几种公平的主动队列管理算法的比较研究

主动队列管理是实现网络拥塞控制的一种重要技术,但是多数主动队列算法如RED等对于公平性的考虑不足.近年来,也出现了一些能提供一定的公平性支持的主动队列管理算法,本文对其中几个有代表性的算法进行了对比研究.包括对它们的理论分析,以及在ns2上的仿真实验,并且结合实验结果对算法中存在的问题及其原因进行了深入的分析.文中最后对这几种算法进行了综合的评价,并对算法的改进提出了一些建议,希望能为今后的工作提供一定的支持.     

基于速率的主动队列管理算法的性能分析

主动队列管理是解决网络拥塞的主要措施。针对基于队列的主动队列管理算法的不足,提出了一种基于速率的新算法RAQM,该算法以数据到达速率与路由器最大服务速率的差值为指标计算丢包概率,能够快速地对网络流量的变化做出反应,该算法计算简单,而且只需要设置一个参数K。通过现代控制理论分析了RAQM/TCP系统的稳定性。仿真结果表明,RAQM能够维持较低的队列长度并保持队列的稳定,从而减小了分组端到端时延和时延抖动。最后讨论了参数K对算法性能的影响。     

主动队列管理算法的分类器实现

作为端到端拥塞控制的增强机制,主动队列管理(AQM)通过在网络中间节点有目的地丢弃分组来维持较小的队列长度和较高的链路利用率.已有的大多数主动队列管理算法沿用了随机早期探测(RED)算法首创的概率丢弃机制.本质上,判决是否丢弃分组的过程是一个依赖于网络拥塞状态的决策过程,因此,概率决策不应该是唯一的方法.在本文的研究中,我们首先归纳了理想AQM算法所应具备的品质,然后应用模式识别中分类器的设计思想提出了一种新颖简洁的主动队列管理策略实现框架,并基于Fisher线性判别方法为AQM设计了一个两维两类分类器(TCC).仿真试验表明TCC有效、敏捷、鲁棒,扩展性好,同时实现简单,计算开销小,有利于高速路由器的性能优化.     

主动队列管理中的PID控制器

作为对终端系统上拥塞控制的一种补充,中间节点上的主动队列管理(AQM)策略在保证较高吞吐量的基础上有效地控制队列长度,从而实现了控制端到端的时延,保证QoS的目的。C.Hollot等人(2001)用经典控制理论中频域校正的方法设计了用于AQM的PI控制器,但参数整定上的试凑方法不免代有盲目性;算法的瞬态性能指标也不够理想。为此,该文引入了微分环节来增强系统的响应能力,同时给出了基于稳定裕度的参数整定方法,使PID控制器的稳定性有了绝对保障。仿真试验表明PID算法的调节时间远远短于PI控制器,从而为在负载瞬息万变的网络环境中实现控制分组排队等待时间的目标提供了有力的技术保障。     

区分服务的改进主动队列管理算法

在区分服务模型中，具有不同微流数量、分组长度和目标速率的流聚集在资源共享时往往无法获得公平带宽。本文在自适应RIO算法基础上提出了一种区分RIO算法（Differentiated RIO，DRIO），DRIO对具有不同目标速率的流区别对待，使得无论在何种情况下都可以很好地保证各流聚集在共享带宽资源上的公平性，而且算法实现简单。仿真结果表明，DRIO对提高流聚集之间的公平性有很明显的效果。     

一种基于动态阈值的主动队列管理算法

针对BLUE算法缺少早期拥塞检测机制,导致队列溢出或空闲现象频繁发生的问题,通过引进基于动态阈值算法的控制机制,借鉴RED算法所采用的早期拥塞检测机制,提出了DT-BLUE算法。仿真实验表明本文算法能保持队列长度的稳定性,有效降低队列空闲或溢出现象的发生,提高链路的利用率。     

一种加强的主动队列管理算法--EBLUE

作为一种典型的主动队列管理算法,BLUE明显不同于其它方法,它使用丢包和连接空闲事件来控制拥塞。试验表明BLUE的丢包率明显小于RED,但是其参数设置仍然存在一些不足之处。本文在BLUE算法的基础之上,通过引进自适应的思想对其进行了改进,提出了一种加强的BLUE队列算法——EBLUE。大量的仿真实验表明本文的改进算法能够进一步提高BLUE的性能。     

基于动态矩阵控制的主动队列管理算法

针对Internet系统,通过对流体流模型的分析,提出了一个新的预测模型.该模型形式简单,参数的计算相对容易,并且能根据当前的网络情况有效的预测拥塞窗口的变化.结合动态矩阵控制 (Dynamic Matrix Control,DMC) 理论,提出了一种新的主动队列管理算法——DMCAQM 算法,给出了DMCAQM 的详细设计过程,稳定性分析和参数选取原则.大量不同网络环境的仿真实验表明DMCAQM 算法是有效的.与PI、RaQ 和REM 等算法相比较,DMCAQM 有收敛速度快、队列抖动小的优点.同时,由于DMCAQM 的采样间隔相对较大,而算法实现简单,所以计算量小,占用的路由器资源更少.     

主动队列管理(AQM)拥塞控制算法研究

随着互联网规模的增长，互联网上的用户和应用都在迅速地增长，拥塞控制已经成为一个十分重要的问题。本文介绍了主动队列管理拥塞控制研究方面一些最新的工作，分析了拥塞控制的基本原理，着重论述了目前主动队列管理的一些典型算法，并提出了进一步的研究方向。     

一种基于模糊逻辑的主动队列管理算法

主动队列管理 (ActiveQueueManagement,AQM)技术作为Internet拥塞控制的一种有效方法 ,对于提高In ternet的服务质量具有十分重要的作用 .本文根据TCP拥塞控制算法基于数据包丢失的窗口变化机制 ,设计了一种基于模糊逻辑的主动队列管理算法 .该算法依据路由器中队列长度的变化情况 ,根据一定的模糊自校正原则来调整数据包的丢弃概率 ,从而使路由器中的队列长度稳定在参考值附近 .仿真结果表明该算法不但十分有效 ,而且对不同的网络状况具有很好的适应能力 .     

一种基于负载的公平性主动队列管理算法

针对随机早期检测（RED,Random Early Detection）算法存在的公平性问题,提出了一种基于负载的公平性主动队列管理算法（LFED）。该算法通过引入网络负载和队列这两个概念,有效地判断当前网络拥塞程度,同时使用改进的丢包率公式,并且借鉴CHOKe算法的惩罚机制对非响应流进行有效惩罚,以保证不同数据流之间的公平。仿真实验表明,与RED和CHOKe相比,LFED可以得到稳定的瞬时队列长度和减少分组丢弃率,具有较好的公平性和稳定性。     

基于区分服务的AFDX队列管理算法研究

在AFDX的传输控制过程中,不但要进行数据的传输、队列资源的管理,还要提供区分服务,以满足不同等级任务的服务质量要求。文章介绍了AFDX中基于区分服务的队列管理算法,改进了现有算法的不足,从而更加合理地分配带宽资源,平衡系统吞吐量和分组排队延迟之间的矛盾,保证不同等级用户之间的公平性,以获得最优化的AFDX网络。     

用户公平的活动队列管理

用户公平活动队列管理算法UFQ(User Fair Queuing)的目标是在各种网络环境中都能为所有的用户提供满意度一致的服务.UFQ采用在网络边缘标记用户所属数据报的期望服务满意度u,在网络核心根据数据报的满意度高低,结合当前数据报流经节点的拥塞程度,来决定数据报的丢弃或标记(使用ECN),从而获得不同用户一致满意的服务.UFQ不要求接纳控制和信令.它仅在网络边缘保持数据流的状态信息;只维护一个先进先出队列,通过拥塞时丢弃或标记较高满意度的数据报,在不同的用户之间公平地分配网络带宽,从而有效地控制、减轻拥塞.通过TCP/IP网络的模拟,证实了算法能够按照用户期望满意度公平地分配网络带宽,提高网络的服务质量.     

An Adaptive Resource Management Architecture for Active Networks

This paper presents a framework for resource management in highly dynamic active networks. The goal is to allocate and manage node resources in an efficient way while ensuring effective utilization of network and supporting load balancing. The framework supports co-existence of active and non-active nodes and proposes a novel Directory Service (DS) architecture that can be used to discover the suitable active nodes in the Internet and for selecting the best network path (end-to-end) and reserving the resources along the selected path. Intranode and internode resource management are facilitated through the DS, while within an active node the framework implements a composite scheduling scheme to schedule both the CPU and bandwidth resources to resolve the combined resource scheduling problems. In addition, a flexible active node database system and a simple adaptive prediction technique have been introduced in order to resolve the challenging problem of determining the CPU requirements of the incoming packets.     

基于动态输出反馈控制的主动队列管理算法

 针对网络拥塞控制的不确定时滞特性,提出了一种基于动态输出反馈控制(DOFC)的主动队列管理(AQM)算法.建立了TCP/AQM系统的时滞有界模型,给出了判定闭环AQM系统稳定的充分性条件,以及基于线性矩阵不等式的动态输出反馈控制器参数设计方法.仿真结果表明,该算法在大时滞的网络环境中,能迅速地将队列长度收敛到目标长度附近,且在特征参数变化的网络环境中具有较强的鲁棒性.     

一种基于速率和队列长度的主动队列管理机制

本文研究了拥塞产生的原因及其表现形式,提出了一种基于报文到达速率和队列长度的随机早丢弃算法(RQ).根据拥塞的严重程度和变化趋势将拥塞划分为六个级别,每个级别采用合适的丢弃概率,从而将队列控制在理想工作点附近.利用经典控制理论,分析了系统的稳定性,给出了参数配置的原则.最后,用NS网络仿真器对算法性能进行了验证.