优先级队列的缓存管理机制的性能分析

为了解决好计算机网络中的多媒体通信以及对服务质量的要求,提出了一种基于优先级队列的缓存管理机制。详细研究了该机制的实现原理和方法,并给出了相关的性能分析,并建立端对端多媒体通信系统环境,进行了实验,证明了该缓存管理机制能很好地解决多媒体通信的拥塞控制,满足多媒体通信服务质量的要求。     

控制时延的主动队列管理算法

针对现有的主动队列管理(AQM)算法造成的队列时延无法满足VoIP、音视频等流媒体传输需求的问题,提出一种直接控制队列时延的主动队列管理算法——DCQA。该算法使用PID控制器计算路由器缓存的数据包丢弃概率,用其对即将进入缓存排队的数据包做丢包判断并采取相应动作,以控制队列时延在期望值以下。实验仿真了3种网络环境下DCQA的性能,链路利用率分别是99.93%、99.88%和99.95%。并且,队列时延分别有50.45%、51.59%、52.4%被控制在期望值以下,比CoDel算法分别提高了3.6%、40.53%、50.69%。实验结果表明,DCQA在不同的网络环境中都可以获得较高的链路利用率,而且控制队列时延的能力优于CoDel算法,适用于流媒体的传输。     

基于短包优先的动态阈值共享缓存管理策略的研究*

为了减小共享缓存管理分组交换系统的丢包率和流破坏率,本文提出了一种基于短包优先的动态阈值共享缓存管理策Sharing Buffer Managing Strategy of Dynamic Threshold Based on Short-Packet First（SPBDT）,交换设备中,所有分组共享同一缓存区。SPBDT策略的主要思想是用两个动态的门限控制缓存区中输出队列的长度,根据当前队列长度与当前门限的比较来判断新到达的包是接纳还是丢弃。仿真结果表明,与Dynamic Algorithm with Different Thresholds (DADT)策略相比,SPBDT策略在多入多出交换设备中体现了更低的丢包率和流破坏率。     

基于有限缓存输入队列交换机的缓存管理策略

介绍了一种基于有限缓存的输入队列交换机的集成调度和缓存管理策略（ISMM）,该方案在吞吐量和平均延迟两项性能指标上有了很大改善。以前的许多关于输入队列交换机的调度方案都是在无限缓存的前提下完成的,但实际上,缓存是一种有限的资源,因此缓存管理方案就非常重要。     

控制时延的主动队列管理算法

针对现有的主动队列管理(AQM)算法造成的队列时延无法满足VoIP、音视频等流媒体传输需求的问题,提出一种直接控制队列时延的主动队列管理算法--DCQA。该算法使用PID控制器计算路由器缓存的数据包丢弃概率,用其对即将进入缓存排队的数据包做丢包判断并采取相应动作,以控制队列时延在期望值以下。实验仿真了3种网络环境下DCQA的性能,链路利用率分别是99.93%、99.88%和99.95%。并且,队列时延分别有50.45%、51.59%、52.4%被控制在期望值以下,比CoDel算法分别提高了3.6%、40.53%、50.69%。实验结果表明,DCQA在不同的网络环境中都可以获得较高的链路利用率,而且控制队列时延的能力优于CoDel算法,适用于流媒体的传输。     

输入队列交换机集成调度和缓存管理策略

本文介绍了一种基于有限缓存的输入队列交换机的集成调度和缓存管理策略(ISMM),此方案在吞吐量和平均延迟两项性能指标上有了很大改善.     

基于多级队列缓存淘汰算法的处理器全数字仿真优化

通过虚拟目标机实现星载软件的测试是节约卫星开发成本,提高卫星软件测试效率的重要手段。作为星载计算机的核心部件,虚拟处理器的指令集执行速度直接决定虚拟目标机的仿真效率。采用多级队列缓存淘汰策略对QEMU(Quick Emulator)原有的动态指令翻译实现进行优化,提高仿真处理器的执行效率,因此若采用仿真处理系统加载星载嵌入式软件进行测试,可以根据测试需要,在仿真处理器可实现范围内加速运行被测软件,从而实现缩短软件测试周期的目的。选取某星载中心计算机嵌入式应用软件为测试对象,实验表明,采用优化算法后的仿真处理器的运行速度可以达到平均260MIPS,是QEMU-2.6.1版未优化前实现的仿真处理器处理速度的9.3倍,即,采用仿真处理器能够使被测软件运行在9倍于硬件处理器的运行速度下,大大提升了软件测试效率,缩短了测试周期。     

支持区分服务的自适应队列调度管理

队列调度是网络中间节点（路由器和交换机）用来支持不同的服务质量所采用的关键机制之一。讨论了DiffServ模型下的WRR算法和DWRR算法，并在DWRR基础上提出一种针对实时多媒体业务的调度算法（ADWRR），同时描述了该算法的实现过程。该算法根据各队列的延迟指数（DI）来动态调整队列的调度次序。AWDRR算法能够降低实时多媒体业务的端对端时延和传输时延抖动，能为实时多媒体业务提供更好的QoS保证。     

路由器缓存大小设置策略的研究综述

首先介绍了路由器缓存大小设置问题的研究进展,重点讨论了基于TCP协议模型的5种典型的缓存设置方法,通过分析和比较得出基于不同的假设前提的缓存设置方法适应于不同的网络环境;并进一步研究了影响缓存需求的几个主要因素,着重分析了各种TCP协议、队列管理机制与路由器缓存大小设置策略的相互影响,并指出在"-3前复杂时变网络特征下需要采用根据网络状态动态调节阅值的缓存设置方法.     

双队列缓存结构认知无线网络模型研究

提出一种双队列缓存结构认知无线网络模型。在基于频谱切换的基础上运用马尔科夫过程模型对双队列缓存结构对认知无线网络性能的影响进行研究,推导次用户的被迫中断概率以及系统阻塞率的表达式,最后探讨该策略与单队列缓存结构策略的性能比较并通过仿真来验证。结果表明,双队列缓存结构可以更有效降低次用户的被迫中断传输概率以及系统阻塞概率,对于提高系统的吞吐量以及系统传输性能的提升都是很有帮助的。     

Design and Analysis of a Multiscale Active Queue Management Scheme

Since Internet is dominated by TCP-based applications, active queue management （AQM） is considered as an effective way for congestion control. However, most AQM schemes suffer obvious performance degradation with dynamic traffic. Extensive measurements found that Internet traffic is extremely bursty and possibly self-similar. We propose in this paper a new AQM scheme called multiscale controller （MSC） based on the understanding of traffic burstiness in multiple time scale. Different from most of other AQM schemes, MSC combines rate-based and queue-based control in two time scales. While the rate-based dropping on burst level （large time scales） determines the packet drop aggressiveness and is responsible for low and stable queuing delay, good robustness and responsiveness, the queue-based modulation of the packet drop probability on packet level （small time scales） will bring low loss and high throughput. Stability analysis is performed based on a fluid-flow model of the TCP/MSC congestion control system and simulation results show that MSC outperforms many of the current AQM schemes.     

一种新的支持区分服务的动态队列管理方案

首先简述Intemet的服务质量保证能力的不足,分析了区分服务的网络系统模型和实现机制,然后提出一种边界结点采用基于TSW的三色标记算法和核心结点采用自适应RIO算法相结合的支持区分服务的路由队列调度和管理方案。最后对该方案的带宽资源使用效率进行分析,能够保证各个流聚集在共享带宽资源的公平性。     

Lower and Upper Bounds on FIFO Buffer Management in QoS Switches

We consider the management of FIFO buffers for network switches providing differentiated services. In each time step, an arbitrary number of packets arrive and only one packet can be sent. The buffer can store a limited number of packets and, due to the FIFO property, the sequence of sent packets has to be a subsequence of the arriving packets. The differentiated service model is abstracted by attributing each packet with a value according to its service level. A buffer management strategy can drop packets, and the goal is to maximize the sum of the values of sent packets. For only two different packet values, we introduce the account strategy and prove that this strategy achieves an optimal competitive ratio of if the buffer size tends to infinity and an optimal competitive ratio of for arbitrary buffer sizes. For general packet values, the simple preemptive greedy strategy (PG) is studied. We show that PG achieves a competitive ratio of which is the best known upper bound on the competitive ratio of this problem. In addition, we give a lower bound of on the competitive ratio of PG which improves the previously known lower bound. As a consequence, the competitive ratio of PG cannot be further improved significantly. Supported by the DFG grant WE 2842/1. A preliminary version of this paper appeared in Proceedings of the 14th Annual European Symposium on Algorithms (ESA), 2006.     

Management of Multi-Queue Switches in QoS Networks

The concept of Quality of Service (QoS) networks has gained growing attention recently, as the traffic volume in the Internet constantly increases, and QoS guarantees are essential to ensure proper operation of most communication-based applications. A QoS switch serves m incoming queues by transmitting packets arriving to these queues through one output port, one packet per time step. Each packet is marked with a value indicating its priority in the network. Since the queues have bounded capacities and the rate of arriving packets can be much higher than the transmission rate, packets can be lost due to insufficient queue space. The goal is to maximize the total value of transmitted packets. This problem encapsulates two dependent questions: buffer management, namely which packets to admit into the queues, and scheduling, i.e. which queue to use for transmission in each time step. We use competitive analysis to study online switch performance in QoS-based networks. Specifically, we provide a novel generic technique that decouples the buffer management and scheduling problems. Our technique transforms any single-queue buffer management policy (preemptive or non-preemptive) to a scheduling and buffer management algorithm for our general m queues model, whose competitive ratio is at most twice the competitive ratio of the given buffer management policy. We use our technique to derive concrete algorithms for the general preemptive and non-preemptive cases, as well as for the interesting special cases of the 2-value model and the unit-value model. We also provide a 1.58-competitive randomized algorithm for the unit-value case. This case is interesting by itself since most current networks (e.g. IP networks) do not yet incorporate full QoS capabilities, and treat all packets equally.     

异构无线网络域内动态资源优化管理研究

针对异构无线网络中域内资源管理优化方案进行了研究,提出了部分可观察马尔科夫调制泊松过程的业务模型对异构无线网络单一域内突发性事件——溢出呼叫进行了分析,提出了针对异构无线网络结构特点和实际业务需求的优化接纳控制模型。建立了最小化网络能耗的优化目标,综合考虑网络状态和拒绝呼叫产生的网络开销,构建了优化决策模型,获得的优化策略能平衡溢出呼叫引起的网络开销和业务服务质量需求之间的矛盾,进一步推导和验证了业务服务请求到达网络的到达率、呼叫连接时间和呼叫逗留时间之间的关系,采用部分可观察马尔科夫调制泊松过程进行性能分析,根据获得的性能参数进行接纳控制决策,验证了异构无线网络域内优化管理模型的合理性和适用性。与资源完全共享算法相比,所提模型降低了网络能耗,在优化策略适应网络状态变化的同时,保证了业务的服务质量需求。     

不同服务类型的队列管理及性能比较

为提高网络利用率和数据包处理速度,针对不同应用的网络流量,在网络拓扑结构的参数设置相同的情况下,使用NS2模拟器对瓶颈链路分别采用7种主动队列管理机制进行仿真,通过分析跟踪文件并计算各种算法的QoS性能,得出每种流量对应的最优队列管理机制,并将队列管理系统在网络处理器IXP2400上进行实现。实验结果表明,FTP流量、CBR流量、HTTP流量分别在SRED算法、BLUE算法、FRED算法下QoS性能达到最优。     

主动队列管理机制的性能分析

主动队列管理(AQM)是拥塞控制中一个热点。通过NS仿真器,深入研究了几个AQM算法的性能。仿真结果显示,没有一个AQM算法在所有网络条件下是最好的。它们存在响应速度、链路利用率等性能不足。分析了性能局限性的原因,指出了今后的研究方向。     

几种主动队列管理算法的仿真及性能评估

采用仿真分析的方法,系统地研究了当前提出的用于Internet路由器缓冲管理的一系列主动队列管理(AQM)算法的性能。根据AQM的设计原理,将当前的AQM算法划分为3类：基于队列长度,基于网络负载和同时基于队列长度和网络负载的AQM算法。仿真研究和分析表明,现有的AQM算法不能适应网络流量的动态变化。     

基于EDF的多优先级队列管理方案研究

提供服务质量保证是目前Internet的重要研究课题之一,其核心问题是实现不同业务流的分类转发和缓冲队列管理。分析了基于EDF的优先级队列（PQBEDF）,由于PQBEDF方案中动态优先级随时间片变化过快从而降低了高优先级队列服务质量,针对这个不足引入一组概率序列Pi来控制计数器一个时间片以后是否加1,从而为每类业务的信元保证一个最小的服务速率。     

主动队列管理算法性能分析通用仿真模型

主动队列管理算法提供因特网中网络拥塞规避和控制机制,是因特网中分组转发设备的重要功能模块。文章提出在网络仿真工具OPNET Modeler下搭建一种通用的网络仿真模型,通过该模型来对不同的主动队列管理算法进行性能评估和分析。通过对RED和LQD算法的仿真,表明了该模型的有效性和通用性。文章也给出了在该模型下实现新的队列管理算法的步骤。该模型为评估不同的主动队列管理算法提供了重要的平台,有助于下一代因特网路由器中缓存队列管理模块的设计。