稳定裕度与网络特征参数无关的AQM算法

针对现有基于控制论的主动队列管理(AQM)算法的不足,设计一种稳定裕度与网络特征参数(往返时延、通过瓶颈链路的TCP连接数、瓶颈链路的容量)无关的基于PI控制器的AQM算法GPM-PI。该算法响应速度快、计算开销小,能用于大时滞网络环境,抗干扰能力强(对TCP短流和UDP流有良好的控制能力),鲁棒性好,能更好地适应Internet环境下的主动队列管理。     

具有最小平方误差积分的主动队列管理算法ISE-GPM-PID

随着互联网流媒体应用的增多,流媒体流量在互联网总流量中所占比例越来越大。流媒体流量具有时延敏感和容忍丢包等特点,通常采用UDP协议传输;UDP流量是对TCP/AQM模型的干扰流量,但现有针对TCP长流设计的主动队列管理算法缺乏抗击UDP流量干扰的能力,不能适应互联网视频和音频流量日益增多的局面。利用TCP/AQM模型,设计了一个具有最小平方误差积分,且相角裕度在30°至60°之间,幅值裕度在2至5之间的基于PID控制器的主动队列管理算法ISE-GPM-PID。该算法对UDP流量具有良好的抗干扰能力,能适应互联网流媒体和Web应用日益增多的局面;同时其响应速度快,计算开销小,能用于大时滞网络环境,且鲁棒性好。     

不确定时滞TCP 网络中基于T-S 模型的滑模AQM算法

针对传输控制协议(TCP)网络中的拥塞控制问题,基于T-S模糊模型,提出一种滑模主动队列管理(AQM)算法.考虑到TCP网络中存在的不确定和时变时滞因素,对非线性TCP网络进行了T-S模糊模型的建模.利用LMI设计了一个渐近稳定的滑模面,并提出一种能更好抑制抖振现象的到达条件,基于该到达条件设计的控制器能有效地抑制路由器中队列长度的振荡.大量仿真结果表明,所提出的算法比普通滑模AQM算法具有更好的稳定性和鲁棒性.     

基于限速的Ad hoc网络混合流拥塞控制研究

主动队列管理(AQM)的基础是TCP反馈机制,所以AQM在处理UDP与TCP混合流时无法控制UDP流量,导致非视频流影响视频UDP的传输质量。根据TCP拥塞窗口特性和混合流排队机制,推导了Ad hoc网络TCP/UDP的AQM模型,据此提出了一种基于UDP限速的PI主动队列管理算法。限速算法根据实际流速与设定流速之差,标记非视频UDP分组优先级并按从低到高的顺序丢弃分组。NS仿真表明,与PI控制相比,新算法实现了非视频UDP的流量控制,提高了视频传输质量0.98dB的峰值信噪比。     

基于延时补偿结构的大时滞网络拥塞控制

研究和分析了几种典型的主动队列管理AQM(Active Queue Management)算法在大时滞网络下的稳定性、性能及响应速度,发现如RED、PI等AQM算法在大时滞网络环境下队列出现剧烈的振荡和空队列增多,这些现象直接导致链路利用率降低和丢包率增大.针对上述的大时滞网络,将具有正反馈的延时补偿结构用于TCP/AQM拥塞窗口动态模型,实现对延时的补偿,仿真表明采用该控制结构提高了网络的性能.     

基于混合流拥塞控制的Ad Hoc网络视频传输

基于TCP反馈的主动队列管理算法会无差别地丢弃UDP分组,导致视频质量下降.根据TCP/UDP发送特性和混合流排队机制,推导拥塞窗口、丢弃概率及混合流队列长度的微分方程,通过线性化获得Ad Hoc网络混合流AQM(active queue management)控制模型,提出了一种减少UDP丢弃率的PI-V主动队列管理算法.当视频画质下降时,算法依据视频帧权重与分组长度,动态地调整UDP视频流的丢弃概率.NS(network simulator)仿真表明,PI-V算法优于PI与去尾算法,提高了视频传输质量0.82 d B~2.22 d B的峰值信噪比(PSNR).     

基于内模控制的自适应主动队列管理算法

实际网络具有大时滞性和动态特性。针对大时滞特性,根据内模控制(IMC)和改进的TCP/AQM控制理论模型设计了一种适合于大延时网络环境的主动队列管理算法。而对于网络的动态特性,分析了网络参数的变化给算法带来的影响,并以此对算法参数进行在线修正,得到符合大时滞网络的自适应AQM算法。最后通过NS2仿真实验验证了设计的AQM算法的可靠性。     

大时滞网络自适应主动队列管理新算法

针对PID控制器无法严格处理主动队列管理（AQM）中的大时滞情况,且不能随着变化的网络环境在线调节参数,提出了一种基于增益自适应Smith预估控制和模糊控制的大时滞网络的自适应PID主动队列管理（GAS-FPID）算法。引入增益自适应Smith预估控制器实现滞后补偿,模糊控制器来实现PID参数动态网络环境的在线调整;NS2仿真表明,所提出算法能克服滞后的影响,能快速的适应动态网络环境,具有很好的稳定性和鲁棒性。     

TCP/AQM系统大时间尺度模型

网络传输连接的往返时延(round-trip times,RTT)大小各不相同,因此TCP/AQM系统本质为一多时滞回路耦合系统.由于RTT分布范围远大于控制量调节周期,这给准确评估控制效果带来很大困难.已有基于控制理论的主动队列管理(active queue management,AQM)算法多以流体流模型为基础进行设计,没有充分考虑RTT和采样周期对系统性能的影响.对于TCP/AQM系统,合理的评价方法是对调节过程进行评价,而非仅评价单个采样周期内的控制量是否合适.本文结合数据驱动控制思想和系统自身特征,统一从路由视角对TCP与AQM之间的交互进行抽象,通过时间扩展从更大的时间尺度去评价控制量调节过程,然后基于此模型设计自适应AQM算法–—大时间尺度AQM算法(large time scale AQM,LTSAQM).仿真结果表明,该算法收敛速度快,排队时延抖动小,特别是在长时滞网络环境下,性能明显改善.     

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。     

典型AQM算法的性能评价模型

利用GI/M/1/N排队系统和Internet业务流量自相似性的特点建立了一个评价AQM算法在非响应业务流量下性能的分析模型,提出了利用模型的分析计算结果而不是模拟或实验手段评价AQM算法性能的新方法.同模拟或实验手段相比,该方法能更深刻地刻画AQM算法在实际网络环境中的性能.用该模型分析比较3个经典的AQM算法——TD、RED和GRED的性能,所得的结果同其他研究者利用模拟或实验方法所得的结果一致.     

复杂拓扑下UDP流对TCP流影响的分析

随着Internet的发展,UDP数据流日益增大,而传统的主动拥塞控制不能很好地处理UDP流。本文通过计算机首先模拟了在瓶颈网络和传统的RED算法下UDP流和TCP流共存的情况,然后又模拟了在复杂拓扑下主动管理算法的稳定性,说明了无拥塞控制的UDP数据流同TCP流共享带宽时的不公平性,并通过分析TCP的端到端流量控制机制指出了产生不公平的原因,讨论了解决该问题的方法。     

APAIMD算法及基于此算法的APTCP协议

本文提出了一种可调参数AIMD算法和一种在接收端实现该算法的适合在Internet上传输多媒体流的可调参数传输控制协议。UDP不适合传输多媒体数据，因为它没有拥塞控制机制。TCP遇到单个数据包丢失传输速率就减半，会造成速率剧烈抖动，也不适合传输多媒体数据。在APTCP控制下传输的多媒体流具有良好的速率平滑性，并能够与竞争的TCP流公平的分享带宽。APTCP便于升级到组播多媒体业务，可用于非对称网络。     

基于自相似聚合业务流量的AQM算法性能评价

现有TCP/AQM忽略了非响应业务流量对AQM算法性能的影响,但非响应业务流量约占Internet业务流量的70%～80%.因此,评价非响应业务流量对AQM算法性能的影响具有重要意义.借助于在标准GI/M/1/N排队系统中嵌入AQM算法随机丢包机制的手段,提出了一种利用"扩充的GI/M/1/N排队系统"评价AQM算法在非响应业务流量下的性能的分析方法.最后评价了TD,RED和GRED这3种经典的AQM算法,评价结果与NS-2模拟结果一致,表明该分析方法可能用于评价AQM算法在非响应业务流量下的性能.     

Fixed-time Congestion Tracking Control for a Class of Uncertain TCP/AQM Computer and Communication Networks

International Journal of Control, Automation and Systems - The fixed-time congestion control problem of TCP/AQM networks with UDP flows and un-modeled uncertainties has been studied thoroughly in...     

基于采样周期的RED改进算法

针对早期随机检测(RED)算法的wq等参数设置对网络变化敏感的问题,提出一种去掉低通滤波器,引入freeze_time参数的改进算法,并在“大时滞负载变化”和“TCP加UDP混合流网络”这2种情景下进行仿真验证。实验结果表明,在大范围动态网络中,RED改进算法能获得更高的吞吐量和更低的网络时延,具有较好的队列控制性和健壮性。     

基于时滞补偿的网络拥塞控制策略*

中间节点上的主动队列管理策略在保证较高吞吐量的基础上能有效控制队列长度和端到端时延,利用频率域模型降阶拟合方式建立了TCP流量控制中主动队列管理系统的等效模型,应用控制理论中的内模补偿原理设计鲁棒的延时补偿主动队列管理控制算法,克服了大时滞给对队列稳定造成的不利影响.仿真结果表明,该补偿方法在长时滞小期望队列综合性能明显优于已有的RED,REM,PI等算法,链路利用率大大提高.