基于排队时延和丢包率的拥塞控制
计算机网络网络性能指标
l速率即数据率(datarate)或比特率(bitrate)是计算机网络最重要地一个性能指标。
速率地单位是b/s,或kb/s,Mb/s,Gb/s等。
l比特（bit）是计算机数据量地单位,也是信息论使用地信息量地单位。
Bit来源于binarydigit,意思是一个"二进制数字",因此一个比特就是二进制数字地一个1或0。
l"带宽"(bandwidth)本来是指信号具有地频带宽度,单位是赫兹（或千赫,兆赫,吉赫等）。
l但在计算机网络,"带宽"指地是数字信道地"最高数据率",单位是"比特每秒",或b/s(bit/s)。
l一条通信链路地"频带宽度"越宽,其传输数据地"最高数据率"也越高。
l吞吐量/吞吐率(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道,接口）地数据量。
l吞吐量更经常地用于对现实世界地网络地一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
l受网络地带宽或网络地额定速率地限制。
l时延（Delay或Latency）是指数据或分组从网络（或链路）地一端传送到另一端所需要地时间。
时延有时也称为延迟或迟延。
l发送时延l传播时延l处理时延l排队时延l发送时延（传输时延）:主机或路由器将整个分组地所有比特发送到通信线路上所需要地时间。
l通常是以信道最高数据率发送数据,因此发送速率可替换为信道带宽。
发送时延=分组长度（比特）发送速率（比特/秒）l传播时延:电磁波在信道传播一定距离而花费地时间。
l传输速率（即发送速率）与信号在信道上地传播速率是完全不同地概念。
传播时延=信道长度（米）信号在信道上地传播速率（米/秒）7网络性能指标发送时延与传播时延地比较 分组发送时延s t t发送时延=分组长度（比特）发送速率（比特/秒）传播时延=信道长度（米）信号在信道上地传播速率（米/秒）传播时延A B8网络性能指标容易产生地错误概念 l 错误地概念:在高速链路（或高带宽链路）上,比特应当跑得更快l 对于高速网络链路,我们提高地仅仅是数据地发送速率而不是比特在链路上地传播速率。
基于排队时延和丢包率的拥塞控制
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Ｖｌ１ Ｎ Ｏ． ０． ３２ ９
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｅ ｔ ｏ ｉｓ＆ Ｉ ｆ ｒ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｃｒ ｎｃ ｏ Ｅｌ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ
Ｓｐ ． ０ ０ ｅ ｔ２ １
基于排队时延和丢包率的拥塞控制
谢 钧 俞 璐 金 凤林
２ ００ ） １０ ７ （ 解放军理工大学指挥 自动化 学院 南京
ｆ 解放 军理工大学通信 工程 学院 南京 ２ ０ ０ １ １０７
摘 要 ：作为拥塞度 量，排 队时延具有很 多优点 ，但仅利用排 队时延并不能完全避免丢包，而在链路缓存不足 出现
丢包时，排队时延 已不能有效反应 网络拥塞情况。该文提 出了一种基于排队时延和丢包率 的拥塞控制模型 ， 该模型 采用双模控制的方法 。在瓶颈链 路上有足够缓存时，模型利用 排队时延作为拥塞度量 ，使各 流获得稳定的动态性和 成 比例 公平性 。当瓶颈路 由器上 没有足够缓存不可避免要丢包时 ， 模型利用丢包 率作为拥塞度量，使各流仍能获得 与不丢包情况下相近 的流特性 。模型在两种模式的切换中保持稳定，实现平滑过渡 。 关键词 ：网络拥塞控制 ；拥塞度量；排 队时延 ；丢包率
Ｘｉ ｕ ｅ Ｊ ｎ Ｙｕ Ｌｕ② Ｊ ｎ Ｆｅ ｇ—ｉ ｉ ｎ ｌｎ
（ ｓｔｔ ｏ ｏ ｍａｄ ｕｏ ａｉ ， Ｌ ｎｖｒｉ ｃ ｎｅ ｎ ｅｈｏ ｇ， ａｊ ｇ １０ ７ Ｃ ｉａ Ｉ ｔｕｅ ｆＣ ｍ ｎ ｔ ｔ ｎ Ｐ Ａ Ｕ ｉｅ ｔ ｏ Ｓｉ ｃ ａｄＴｃｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ ００， ｈ ） ｎｉ Ａ ｍ ｏ ｓｙ ｆ ｅ ｏ ｎ２ ｎ （ ｓｔｔ Ｃ ｍｍ ｎ ａ ｏｓ ｎｉｅｒ ｇ Ｐ Ａ Ｕ ｉ ｒｉ ｉ ｃ ａ ｄＴｃｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ １０７ Ｃ ｉ ） Ｉ ｔｕｅ ｎ ｉ ｏ ｕｉ ｔ ｎ ｇ ｅｉ ， Ｌ ｎｖ ｓｙｏ Ｓ ｅ ｅ ｎ ｅｈｏ ｇ， ａｊ ｇ ００， ｈ ａ ｃｉ Ｅ ｎ ｎ ｅ ｔ ｆ ｃｎ ｏ ｎ２ ｎ
5G技术中的网络时延控制与丢包率优化
5G技术中的网络时延控制与丢包率优化随着移动通信技术的迅猛发展，5G的到来将带来前所未有的高速、低延迟和大容量的通信体验。
在5G网络中，网络时延和丢包率的控制与优化是至关重要的因素。
本文将讨论5G技术中网络时延控制和丢包率优化的相关问题，以及提出相应的解决方案。
网络时延的控制对于5G应用来说是至关重要的。
网络时延是指数据从发送端经过网络传输到接收端所需的时间。
5G技术要求实时性高，因此网络时延必须尽量降低。
网络时延主要包括传输时延、处理时延和排队时延。
传输时延是指数据从发送端到接收端所需的时间，受到物理传输方式的限制；处理时延和排队时延是指数据在节点中处理和排队所需的时间，受到网络拓扑结构的影响。
为了降低网络时延，可以采取以下措施：设计更高效的协议和算法。
5G技术中的协议和算法需要针对高速、低延迟的特点进行优化。
例如，使用更高效的压缩算法来减小传输时延，采用更快速的路由算法来减小处理时延等。
提高网络的带宽和容量。
5G网络需要具备更大的带宽和容量，以支持高速、大流量的数据传输。
通过增加网络资源和优化网络拓扑结构，可以提高网络的带宽和容量，从而减小排队时延。
丢包率的优化也是5G网络中的一个重要问题。
丢包率是指数据在传输过程中丢失的比例，丢包率高会导致数据传输的不稳定性和可靠性下降。
对于5G应用来说，稳定的数据传输是至关重要的。
要降低丢包率，可以采取以下措施：优化无线信道的质量。
无线信道的质量对丢包率有着直接的影响。
通过增加天线数量、改善天线布局和使用更优化的调制解调器等方法，可以提高无线信道的质量，减小丢包率。
采用前向纠错编码技术。
前向纠错编码技术可以在发送端将冗余信息添加到数据中，在接收端通过纠错算法恢复原始数据。
通过使用前向纠错编码技术，可以提高数据的可靠性和容错性，减小丢包率。
优化网络拥塞控制算法。
网络拥塞是导致丢包率增加的主要原因之一。
通过采用更智能的拥塞控制算法，可以及时调整发送速率，避免网络拥塞，减小丢包率。
基于排队技术的网络传输质量控制
Ｏｏ Ｓ机制通过对 网络资源的最优化使用 和管理使其尽可能满足 多 业 垮的需求 。针对差别服务模 型中的功
种 ｊ 的 映 射 关 系 。完 整 给 出 了一 个 大 型 域
能组 件 ， 细 论 述 了 利用 各 种 排 队 技术 的拥 塞 管理 策 略 的 和 Ｉ 先 级数 值 详 Ｐ优
代价 高 昂 ， 对 于接入 网瓶颈 和多 流量 汇 聚造成 而且
的局 部拥塞 目前 仍 无 法解 决 。Ｑｏ ｓ机 制 虽然 不 能
用来增 加 网络 带宽 ， 但是可 以通过 对 网络资 源 的管
理和最 优化使 用使其 尽可 能满足 多种业务 的需求 。
的支持 ， 实现 简单灵 活 ， 资源利 用率 高 ， 成为 目前 应
Ｄｉｆ ｒ ｎｔａ ｅ ｒ ｉｅ Ｅｉ ｆｅ ｅ ｉ ｔ ｄ Ｓｅ ｖ ｃ ） ｌ 。
方 面 ， 来越 多 的人 使用 网络 ， 得 网络通 信 资 源 越 使 的供需矛 盾 日益 凸显 。另一方 面 ， 们对 网络服 务 人 质与量 的个性化需 求不 断提 高 ， 望在 带宽 、 时 、 期 延 时延抖 动和丢 包率 等方 面获 得 一 定程 度 的服 务 质
量保证 ， 望 可 以根 据 用 户 类 型 提 供 有 差 别 的 服 期 务 。单独 采用增 加 带 宽 的方 式 解决 上 述 问 题往 往
其 中尽力 而 为服 务 网络 只 是按 数 据 包 到来 的 先 后顺序 处理 数据包 ， 而在 可靠 性 、 时 、 延 抖动 以及
吞吐量方 面不 提供任 何保证 ； 成服 务 中的应 用需 集
Ｃｌｓ Ｎｔ ｔ ＴＰ ９ ． ２ ａ ｓ ｍｌ￣ｒ ３ ３Ｏ
１ 引 言
时至今 日 Ｉ Ｐ网络 得到 了前所 未 有 的发展 。一
基于性能服务的高速网络运输层拥塞控制解决方案
关 键 词 ： 能 服 务 ；拥 塞 控 制 ；网 络 测 量 ；模 糊 推 理 ；时 间 尺 度 性 中图分类 号 ： Ｐ ９． ４ Ｔ ３ ３０ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９３ ４ （ ０ ２ ０ —２ ９０ １ ０ —４ ３ ２ １ ） ３０ ５ — ７
现行 Ｔ Ｐ拥 塞控 制采 用端 到端 的方 式 ， 求 端 Ｃ 要
收 藕 日期 ： ０ １０ — ７ ２ １ － １０ ．
系统 根据 分 组 的发 送 和接 收过 程 探 测 网 络 拥 塞 状 况 。 由于所在 位置 的局 限性 ， 系 统 可 利 用 的拥 塞 端 信 号 只有 丢包 和 时延 。丢包 是一 个 只包含 “ 塞” 拥 和 “ 未拥 塞” ２种 状 态 的二 元 信 号 量 ， 导 致 发 送 端 不 会 断增 大发送 窗 口直 至 路 由器 缓存 溢 出 ， 成 网络 振 造
ｐ ｏ ｏｓ ｄ ｆ ＣＰ ｎｄ ｒ ｐ ｅ ｏｒ Ｔ ａ Ｕ Ｄ Ｐ， ｔ ｅ ｗｏ ｄｏ ｉ ａ ｒ ｎｓ ｒ ｌ ｙ ｒ ｒ ｏｃ ｌ ． Ａ ｓ ａ ａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｔ ｅ， ｔ ｓ ｈ ｔ ｍ ｎ ｎｔ ｔ ａ ｐｏ ｔ ａ ｅ ｐ ｏｔ ｏ ｓ ｌ ｙ ｒ ｄ ｔ ｕｃ ｕｒ ｈｉ
Ｐｅｒｏｒ ａ ｃ ｅｒ ｉ ｅ ｂａ ｅ ｒ ｎ ｐ ｔｌ ｙ ｏ ｇ ｔ ｏ ｔｏｌｒ ｏｌｔｏ ｆ ｍ ｎ ｅ ｓ ｖ ｃ ｓ ｄ ｔａ ｓ ｏｒ ａ ｅｒ ｃ ｎ ｅｓ ｉ ｃ ｎ ｒ ｅｓ ｕ ｉ ｎ ｏｎ ｆ ｉ — ｐ ｅｄ ｎ ｗｏｒ ｓ ｏｒ ｈ ｇｈ ｓ ｅ ｅｔ ｋ
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ １ ７ ０３ ． 国 ６０ ２４ ） 作 者 简 介 ： 丽 华 （ ９ ６ ） 女 ， 士 ， 教 授 ； 究 方 向 ： 络 宋 １７一 ， 博 副 研 网 测 量 、 络 性 能 ； － ｉ： ｎ ｅ ａ ａ １６ ｃ ｍ． 网 Ｅｍａ ｍｉｎ ｈ ｈ ＠ ２ ． ｏ ｌ
实时视频传输中的网络拥塞控制与优化研究
实时视频传输中的网络拥塞控制与优化研究随着互联网的快速发展，实时视频传输已成为现代社会中普遍存在的一种通信方式。
然而，在网络拥塞的环境下，实时视频传输面临着诸多困难，如图像丢失、延迟增加以及视频质量下降等问题。
因此，网络拥塞的控制与优化对于保证实时视频传输的质量至关重要。
为了解决实时视频传输中的网络拥塞问题，研究者们提出了多种方法和技术。
其中，拥塞控制算法是确保实时视频传输高质量的重要手段。
基于TCP的拥塞控制算法是最常用的一种方法，在实时视频传输中也常被使用。
然而，TCP算法在实时视频传输中的性能受限，主要因为其设计初衷是面向数据通信，无法满足实时视频传输的严格延迟和带宽要求。
针对TCP算法的限制，研究者们提出了一系列改进的拥塞控制算法，如基于UDP的传输控制协议(TCP-Friendly Rate Control, TFRC)和流控制协议(SCTP-Friendly Rate Control, SFRC)等。
这些算法通过考虑实时视频传输的特性，并根据网络拥塞状况进行带宽的适应性调整，以实现更好的实时视频传输性能。
除了拥塞控制算法的改进，优化视频编码和传输协议也是提高实时视频传输质量的关键。
视频编码算法的优化可以减少视频数据的传输量，从而减少网络拥塞的可能性。
同时，传输协议的优化可以提高传输效率和稳定性，保证视频数据的实时传输。
例如，为了减少延迟，研究者们提出了快速传输(Fast Transmission)和自适应传输(Adaptive Transmission)等技术，这些技术通过减少冗余数据和选择合适的传输路径来提高实时视频传输的性能。
此外，优化网络拓扑结构和使用缓存技术也可以改善实时视频传输的性能。
通过优化网络拓扑结构，可以减少视频数据的传输跳数，降低延迟和丢包的可能性。
此外，通过合理使用缓存技术，可以减少网络拥塞对视频传输的影响，提高实时视频的质量。
例如，边缘缓存技术和P2P技术可以有效减少中心服务器的压力，提高实时视频传输的效率和稳定性。
计算机网络时延试题及答案
计算机网络时延试题及答案一、选择题1.网络时延是指数据从发送端到接收端所需的总时间，下列哪项不是构成网络时延的因素？A.传输时延B.处理时延C.传播时延D.排队时延答案：D2.下列关于传输时延和处理时延的描述，正确的是：A.传输时延是数据从发送端到接收端的物理传输所需的时间，处理时延是数据在网络节点进行处理所需的时间。
B.传输时延是数据在网络节点进行处理所需的时间，处理时延是数据从发送端到接收端的物理传输所需的时间。
C.传输时延是数据从发送端到接收端的途中造成的等待时间，处理时延是数据在接收端进行处理所需的时间。
D.传输时延是数据在发送端进行处理所需的时间，处理时延是数据从接收端到发送端的途中造成的等待时间。
答案：A3.传播时延是数据在传输过程中在网络中传播所需的时间，下列哪项不是影响传播时延的因素？A.传播速度B.传输距离C.网络拥塞程度D.传输带宽答案：D4.数据在网络节点排队等待处理所需的时间称为排队时延，下列哪项不是影响排队时延的因素？A.网络拥塞程度B.传输带宽C.网络节点处理速度D.数据包大小答案：B二、判断题1.传输时延和处理时延是网络中不可控制的时延因素，无法进行优化。
答案：错误2.传输时延主要取决于数据在链路中传输的距离和传输速率。
答案：正确3.传播时延是数据在网络中传输过程中被存储和处理的时间。
答案：错误4.排队时延是数据在网络节点排队等待处理所需的时间，会受到网络拥塞程度的影响。
答案：正确三、简答题1.请简要说明传输时延、处理时延、传播时延和排队时延的概念，并说明它们在网络中的作用。
传输时延是数据从发送端到接收端的物理传输所需的时间，取决于数据的大小和传输速率。
处理时延是数据在网络节点进行处理所需的时间，包括路由器的转发和处理能力等。
传播时延是数据在网络中传播所需的时间，取决于传播速度和传输距离。
排队时延是数据在网络节点排队等待处理所需的时间，受到网络拥塞程度的影响。
在网络中，传输时延和处理时延会影响数据的传输效率和响应时间，可以通过提高传输速率和优化网络节点的处理能力来减少时延。
bbr算法原理
bbr算法原理BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time）算法是一种由Google开发的网络拥塞控制算法，旨在优化网络传输性能。
该算法通过动态调整拥塞窗口大小和发送速率，以最大程度地利用网络带宽，并在网络拥塞时降低数据包丢失率。
下面是关于BBR算法原理的详细解释：## 1. 背景在传统的网络拥塞控制算法中，通常采用的是基于丢包的机制，即当网络拥塞时，数据包会被丢弃，发送方通过检测丢包来降低发送速率。
然而，这种机制并不总是能够充分利用网络带宽，尤其在高延迟的网络环境中效果不佳。
BBR算法的出现就是为了解决这一问题，通过更准确地估计网络的带宽和往返时间，实现更有效的拥塞控制。
## 2. 基本原理### 2.1 拥塞窗口控制BBR算法的核心是基于拥塞窗口的控制。
拥塞窗口是指在一个RTT （Round-Trip Time，往返时间）内发送的数据包数量。
BBR算法通过动态调整拥塞窗口的大小，以实现在不同网络条件下的最优性能。
### 2.2 带宽估计BBR算法通过监测网络中的数据包传输情况，估计网络的带宽。
它引入了“BtlBw”（Bottleneck Bandwidth，瓶颈带宽）这一概念，即网络中最瓶颈的链路的带宽。
通过准确估计瓶颈带宽，BBR算法可以更好地调整发送速率，以充分利用网络资源。
### 2.3 往返时间估计另一个关键的因素是往返时间的估计。
BBR算法使用RTT来计算数据包从发送到接收的往返时间，并根据此信息调整拥塞窗口。
这使得算法能够更灵活地适应不同网络延迟的情况。
### 2.4 拥塞信号BBR算法通过监测网络的拥塞信号来调整拥塞窗口。
拥塞信号包括数据包的丢失、延迟的增加等。
当检测到拥塞信号时，算法会相应地降低发送速率，以避免网络拥塞的进一步恶化。
## 3. BBR算法的工作过程BBR算法的工作过程可以总结为以下几个步骤：### 3.1 启动阶段在连接建立的初期，BBR算法会采用一个较小的拥塞窗口，逐渐增加发送速率，直到达到一个稳定的状态。
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模型
模型
• • • • N个流 丢包和排队服务策略对每个流都是公平的 丢包率、排队时延、传播时延都是相等的 丢包策略是弃尾
模型
模型
• 缓存足够的时候，尽可能的利用排队时延 作为拥塞度量的优点，尽量避免丢包。丢 包率为0。
模型
• 缓存不够时，丢包不可避免，应尽量减少 丢包率。所以采用丢包率较少的那种模式。 • FAST TCP的丢包率： • 修改后的Kelly的丢包率：
模型
模型
实验
• 网络拓扑结构
实验一
• 各流吞吐量随时间的变化
实验一
• 各流丢包率随时间的变化
实吐量随时间的变化
实验三
• 各流吞吐量随时间的变化
实验三
• 各流丢包率随时间的变化
实验四
• 各流吞吐量随时间的变化
实验四
• 各流丢包率随时间的变化
OUTLINE
• FAST TCP：基于排队时延的拥塞控制算法。 • 假定链路缓存有能力容纳所有流的冗余分 组，在平衡时每个流在链路缓存中保持一 定数目的冗余分组。 • 窗口递推公式：
OUTLINE
• Kelly：基于速率等式的拥塞控制模型。 • 速率调整公式：
OUTLINE
• 修改的Kelly模式 • 窗口递推公式：
基于排队时延和丢包率的拥塞 控制
OUTLINE
• 基于排队时延的拥塞控制模型 • 基于丢包率的拥塞控制模型 • 缺点：仅利用排队时延不能完全避免丢包， 一旦丢包，排队时延不再增长，此时利用 排队时延作为拥塞度量已不能有效控制发 送速率。 • 时延和丢包之间的相关性很弱
OUTLINE
• 基于丢包率和排队时延的拥塞控制模型 • 路由器有足够缓存的时候，尽可能的利用 排队时延作为拥塞度量的优点，尽量避免 丢包，使各流达到稳定的动态性和公平性。 路由器没有足够的缓存时，此时丢包率较 大，模型应该以丢包率为拥塞度量，使各 流仍能获得与不丢包情况下相近的流特性。 同时在模式切换时应保持稳定性。