的问题,提出了一种带拥塞控制的多预约的MAC协议。在接入过程中,该协议采用多预约机制确保高优先级数据流的接入成功概率,在中间节点通过接入控制,以一定的概率拒绝低优先级数据流的接入请求,保护转发节点避免拥塞。仿真结果表明,该方法有效地保护了高优先级流的端到端吞吐量、时延和丢弃率。     

基于带宽和延时度量的QOSPF改进路由算法

针对开放最短路径优先(OSPF)服务质量(QoS)扩展(QOSPF)算法中预剪枝高延时链路后仅考虑带宽度量计算路由,提出考虑带宽和延时度量的QOSPF改进(BD QOSPF)路由算法,为应用流寻找满足其QoS请求(带宽约束、延时最小或延时约束)的可行路径. 该算法保持QOSPF的算法复杂度,并支持逐跳和显式路由,比较可用带宽和延时度量预计算路由表,处理等资源、等开销路径和重路由阻塞流. 仿真结果表明,BD QOSPF可提高QoS流路由成功率,降低流路径延时和节省带宽资源;其重路由策略对于改善流阻塞性能是有效的,但要付出随流负荷增长的重路由开销.     

单播组播共存环境下的多波束卫星功率优化分配

针对多波束卫星系统单播组播共存情况下的功率分配问题,提出了一种多目标优化设计方案。考虑同一组播流在不同波束下的一致性、数据流之间共享关口站上行链路带宽的公平性以及各个业务流的平均速率三项性能指标,构造了具有多重目标函数的数学模型,并采用基于快速分类的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行了最优功率集的求解。仿真结果表明,该方案在组播一致性、带宽公平性以及平均业务速率方面均取得了较好的性能,而且算法的收敛速度较快,可适应网络业务量动态变化的需求。     

基于WiMAX技术的上行调度算法

针对WiMAX对业务流QoS定义和已有的调度架构,提出了一种适用于WiMAX的上行调度算法——改进的分级调度算法(ICBQ),解决了系统负载较高时低优先级业务长时间得不到服务的问题。仿真结果表明,ICBQ算法在不降低rtPS业务流QoS要求的前提下,有效地提高了nrtPS、BE业务流的调度机会,高效地利用了系统的带宽资源,提高了用户公平性。