In this paper, we propose a new active queue management (AQM) scheme by utilizing the predictability of the Internet traffic. The proposed scheme predicts future traffic input rate by using the auto-regressive (AR) time series model and determines the future congestion level by comparing the predicted input rate with the service rate. If the congestion is expected, the packet drop probability is dynamically adjusted to avoid the anticipated congestion level. Unlike the previous AQM schemes which use the queue length variation as the congestion measure, the proposed scheme uses the variation of the traffic input rate as the congestion measure. By predicting the network congestion level, the proposed scheme can adapt more rapidly to the changing network condition and stabilize the average queue length and its variation even if the traffic input level varies widely. Through ns-2 simulation study in varying network environments, we compare the performance among RED, Adaptive RED (ARED), REM, Predicted AQM (PAQM) and the proposed scheme in terms of average queue length and packet drop rate, and show that the proposed scheme is more adaptive to the varying network conditions and has shorter response time.
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2002.10e
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pp.181-183
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2002
현재의 인터넷 라우터는 Drop tail 방식으로 큐 안의 패킷을 관리한다. 따라서 네트워크 트래픽의 지수적인 증가로 인해 발생하는 혼잡 상황을 명시적으로 해결 한 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 IETF (Internet Engineering Task Force)에서는 RED(Random Early Detection)알고리즘과 같은 능동적인 큐 관리 알고리즘(AQM: Active Queue Algorithm)을 제시하였다. 하지만 RED 알고리즘은 네트워크 환경에 따른 매개 변수의 설정의 어려움을 가지고 있어 잘못된 매개변수 설정으로 인하여 네트워크 성능을 저하시키는 문제를 발생시키며 전체 망에 불안정한 혼잡제어를 야기 시킨다. 본 논문에서는 기존의 AQM를 개선한 SOQuM(Stabilized Operation of Queue Management) 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 기존의 방법과 시뮬레이션을 이용하여 비교하였다.
Random Early Detection (RED), one of the most well-known Active Queue Management (AQM), has been designed to substitute Tail Drop and is nowadays widely implemented in commercially available routers. RED algorithm provides high throughput and low delay as well as a solution of global synchronization. However RED is sensitive to parameters setting, so the performance of RED, significantly depends on the fixed parameters. To solve this problem, the Adaptive RED (ARED) algorithm is suggested by S. Floyd. But, ARED also uses fixed parameters like target-queue length; it is hard to respond to bursty traffic actively. In this paper, we proposed AQM algorithm based on the variation of current queue length in order to improve adaptability about burst traffic. We measured performance of proposed algorithm through a throughput, marking-drop rate and bias phenomenon. In experimentation, we raised a packet throughput as reduced packet drop rate, and we confirmed to reduce a bias phenomenon about bursty traffic.
In recent years, the user demands have increased for multimedia service of high quality over the broadband convergence network. These rising demands for high quality multimedia service led the popularization of various user terminals and large scale display equipments, which needs a variety type of QoS (Quality of Service). In order to support demands for QoS, numerous research projects are in progress both from the perspective of network as well as end system; For example, at the network perspective, QoS guaranteeing by improving of internet performance such as Active Queue Management, while at the end system perspective, SVC (Scalable Video Coding) encoding scheme to guarantee media quality. However, existing AQM algorithms have problems which do not guarantee QoS, because they did not consider the essential characteristics of video encoding schemes. In this paper, it is proposed to solve this problem by deploying the TS- AQM (Temporal Scalability Active Queue Management) which employs the differentiated packet dropping for dependency of the temporal level among the frames, based on SVC encoding characteristics by exploiting the TID (Temporal ID) field of the SVC NAL unit header. The proposed TS-AQM guarantees multimedia service quality through video decoding reliability for SVC streaming service, by differentiated packet dropping when congestion exists.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.37
no.7B
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pp.528-535
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2012
This paper proposes silence drop first(SDF) active buffer management algorithm to increase the voice capacity when silence suppression is used. This algorithm finds and drops silence packet rather than voice packet in the queue for resolving buffer overflow of queue. Simulations with voice codec of G.729A and G.711 are performed. By using proposed SDF algorithm, the voice capacity is increased by 84.21% with G.729A and 38.46% with G.711. Further more, SDF algorithm reduces the required link capacity and loosens the silence packet inter-arrival time limit to provide target voice quality compared with that of conventional algorithms.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.45
no.5
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pp.125-133
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2008
In this paper, we propose active queue management mechanism (Active-WRED) to guarantee quality of the high priority service class in multi-class traffic service environment. In congestion situation, this mechanism increases drop probability of low priority traffic and reduces the drop probability of the high priority traffic, therefore it can improve the quality of the high priority service. In order to analyze the performance of our mechanism we introduce the stochastic analysis of a discrete-time queueing systems for the performance evaluation of the Active Queue Management (AQM) based congestion control mechanism called Weighted Random Early Detection (WRED) using a two-state Markov-Modulated Bernoulli arrival process (MMBP-2) as the traffic source. A two-dimensional discrete-time Harkov chain is introduced to model the Active-WRED mechanism for two traffic classes (Guaranteed Service and Best Effort Service) where each dimension corresponds to a traffic class with its own parameters.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.3
no.6
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pp.575-596
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2009
Facing limited network resources such as bandwidth and processing capability, the Internet will have congestion from time to time. In this paper, we propose a scheme to maximize the total utility offered by the network to the end user during congested times. We believe the only way to achieve our goal is to make the scheme application-aware, that is, to take advantage of the characteristics of the application. To make our scheme scalable, it is designed to be class-based. Traffic from applications with similar characteristics is classified into the same class. We adopted the RED queue management mechanism to adaptively control the traffic belonging to the same class. To achieve the optimal utility, the traffic belonging to different classes should be controlled differently. By adjusting link bandwidth assignments of different classes, the scheme can achieve the goal and adapt to the changes of dynamical incoming traffic. We use the control theoretical approach to analyze our scheme. In this paper, we focus on optimizing the control on two types of traffic flows: TCP and Simple UDP (SUDP, modeling audio or video applications based on UDP). We derive the differential equations to model the dynamics of SUDP traffic flows and drive stability conditions for the system with both SUDP and TCP traffic flows. In our study, we also find analytical results on the TCP traffic stable point are not accurate, so we derived new formulas on the TCP traffic stable point. We verified the proposed scheme with extensive NS2 simulations.
In this paper, we propose the design of active queue management (AQM) control system using the self-recurrent wavelet neural network (SRWNN). By regulating the queue length close to reference value, AQM can control the congestions in TCP network. The SRWNN is designed to perform as a feedback controller for TCP dynamics. The parameters of network are tunes to minimize the difference between the queue length of TCP dynamic model and the output of SRWNN using gradient-descent method. We evaluate the performances of the proposed AQM approach through computer simulations.
With the recent rapid progress of Internet, the higher speed network is needed to support the exploration of ambient information from text-based to multimedia-based information. Also, demands for additional Layer 3 routing technique, such as Network Address Translator (NAT) and Firewall, are required to solve a limitation of a current Internet address space and to protect the interior network from the exterior network. However, current router-based algorithms do not provide mechanisms to solve the congestion and fairness problems, while supporting the multimedia services and satisfying the user requirements. In this paper, to solve these problems, a new active queue management, called MFRED (Multiple Fairness RED) algorithm, is proposed. This algorithm can efficiently reduce the congestion in a router or gateway based on the Layer 3 routing technique, such as NAT. This algorithm can improve the fairness among TCP-like flows and unresponsive flows. It also works well in fairly protecting congestion-sensitive flows, i.e. fragile TCP, from congestion-insensitive or congestion-causing flows, i.e. robust TCP.
In this letter, we propose a new online buffer management algorithm to simultaneously provide diverse multimedia traffic services and enhance network performance. Our online approach exhibits dynamic adaptability and responsiveness to the current traffic conditions in multimedia networks. This approach can provide high buffer utilization and thereby improve packet loss performance at the time of congestion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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