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基于深度增强学习与子流耦合感知的多路传输控制机制

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电子学报 2022年第2期50卷 346-357页

作者：秦久人许长桥杨树杰高楷张宏科北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

为了解决多路传输中子流耦合感知缺乏与传输控制效率低下等的问题,针对未来异构、动态的网络环境,提出了一种基于耦合感知与深度Q网络的多路传输控制机制(WaveLet and Deep Q Network based multipath transmission control mechanism,W... 详细信息

为了解决多路传输中子流耦合感知缺乏与传输控制效率低下等的问题,针对未来异构、动态的网络环境,提出了一种基于耦合感知与深度Q网络的多路传输控制机制(WaveLet and Deep Q Network based multipath transmission control mechanism,WL-DQN).利用小波去噪技术,消除子流单向传输时延中由非耦合路段及系统随机产生的噪声,并基于子流互相关系数对子流耦合特性进行提取;在此基础上,依据深度增强学习理论对多路传输控制进行建模,并提出多路DQN拥塞控制算法,实现了异构、动态网络环境下的智能多路拥塞控制.仿真结果表明,所提算法在传输吞吐量、传输时延、数据包重传避免等方面均优于标准及相似的代表性解决方案.

关键词：多路传输耦合识别深度增强学习拥塞控制网络感知体

带有输入饱和的TCP/AQM网络系统事件触发控制

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第12期43卷 1673-1679页

作者：井元伟刘彦彤谢海修东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

研究了具有用户数据报协议(user datagram protocol, UDP)数据流干扰和不确定项的TCP/AQM网络拥塞控制问题.首先考虑由丢包率范围而导致的输入饱和的问题,从而对丢包率进行限制.其次,利用模糊逼近的方法处理系统中的干扰和不确定项.为... 详细信息

研究了具有用户数据报协议(user datagram protocol, UDP)数据流干扰和不确定项的TCP/AQM网络拥塞控制问题.首先考虑由丢包率范围而导致的输入饱和的问题,从而对丢包率进行限制.其次,利用模糊逼近的方法处理系统中的干扰和不确定项.为节约网络资源,引入事件触发机制,结合输入饱和、模糊逼近以及Backstepping技术,提出了一种主动队列管理算法,不仅可以使队列长度跟踪到期望队列长度,而且减少了触发次数,节约了网络资源.最后,仿真验证和分析表明了所提方法的有效性和优越性.

关键词： TCP/AQM网络系统拥塞控制输入饱和模糊逼近事件触发

TCP/AWM网络系统的事件触发预设性能拥塞控制

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控制理论与应用 2023年第3期40卷 450-458页

作者：谢海修井元伟东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

研究了具有非响应用户数据报协议流干扰的TCP/AWM网络系统的跟踪控制问题.针对网络拥塞控制系统,给出了一种改进的网络模型.将预设性能控制和事件触发机制相结合,提出了一种新的AWM拥塞控制算法.利用改进的边界性能函数限制TCP/AWM网络... 详细信息

研究了具有非响应用户数据报协议流干扰的TCP/AWM网络系统的跟踪控制问题.针对网络拥塞控制系统,给出了一种改进的网络模型.将预设性能控制和事件触发机制相结合,提出了一种新的AWM拥塞控制算法.利用改进的边界性能函数限制TCP/AWM网络系统的队列跟踪误差,提高了闭环系统的暂态和稳态性能,保证了所有闭环信号都是有界的.此外,采用基于一位信号传输的事件触发控制协议,当控制信号更新时,仅通过一个二进制信号(0或1)传输信息.与传统的事件触发控制协议相比,不仅考虑了有限的带宽,而且考虑了网络传输的成本以及安全性问题.最后,通过仿真验证和分析,证明了所提方法的可行性和优越性.

关键词： TCP/AWM网络拥塞控制预设性能控制事件触发控制一位信号传输

基于SDN具有缓存感知的NDN节点拥塞控制策略

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第2期56卷 214-220页

作者：刘开华侯雅俊李卓宫霄霖罗蓬天津大学微电子学院天津300072 天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 鹏城实验室深圳518000 国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050021

命名数据网(named data networking,NDN)作为一种新型的互联网架构,旨在应对日益增长的数据流量.然而,随着用户需求进一步增长,拥塞控制对于多路径传输的命名数据网仍然是一个具有挑战性的问题,亟需一种能够快速地检测网络拥塞和有效地... 详细信息

命名数据网(named data networking,NDN)作为一种新型的互联网架构,旨在应对日益增长的数据流量.然而,随着用户需求进一步增长,拥塞控制对于多路径传输的命名数据网仍然是一个具有挑战性的问题,亟需一种能够快速地检测网络拥塞和有效地管理网络资源的拥塞控制机制.针对这一问题,提出了一种基于软件定义网络技术的、具有缓存感知功能的命名数据网节点拥塞控制策略,称BCMCC.首先,介绍了BCMCC的新型网络架构.利用软件定义网络控制平面与数据平面解耦合技术,该架构将拥塞控制功能集中于SDN控制器中,以实现集中式节点拥塞控制、降低节点运行负荷的目的.其次,基于新型网络架构,研究了BCMCC的缓存感知算法和多路径选择拥塞控制算法.其中,缓存感知算法实现了网络缓存内容的感知以及缓存内容全局流行度的计算,能够利用命名数据网的节点缓存特性,降低缓存内容对拥塞控制的影响;多路径选择拥塞控制算法协同节点更新转发端口信息以实现流量迁移、智能化管理多路径容量,达到提高网络资源利用率、有效避免和缓解网络拥塞的目的.最后,在ndnSIM仿真平台进行BCMCC的性能测试.实验结果表明,BCMCC在丢包量、网络吞吐量以及传输时延等方面优于Best-Route算法、NCC算法和Random算法.在网络流量相同的情况下,BCMCC平均传输时延比Random低14.16%,比NCC低22.68%,比Best-Route低17.24%,同时相比Best-Route具有更稳定的网络吞吐量.BCMCC可以有效解决命名数据网拥塞问题.

关键词：命名数据网缓存感知多路径选择拥塞控制软件定义网络

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BBR拥塞控制算法的RTT公平性优化

哈尔滨工业大学学报 2022年第11期54卷 38-46页

作者：潘婉苏李晓风谭海波许金林李皙茹中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

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 ... 详细信息

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。

关键词：拥塞控制 BBR RTT公平性起搏增益自适应算法

TCP/AWM网络系统的自适应有限时间漏斗拥塞控制

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第10期43卷 1369-1375页

作者：井元伟谢海修白云东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

研究了具有外部扰动的TCP/AWM网络系统拥塞控制问题.首先,为了保证队列跟踪误差具有预设的暂态和稳态性能,引入漏斗误差变换对队列跟踪误差进行限制.其次,利用RBF神经网络处理系统中存在的非线性项.结合漏斗控制、有限时间控制、自适应B... 详细信息

研究了具有外部扰动的TCP/AWM网络系统拥塞控制问题.首先,为了保证队列跟踪误差具有预设的暂态和稳态性能,引入漏斗误差变换对队列跟踪误差进行限制.其次,利用RBF神经网络处理系统中存在的非线性项.结合漏斗控制、有限时间控制、自适应Backstepping技术和RBF神经网络,提出了一种主动窗口管理算法,不仅保证了闭环系统的所有信号是半全局实际有限时间有界的,还使队列跟踪误差收敛到预先给定的漏斗边界内.最后,将本文所提方法与现有的两种同类算法进行了仿真对比,通过得到的仿真结果可以看出所设计的控制器使系统具有更快的收敛速度和更小的超调量,进一步验证了所提方法的可行性和优越性.

关键词： TCP/AWM网络拥塞控制漏斗边界有限时间控制 RBF神经网络

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面向细粒度流处理的比例积分队列管理算法

小型微型计算机系统 2024年

作者：朱海婷孙虎何高峰张璐李男南京邮电大学物联网学院南京审计大学计算机学院东南大学计算机网络和信息集成教育部重点实验室

针对当前主动队列管理算法缺乏对数据流的细粒度处理及无差别的丢包策略，导致难以快速缓解网络拥塞等问题，本文在PIE算法的基础上，提出了面向细粒度流处理的比例积分队列管理算法C-PIE，改善PIE对数据流的细粒度处理，加强拥塞控制... 详细信息

针对当前主动队列管理算法缺乏对数据流的细粒度处理及无差别的丢包策略，导致难以快速缓解网络拥塞等问题，本文在PIE算法的基础上，提出了面向细粒度流处理的比例积分队列管理算法C-PIE，改善PIE对数据流的细粒度处理，加强拥塞控制效果。C-PIE利用布谷鸟哈希表的快速查询和高负载率特性，并根据应用需求将其改进为布谷鸟计数器，作为流量测量模块引入到PIE中。这一变化使得数据流的关键信息能够被有效存储并实现高效频次查询，从而实现了对数据流的细粒度识别，并在网络拥塞时执行差异化丢包策略。NS3仿真平台上的实验结果表明，C-PIE算法在保持近似吞吐量性能的同时，相较于RED、CoDel和PIE算法，表现出更低的平均队列长度和数据包往返时延，并维护了更高的公平性和更好的稳定性。

关键词：主动队列管理拥塞控制比例积分控制器布谷鸟哈希差异化丢包

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同方期刊数据库

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命名数据网络中带宽时延感知的拥塞控制机制

计算机科学与探索 2022年第5期16卷 1076-1086页

作者：曲大鹏张建坤吕国鑫高程希宋琪辽宁大学信息学院沈阳110036 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 辽宁大学经济学院沈阳110036

作为一种新型网络架构,命名数据网络(NDN)采用内容中心和无连接传输模式。NDN是内容请求者驱动,如果其所需内容较大,内容提供者将内容分片,并装入多个数据包返回。此时或者内容请求者持续发送等量兴趣包才能获取完整内容,传输延时过高;... 详细信息

作为一种新型网络架构,命名数据网络(NDN)采用内容中心和无连接传输模式。NDN是内容请求者驱动,如果其所需内容较大,内容提供者将内容分片,并装入多个数据包返回。此时或者内容请求者持续发送等量兴趣包才能获取完整内容,传输延时过高;或者内容提供者一次性将数据包全部返回,易造成丢包。因此,NDN不适用于AR/VR等大数据量且延迟敏感型应用。首先基于One-Interest-Multiple-Data传输模式,提出应用于内容提供者的瓶颈链路带宽时延感知的拥塞控制机制,内容提供者通过兴趣包收集的路径瓶颈带宽和时延信息计算拥塞窗口和数据发送速率,从而合理地发送数据包,内容请求者再据此继续发送兴趣包,最终以较短延时获取大数据量内容。并进一步提出缓存标记方法,通过标记路径中中间节点的缓存信息,使得各节点缓存内容可以有序传输,充分地利用了节点缓存,减少传输所需时间。最后,基于ndnSIM的实验结果表明,与传统和改进的拥塞控制机制相比,提出的机制在拥塞窗口、队列长度和数据传输速率等方面取得更好的性能,能够以更短的时间完成大数据量内容传输。而且在网络中存在丢包和中间节点存在缓存内容时,提出的机制均达到了更好的性能优势。

关键词：命名数据网络(NDN) 拥塞控制内容缓存传输模式瓶颈带宽

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网络拥塞控制方法综述

软件学报 2024年

作者：蒋万春李昊阳陈晗瑜王洁王建新阮昌长沙理工大学计算机与通信工程学院中南大学计算机学院

网络拥塞控制方法是决定网络传输性能的关键因素.近几年,网络不断普及、网络带宽不断增长、用户对网络性能的需求不断提升,为拥塞控制算法的设计带来挑战.为适应不同的网络环境,近期不少新颖的拥塞控制算法被研究者们提出来,极大地提升... 详细信息

网络拥塞控制方法是决定网络传输性能的关键因素.近几年,网络不断普及、网络带宽不断增长、用户对网络性能的需求不断提升,为拥塞控制算法的设计带来挑战.为适应不同的网络环境,近期不少新颖的拥塞控制算法被研究者们提出来,极大地提升网络的传输性能,改善用户体验.综述最新拥塞控制算法设计思想,将其分为预约调度式、直接测量式、基于机器学习式以及迭代探测式4大类,分别介绍相应的代表性拥塞控制算法,并进一步对各种拥塞控制思想方法的优缺点进行对比和分析,最后展望拥塞控制的未来发展方向,以启发该领域的研究.

关键词：拥塞控制网络环境吞吐量延时数据中心