拥塞避免
5.8.4 拥塞避免
?思路：让拥塞窗口 cwnd 缓慢地增大，即每经过一个往返时间 RTT 就把发送方的拥塞窗口 cwnd 加 1，而不是加倍，使拥塞窗口 cwnd 按线性规律缓慢增长。
?因此在拥塞避免阶段就有“加法增大” (Additive Increase) 的特点。这表明在拥塞避免阶段，拥塞窗口 cwnd 按线性规律缓慢增长，比慢开始算法的拥塞窗口增长速率缓慢得多。
当网络出现拥塞时
?无论在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（重传定时器超时）：
?ssthresh = max(cwnd/2，2)
?cwnd = 1
?执行慢开始算法
?这样做的目的就是要迅速减少主机发送到网络中的分组数，使得发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的分组处理完毕。
当 TCP 连接进行初始化时，将拥塞窗口置为 1。图中的窗口单位不使用字节而使用报文段。 慢开始门限的初始值设置为 16 个报文段，即 ssthresh = 16。
超时
2
4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0
4
8
12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
慢开始
慢开始
超时
2
4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0
4
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16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
慢开始
慢开始
发送端的发送窗口不能超过拥塞窗口 cwnd 和接收端窗口 rwnd 中的最小值。我们假定接收端窗口足够大，因此现在发送窗口的数值等于拥塞窗口的数值。
在执行慢开始算法时，拥塞窗口 cwnd=1，发送第一个报文段。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
4
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
发送方每收到一个对新报文段的确认 ACK ，就把拥塞窗口值加 1，然后开始下一轮的传输（请注意，横坐标是传输轮次，不是时间）。因此拥塞窗口 cwnd 随着传输轮次按指数规律增长。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
发送方每收到一个对新报文段的确认 ACK ，就把拥塞窗口值加 1，然后开始下一轮的传输（请注意，横坐标是传输轮次，不是时间）。因此拥塞窗口 cwnd 随着传输轮次按指数规律增长。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
发送方每收到一个对新报文段的确认 ACK ，就把拥塞窗口值加 1，然后开始下一轮的传输（请注意，横坐标是传输轮次，不是时间）。因此拥塞窗口 cwnd 随着传输轮次按指数规律增长。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
当拥塞窗口 cwnd 增长到慢开始门限值s sthresh 时（图中的点?，此时拥塞窗口cwnd = 16），就改为执行拥塞避免算法，拥塞窗口按线性规律增长。
必须强调指出
?“拥塞避免”并非指完全能够避免了拥塞。利用以上的措施要完全避免网络拥塞还是不可能的。
?“拥塞避免”是说在拥塞避免阶段把拥塞窗口控制为按线性规律增长，使网络比较不容易出现拥塞。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
当拥塞窗口 cwnd = 24 时，网络出现了超时（图中的点?），发送方判断为网络拥塞。于是调整门限值 ssthresh = cwnd / 2 = 12，同时设置拥塞窗口 cwnd = 1，进入慢开始阶段。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
当拥塞窗口 cwnd = 24 时，网络出现了超时（图中的点?），发送方判断为网络拥塞。于是调整门限值 ssthresh = cwnd / 2 = 12，同时设置拥塞窗口 cwnd = 1，进入慢开始阶段。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
按照慢开始算法，发送方每收到一个对新报文段的确认ACK ，就把拥塞窗口值加1。
当拥塞窗口cwnd = ssthresh = 12时（图中的点?，这是新的ssthresh 值），改为执行拥塞避免算法，拥塞窗口按线性规律增大。
超时
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 0 0
8 12
16 20
24
传输轮次
拥塞窗口 cwnd
3-ACK TCP Reno
版本
ssthresh 的初始值
?
? ?
? ?
4
当拥塞窗口cwnd = 16时（图中的点?），出现了一个新的情况，就是发送方一连收到 3 个对同一个报文段的重复确认（图中记为3-ACK ）。发送方改为执行快重传和快恢复算法。
TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究(毕业论文)
毕业设计(论文) TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究 院别数学与统计学院 专业名称信息与计算科学 班级学号 学生姓名 指导教师 年月日
TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究 摘要 计算机网络技术是当今发展最迅速的计算机技术之一，而保证网络稳定可靠运行的关键是计算机网络协议。TCP协议作为网络协议中的核心协议之一，其重要性更是不言而喻，因而对于该协议的研究与完善是促进网络发展的重要手段之一。 随着互联网规模和互联网应用的快速增长，网络拥塞和数据冲突问题已引起人们密切的关注。拥塞控制与流量控制技术针对网络中的拥塞和数据冲突而成为网络领域的核心技术。其中流量控制的对象是接收端，目的是使发送端的发送速率不超过接收端的接收能力；拥塞控制的对象是网络环境，目的是使负载不超过网络的传送能力。 TCP的流量控制主要依赖于滑动窗口，通过流量约束，减少接收端出的数据流失，提高发送效率，充分利用接收端资源。 TCP的拥塞控制主要原理依赖于一个拥塞窗口(cwnd)来控制，窗口值的大小就代表能够发送出去的但还没有收到ACK的最大数据报文段，显然窗口越大那么数据发送的速度也就越快，但是也就越可能使得网络出现拥塞，如果窗口值为1，那么就简化为一个停等协议，每发送一个数据，都要等到对方的确认才能发送第二个数据包，显然数据传输效率低下。TCP拥塞控制算法就是要在这两者之间权衡，选取最的cwnd值，从而使得网络吞吐量最大化且不产生拥塞。 本文首先对TCP协议的发展做了简要的概述，然后分析了TCP协议的报文段格式和结构，TCP的数据传输过程，接着讨论了TCP的流量控制机制，最后针对TCP 的重点部分拥塞控制进行了分析，讨论了几个TCP拥塞控制算法。 关键词：TCP协议，流量控制，拥塞控制
机器学习中常见的几种优化方法
机器学习中常见的几种优化方法 阅读目录 1. 梯度下降法（Gradient Descent） 2. 牛顿法和拟牛顿法（Newton's method & Quasi-Newton Methods） 3. 共轭梯度法（Conjugate Gradient） 4. 启发式优化方法 5. 解决约束优化问题——拉格朗日乘数法 我们每个人都会在我们的生活或者工作中遇到各种各样的最优化问题，比如每个企业和个人都要考虑的一个问题“在一定成本下，如何使利润最大化”等。最优化方法是一种数学方法，它是研究在给定约束之下如何寻求某些因素(的量)，以使某一(或某些)指标达到最优的一些学科的总称。随着学习的深入，博主越来越发现最优化方法的重要性，学习和工作中遇到的大多问题都可以建模成一种最优化模型进行求解，比如我们现在学习的机器学习算法，大部分的机器学习算法的本质都是建立优化模型，通过最优化方法对目标函数（或损失函数）进行优化，从而训练出最好的模型。常见的最优化方法有梯度下降法、牛顿法和拟牛顿法、共轭梯
度法等等。 回到顶部 1. 梯度下降法（Gradient Descent） 梯度下降法是最早最简单，也是最为常用的最优化方法。梯度下降法实现简单，当目标函数是凸函数时，梯度下降法的解是全局解。一般情况下，其解不保证是全局最优解，梯度下降法的速度也未必是最快的。梯度下降法的优化思想是用当前位置负梯度方向作为搜索方向，因为该方向为当前位置的最快下降方向，所以也被称为是”最速下降法“。最速下 降法越接近目标值，步长越小，前进越慢。梯度下降法的搜索迭代示意图如下图所示： 牛顿法的缺点： （1）靠近极小值时收敛速度减慢，如下图所示； （2）直线搜索时可能会产生一些问题； （3）可能会“之字形”地下降。 从上图可以看出，梯度下降法在接近最优解的区域收敛速度明显变慢，利用梯度下降法求解需要很多次的迭代。 在机器学习中，基于基本的梯度下降法发展了两种梯度下降方法，分别为随机梯度下降法和批量梯度下降法。
TCP拥塞控制算法性能比较-Read
TCP拥塞控制算法性能比较 一、NS2仿真 1.仿真实验的网络结构图 如图所示0、1、2为源节点，3为路由器，4为目的节点。源节点0、1、2为TCP代理节点，频宽为8Mbps，传递延迟时间为0.1ms，仿真时使用FTP流量。路由器的队列管理机制使用DropTail，频宽为0.8Mbps，传递延迟为100ms。在这个实验中建立3条TCP数据流，0和4、1和4、2和4。在OTCL编码中，代理节点的协议代理分别设置为TCP/Reno、TCP/Newreno、TCP/Sack1和tcp/Vegas，来模拟这四种算法。 二、模拟结果与算法分析比较 1、模拟拥塞控制四种算法的cwnd变换图：
2、TCP拥塞控制的四个阶段 这是TCP拥塞控制的核心，也体现了TCP拥塞控制的基本思想，它分为启动阶段，拥塞避免，快速重传和快速恢复阶段。 (1) 启动阶段 当连接刚建立或在发生一次超时的情况下，进入慢启动阶段。 一个新的TCP连接建立后，cwnd被初始化为1，源端只被允许发送一个报文段。当发出的报文收到接受端的ACK确认后，cwnd加1，即增加一个报文段发送。在这个阶段中，cwnd随RTT呈指数增长。 采用慢启动方法，可以防止TCP在启动一个新的连接时发送过多的数据而造成数据丢失和网络拥塞，同时，由于cwnd实际上以指数规律增长也就避免了单纯的AIMD算法造成的吞吐量增加过慢的问题。 cwnd的无限增长必将引起网络拥塞，于是引入一个状态变量：慢启动阈值ssthresh。 当cwnd
网络优化常用方法及相关软件和参数
网络优化常用方法及相关软件和参数 网络优化的工作流程具体包括五个方面：系统信息收集，数据分析及处理，制定网络优化方案，系统调整，调整网络优化方案。 常用的优化方法有话务统计分析法、信令跟踪分析法及路测分析法。在实际优化中，常将三种方法结合起来用，以分析OMC_R话务统计报告，并辅以信令仪表K1205进行A接口或Abis接口跟踪分析和路测仪表Agilent 64XX进行路测分析，是进行网络优化常用的有效手段。 1话统计分析法 主要是用ALCATEL研发地OMC_RPROJ3.x.x工作平台话务统计工具来收集的无线话务报告数据和在OMC_R上收集的系统硬件告警信息和收集的参数分类处理，便于分析网络。 1.1OMC_RPROJ3.XX工作平台介绍 通过OMC_RPRJ3.X.X工作平台导出的话务统计报告中的各项指标(呼叫成功率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话次数、干扰、掉话率及阻塞率等)，可以了解到无线基站中存在的坏小区、话务分布及变化情况，从而发现异常，并结合信令跟踪及路测手段，分析出网络逻辑或物理参数设置的不合理、网络结构的不合理、话务量不均、频率干扰及硬件故障等情况。 OMC_RPRJ3.X.X工作平台导出Excel后的话务统计报告中的各项指标如以下各图：
180报告表 180 counter是整个网络小区间的切换数据。 CI_S－原小区CI LAC_S－原小区LAC CI_T－目标小区CI LAC_T－目标小区LAC C400－切换请求次数 C401－切换应答次数 C402－切换成功次数 C402_C400－切换成功率 180counter统计中可检查出切换异常的小区，结合信令和OMC_R上的观察，查找出问题的原因（参数，硬件，时钟是否准确等）。
TCP拥塞控制算法比较
TCP拥塞控制算法比较 TCP发展到现在已经形成了TCP Tahoe、TCP Reno、TCP NewReno、SACK、Vegas等不同版本，这些算法各有利弊。 Tahoe算法是TCP的早期版本。它的核心思想是：让cwnd以指数增长方式迅速逼近可 用信道容量，然后慢慢接近均衡。它包括了3个基本的拥塞控制算法：慢启动、拥塞避免、快速重传。Tahoe的缺点体现在快速重传后转向慢启动算法，这样不能有效的利用网络带宽并且还引入较大的延时。 Reno算法是针对Tahoe算法的不足而做的改进。改进主要有两方面：一是对于收到连 续3个重复的ACK确认，算法不经过慢启动，而直接进入拥塞避免阶段；二是增加了快速重传和快速恢复机制。Reno算法以其简单、有效和鲁棒性成为TCP源算法的主流，被广泛的 采用。但它不能有效的处理多个报文分组从同一发送窗口中丢失的情况。 NewReno对Reno中快速恢复算法进行了补充，它考虑了一个发送窗口内多个报文分组 同时丢失的情况。Reno算法中，发送方收到一个不重复的应答后就退出快速恢复，而NewReno 中，只有当所有的报文分组都被应答后才退出快速恢复状态。NewReno的实现只要修改TCP 发送端的实现代码，实现简单。 SACK算法也针对一个窗口内多个报文分组丢失的情况而对Reno算法进行改进：SACK 定义了一个变量pipe来表示出现在路由器上报文分组的估计数量，接收方TCP发送SACK 分组来通知发送方的接收状况，这样源端就能准确的知道哪些报文分组被正确的传到接收端，从而避免不必要的重传，提高网络吞吐量。但SACK算法的实现需要修改TCP发送端和接收端的实现代码，增加了TCP的复杂性，因此不易大规模的应用。 Vegas与上述的算法不同，它是以RTT的变化作为拥塞信号，调节源端的发送速率。通过监测RTT的变化来改变cwnd的大小。由于Vegas采用RTT的改变来判断网络的可用带宽，能较好的预测网络带宽的使用情况，其公平性、效率都较好。但是，由于Vegas与其它算法在竞争带宽方面存在不公平现象，因此未能在因特网中普遍采用，还需要继续改进。
常见拥塞的优化方法
常见小区拥塞的优化方法
内容简介 在本文中，主要从出现TCH信道拥塞可能的原因入手， 提出一些解决TCH信道拥塞的方法和思路，以供大家参 考。 文档更新、审核记录
目录 一.存在均衡话务的可能 (5) 二.存在硬件问题的可能 (15) 三.存在需要扩容的可能； (16) 四.存在TCH和SD资源分配问题 (16)
前言 我们在谈到网络拥塞时，常常是指信令信道拥塞以及话务信道拥塞。其中话务信道拥塞也就是我们常说的TCH信道拥塞，发生在用户在申请网络服务信令交互之后，一般进行用户的真正话音要由TCH信道承载，TCH信道的分配也称指配过程。出现TCH信道拥塞是说：在指配过程中，如果网络没有可用的TCH信道来分给手机，则系统计一次TCH分配失败。在本文中，主要从出现TCH信道拥塞可能的原因入手，提出一些解决TCH信道拥塞的方法和思路，以供大家参考。
一.存在均衡话务的可能 存在覆盖均衡的可能是指：通过实际现场对出现拥塞的小区及其邻区的覆盖范围测试，或者在OMC上对出现拥塞的小区及其邻区做切换统计观察后，统计它们的TA大小分布，分析得出本小区的实际覆盖范围过大，而周边没有拥塞现象的小区覆盖过小，而没有充分吸收拥塞小区的话务量。此处的有话务均衡的可能是指：出现拥塞的小区其TCH拥塞率较高，但是，其SDCCH却不存在拥塞的情况，也即该小区在TCH与SDCCH资源的配置方面做得不合理。 若出现TCH信道拥塞，分析得出基站的覆盖与周边基站的覆盖没有合理地进行控制，或者TCH的拥塞率与SDCCH的拥塞率不均衡，则可以采用以下的方法进行处理：采用多种方法调整本基站与周边基站的覆盖范围；均衡拥塞基站与周边基站的话务量；对TCH与SDCCH不均衡的情况予以调整。 （1）调整本基站和邻区的发射功率等参数来收缩基站覆盖在基站拥塞情况不均衡的情况下，例如：本小区很忙，而相邻的小区却很闲，则通过调整本小区的发射功率等参数等可以有效收缩本小区的覆盖范围，同时适当调整邻区的参数来提高其覆盖，吸收话务。 相关的调整有： 1、调整基站的发射功率。BSPWRB是基站在BCCH信道上的发射功
慢开始和拥塞避免
1.引言 计算机网络中的带宽、交换结点中的缓存和处理机等，都是网络的资源。在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就会变坏。这种情况就叫做拥塞。 拥塞控制就是防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制是一个全局性的过程，和流量控制不同，流量控制指点对点通信量的控制。 2.慢开始与拥塞避免 发送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd（congestion window）的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口，另外考虑到接受方的接收能力，发送窗口可能小于拥塞窗口。 慢开始算法的思路就是，不要一开始就发送大量的数据，先探测一下网络的拥塞程度，也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小。 这里用报文段的个数的拥塞窗口大小举例说明慢开始算法，实时拥塞窗口大小是以字节为单位的。如下图：
当然收到单个确认但此确认多个数据报的时候就加相应的数值。所以一次传输轮次之后拥塞窗口就加倍。这就是乘法增长，和后面的拥塞避免算法的加法增长比较。 为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞，还需设置一个慢开始门限ssthresh状态变量。ssthresh的用法如下： 当cwnd
常用最优化方法评价准则
常用无约束最优化方法评价准则 方法算法特点适用条件 最速下降法属于间接法之一。方法简便，但要计算一阶偏导 数，可靠性较好，能稳定地使函数下降，但收敛 速度较慢，尤其在极点值附近更为严重 适用于精度要求不高或用于对 复杂函数寻找一个好的初始 点。 Newton法属于间接法之一。需计算一、二阶偏导数和Hesse 矩阵的逆矩阵，准备工作量大，算法复杂，占用 内存量大。此法具有二次收敛性，在一定条件下 其收敛速度快，要求迭代点的Hesse矩阵必须非 奇异且定型（正定或负定）。对初始点要求较高， 可靠性较差。 目标函数存在一阶\二阶偏导 数，且维数不宜太高。 共轭方向法属于间接法之一。具有可靠性好，占用内存少， 收敛速度快的特点。 适用于维数较高的目标函数。 变尺度法属于间接法之一。具有二次收敛性，收敛速度快。 可靠性较好，只需计算一阶偏导数。对初始点要 求不高，优于Newton法。因此，目前认为此法是 最有效的方法之一，但需内存量大。对维数太高 的问题不太适宜。 适用维数较高的目标函数 （n=10～50）且具有一阶偏导 数。 坐标轮换法最简单的直接法之一。只需计算函数值，无需求 导，使用时准备工作量少。占用内存少。但计算 效率低，可靠性差。 用于维数较低（n<5）或目标函 数不易求导的情况。 单纯形法此法简单，直观，属直接法之一。上机计算过程 中占用内存少，规则单纯形法终止条件简单，而 不规则单纯形法终止条件复杂，应注意选择，才 可能保证计算的可靠性。 可用于维数较高的目标函数。
常用约束最优化方法评价标准 方法算法特点适用条件 外点法将约束优化问题转化为一系列无约束优化问题。 初始点可以任选，罚因子应取为单调递增数列。 初始罚因子及递增系数应取适当较大值。 可用于求解含有等式约束或不等 式约束的中等维数的约束最优化 问题。 内点法将约束优化问题转化为一系列无约束优化问题。 初始点应取为严格满足各个不等式约束的内点， 障碍因子应取为单调递减的正数序列。初始障碍 因子选择恰当与否对收敛速度和求解成败有较大 影响。 可用于求解只含有不等式约束的 中等维数约束优化问题。 混合罚函数法将约束优化问题转化为一系列无约束优化问题， 用内点形式的混合罚函数时，初始点及障碍因子 的取法同上；用外点形式的混合罚函数时，初始 点可任选，罚因子取法同外点法相同。 可用于求解既有等式约束又有不 等式约束的中等维数的约束化问 题。 约束坐标轮换法由可行点出发，分别沿各坐标轴方向以加步探索 法进行搜索，使每个搜索点在可行域内，且使目 标函数值下降。 可用于求解只含有不等式约束， 且维数较低（n<5），目标函数的 二次性较强的优化问题。 复合形法在可行域内构造一个具有n个顶点的复合形，然 后对复合形进行映射变化，逐次去掉目标函数值 最大的顶点。 可用于求解含不等式约束和边界 约束的低维优化问题。
TCP拥塞控制分析
TCP 拥塞控制分析 摘要：随着计算机网络的飞速发展，网络用户数量急剧增加，Internet 在各个领域也发挥越来越重要的作用，但随着其流量的急剧增加，由此引发的网络拥塞已经成为制约网络发展和应用的瓶颈问题。拥塞容易造成传输延迟和吞吐量等性能指标的下降，严重影响带宽、缓存等网络资源的利用率。TCP 作为应用最广泛的传输协议，它的拥塞控制已经成为其成功的关键。本文针对这一现象对TCP 性能及拥塞控制进行研究，我们将简单探讨网络拥塞出现的原因，着重介绍TCP 拥塞控制的原理并分析四个TCP 拥塞控制算法，最后论述TCP 拥塞控制所面临的问题，根据此提出进一步的研究方向。 关键词：TCP 拥塞、拥塞控制、TCP Tahoe 、TCP Reno 、TCP SACK 、TCP Vegas 1. 拥塞产生的原因 拥塞是一种持续过载的网络状态，此时用户对网络资源（包括链路带宽，存储空间和处理器的处理能力等）的需求超过了其固有的容量。拥塞导致的直接结果就是分组丢失率增加，端到端延时加大，甚至有可能使整个系统发生崩溃。 网络产生拥塞的根本原因在于用户或端系统提供给网络的负载大于网络资源容量和处理能力，即网络提供的资源不足以满足用户的需求，这些资源包括缓存空间、链路带宽容量和中间结点的处理能力等，使其产生数据包时延增加、丢弃概率增大、上层应用系统性能显著下降等典型现象。拥塞产生的直接原因有三点： （1）存储空间不足。缓存的容量不够大，当缓存已经装满，没有空闲的空间时就只能将新到达的分组丢弃。 （2）带宽容量不足，低速链路对高速数据流的输入也会产生拥塞。任何信道带宽最大值为()N +B =S C 1log 2(N 为信道噪声平均功率，S 为信源平均功率，B 为信道带宽) [1]。 要求所有信源发送的速率R 必须小于等于信道容量C 。 （3）处理器处理能力弱，速度慢。低速链路对高速CPU 也会产生拥塞。 要避免拥塞的发生，必须对链路带宽、路由器处理速度和存储容量等问题予以考虑，尽可能使系统的各个部分相互匹配。但由于网络流量分布的不均衡性，随着用户数量和
拥塞专题
拥塞专题 拥塞是网络优化中常见的问题，也是网优必须首先解决的问题. 拥塞包括两方面的内容：话务拥塞及信令拥塞。 一、拥塞的负作用及其影响当网络出现拥塞时，它对网络产生如下的影响： A 直接导致话务的流失，影响运营商的收入； B 除拥塞小区的用户呼叫困难外，同时影响其所在的相邻小区，主要是切换； C 系统拥塞时往往带来其它的影响，如掉话次数增多，切换成功率低等。 二、拥塞的产生的原因： 1.TCH完好率不足。 2.TCH在全部完好的情况下，数量不足。 3.切换不正常。 4.过覆盖或者功率过大。 5.参数调整不合理。 三、拥塞的处理： 1 、TCH 出现拥塞如果相邻小区的TCH 的都出现拥塞，则只有通过增加载频、基站或微蜂窝，吸收高话务量，从而达到降低拥塞的目的。如果相邻小区未出现拥塞，则可采取话务均衡的办法。 话务均衡： 1.1 调整天线包括增大天线倾角和降低天线高度，缩小小区的覆盖范围，让相邻小区分担更多的话务，达到降低本小区负载的目的。天线倾角受天线本身特性限制，调整范围有一定限制。天线倾角过大, 波瓣形状发生畸变,容易产生越区覆盖，引入频率干扰和错误的切换。所以在调整天线时定要结合路测来进行，使天线高度，下倾角和覆盖区域都达到一个理想的值。 1.2 调整小区选择参数空闲模式下，移动台根据 C1 或 C2 判断自己归属于哪一个服务小区。C1和C2 的计算公式如下： C2=C1+CRO （PT=0，现网均设置为0） C2=C1-CRO （PT=31） 小区重选参数 C2 移动台选择小区后，在各种条件不发生重大变化的情况下，移动台将停留在所选的小区中，同时移动台开始测量邻近小区的 BCCH 载频的信号电平，记录其中信号电平最大的6个相邻小区，并从中提取出每个相邻小区的各类系统消息和控制信息。在满足一定的条件时移动台将从当前停留的小区转移到另一个小区，这个过程称为小区重选。所谓一定的条件包含多方面的因素，如小区的优先级、小区是否被禁止接入等等。其中有一个重要的因素是无线信道的质量，当邻区的信号质量超过本区时会引起小区重选。小区重选时采用的信道质量标准为参数 C2，若移动台计算某邻区（与当前小区位于同一位置区）的 C2 值超过移动台当前停留小区的C2值，且维持 5 秒钟以上，则移动台将启动小区重选而进入该小区。若移动台测量到一个与当前小区不在同一个位置区的小区，其计算得到的 C2值超过当前小区 C2值与小区重选滞后参数的和，且维持 5 秒钟以上，则移动台将启动小区重选而进入该小区。但必须注意，每次由参数 C2 引起的小区重选至少间隔 15 秒，这是为了避免移动台频繁的小区重选过程。 一般情况下，可以设置 PT 为 31，因此C2 的数值等于 C1 减 CRO，因此对应于该小区的 C2 值被人为地降低，从而使移动台以该小区作为重选的可能性
常用无约束最优化方法(一)
项目三 常用无约束最优化方法（一） [实验目的] 编写最速下降法、Newton 法（修正Newton 法）的程序。 [实验学时] 2学时 [实验准备] 1．掌握最速下降法的思想及迭代步骤。 2．掌握Newton 法的思想及迭代步骤； 3．掌握修正Newton 法的思想及迭代步骤。 [实验内容及步骤] 编程解决以下问题：【选作一个】 1．用最速下降法求 22120min ()25[22]0.01T f X x x X ε=+==，，，． 2．用Newton 法求 22121212min ()60104f X x x x x x x =--++-， 初始点 0[00]0.01T X ε==，，． 最速下降法 Matlab 程序： clc;clear; syms x1 x2; X=[x1,x2]; fx=X(1)^2+X(2)^2-4*X(1)-6*X(2)+17; fxd1=[diff(fx,x1) diff(fx,x2)]; x=[2 3]; g=0; e=0.0005; a=1; fan=subs(fxd1,[x1 x2],[x(1) x(2)]); g=0; for i=1:length(fan) g=g+fan(i)^2; end g=sqrt(g); step=0; while g>e step=step+1; dk=-fan; %点x(k)处的搜索步长
ak=((2*x(1)-4)*dk(1)+(2*x(2)-6)*dk(2))/(dk(1)*dk(2)-2*dk(1)^2-2*dk(2)^2); xu=x+ak*dk; x=xu; %输出结果 optim_fx=subs(fx,[x1 x2],[x(1) x(2)]); fprintf(' x=[ %d %d ] optim_fx=%d\n',x(1),x(2),optim_fx); %计算目标函数点x(k+1)处一阶导数值 fan=subs(fxd1,[x1 x2],[x(1) x(2)]); g=0; for i=1:length(fan) g=g+fan(i)^2; end g=sqrt(g); end %输出结果 optim_fx=subs(fx,[x1 x2],[x(1) x(2)]); fprintf('\n最速下降法\n结果：\n x=[ %d %d ] optim_fx=%d\n',x(1),x(2),optim_fx); c++程序 #include
程序员面试必考题(十八)--TCP的拥塞控制机制
拥塞控制（congestion control)是TCP协议的一项重要功能，TCP 的拥塞控制机制是从端到端的角度，推测网络是否发生拥塞，如果推断网络发生拥塞，则立即将数据发送速率降下来，以便缓解网络拥塞。TCP的拥塞控制采用的是窗口机制，通过调节窗口的大小实现对数据发送速率的调整。TCP的发送端维持一个称为拥塞窗口cwnd的变量，单位为字节，用于表示在未收到接收端确认的情况下，可以连续发送的数据字节数。cwnd的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地发生变化。拥塞窗口调整的原则是：只要网络没有出现拥塞，就可以增大拥塞窗口，以便将更多的数据发送出去，相当于提高发送速率；一旦网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，减少注入网络的数据量，从而缓解网络的拥塞。 发送端判断网络发生拥塞的依据是：发送端设置一个重传计时器RTO，对于某个已发出的数据报文段，如果在RTO计时到期后，还没有收到来自接收端的确认，则认为此时网络发生了拥塞。 TCP的拥塞控制算法包括了慢启动（slow start）、拥塞避免（congestion avoidance）、快速重传（fast retransmit）和快速恢复（fast recovery）四部分。 慢启动算法作用在TCP数据传输的开始阶段，当主机开始发送数据时，因为不知道网络中的负荷情况，如果立即发送大量的数据，有可能会引起网络的拥塞。因此，TCP采用试探的方法，逐渐增大拥塞窗
口。通常在刚开始发送数据报文段时，先将拥塞窗口cwnd设置为一个TCP最大段长度MSS的值。而在每收到一个数据报文段的确认后，cwnd就增加一个MSS的数值。这样就可以逐渐增大发送端的拥塞窗口，使数据注入网络的速率比较合理。如果定义从发送端发出一个数据报文段到收到这个数据报文段的确认的时间间隔为往返时间RTT，则在慢启动阶段，每经过一个RTT，cwnd的值就加倍。 为了防止拥塞窗口增长过快而引起网络拥塞，TCP还需要设置一个慢启动阈值ssthresh，当拥塞窗口的值增加到ssthresh时，就要减缓拥塞窗口的增长速度，具体的做法是每经过一个RTT，拥塞窗口cwnd 的值加1（单位为MSS），这样就可以使cwnd按线性规律缓慢增长，这个过程称之为“加性增加”（Additive Increase）算法。通常情况下，拥塞窗口cwnd的初值被设置为1，慢启动阈值ssthresh的初值被设置为16。当拥塞避免算法执行到某个时刻，发送端在规定时间内没有收到接收端的确认，即发生了网络超时，则意味着网络发生了拥塞。此时，发送端首先将ssthresh的值变为发生超时时cwnd值的一半，同时将cwnd的值置为1，重新执行慢启动算法。这样做的好处是，当网络频繁出现拥塞时，ssthresh下降得很快，可以大大减少注入网络中的数据报文段。通常称这个过程为“乘性减小”（MultiplicativeDecrease）算法。TCP中的“加性增加”和“乘性减小”算法合起来称为AIMD算法。
基于数学模型的网络优化方法研究
基于数学模型的网络优化方法研究 赵鹏 通信一团技术室 摘 要 为了提高网络链路的利用率，解决网络传输中的最大流问题，该文利用建立数学模 型的方法来求解网络的传输路径，研究了基于路径的网络优化方法。该方法能够极大地提高网络的链路利用率，从而降低网络的拥塞，使得网络的性能得到较大改善。 关键词 网络优化 最大流 数学模型 1 引言 随着网络技术的进步和人们对多媒体综合业务需求，传统的数据网络逐渐转向多媒体网络，在这过程中，除了相关服务以外，我们还面临许多极具战性的网络设计和优化问题。网络优化的目标是提高或保持网络质量，而网络质量是各种因素相互作用的结果，随着网络优化工作的深入开展和优化技术的提高，优化的范围也在不断扩大。 在计算机网络优化设计中，各条链路的容量分配和各节点间的路由选择是两个重要问题。在给定网络拓扑结构和各节点间传输流量的条件下，如何确定各条链路的容量大小和选择各节点间的最佳路由，使整个网络成本费用最低并能满足规定的性能指标呢？ 许多网络优化的文献，研究针对CDMA 网络、GPRS 网络、GSM 网络、PHS 网络等具体网络在投入运行后，对网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态，涉及到交换网络技术、无线参数、小区参数配置、信令和设备技术等方面。 本文针对目前许多网络传输链路和网络设备没有得到充分利用，从而影响网络性能的问题，利用网络优化方法从理论上进行分析，研究了用于提高网络链路利用率的基于路径的网络优化方法，该方法能够充分地利用网络链路进行流量传输，从而改善网络的整体性能。 2 网络优化理论 很多情况下可以将网络优化问题转化成数学问题进行研究和分析。从根本上讲，优化问题包含三个基本要素： 决策变量集合或向量：n R x ∈（本文，x 代表在一条或多条路径上的流量） 目标函数R R x f n →:)( 一组约束条件g(x)和h(x)，用来定义x 的范围。 解决优化问题实际上就是找出一个点x*，使得f(x)最大化或最小化。 典型的网络优化问题包含找出一组路由和该路由上的流量值以便达到最大或最小化目标函数的目的。目标函数可以代表最大链路利用率、平均延迟或其他指标。 基于路径的问题首先要计算出网络流可能流经的路径，要最大限度的利用网络链路，同时路径上的流量不能超过链路容量。 对于基于路径的网络优化问题可以简单表示成： max f(x) s.t. ∑∈=P p p b x
TCP协议拥塞控制算法
TCP协议拥塞控制算法研究 摘要：自从1986年互联网出现严重的拥塞崩溃现象后，网络拥塞控制受到了广泛的关注。随着网络的不断发展，网络用户及需求急剧增加，网络拥塞也越来越严重。如何有效解决网络拥塞，成为人们急需解决的问题。TCP作为目前互联网上使用最广泛的一种传输协议，TCP拥塞控制机制对互联网的稳定运行起着重要的作用。本文阐述了TCP的拥塞控制机制以及几种TCP拥塞控制算法，并对它们进行了仿真，比较了他们各自的优缺点，并指出了进一步改进TCP拥塞控制的必要性。 关键字：互联网；TCP；拥塞控制 Abstract：Since the advent of the Internet congestion collapse in 1986, network congestion control has been widespread concern. With the continuous development of the network, network users and the demand are increasing rapidly, network congestion has become increasingly serious. How to effectively solve network congestion become an urgent problem. TCP currently used on the Internet as the most widely used transport protocol, TCP congestion control mechanisms for the stable operation of the Internet plays an important role. This paper describes the TCP congestion control mechanisms as well as several TCP congestion control algorithms, and their simulation to compare their advantages and disadvantages, and pointed out the need for further improvement of TCP congestion control. Keywords：Internet；TCP；Congestion control 1 引言 近年来以IP为基础的internet呈爆炸式增长，网络用户数量迅速增加，internet 在各个领域也发挥着越来越重要的作用，但随着其流量急剧增加，由此而引发的网络拥塞已经成为制约网络发展和应用的瓶颈问题。在计算机网络中的宽带、交换节点中的缓存和处理机等，都是网络资源。如果网络相对于负载需求表现为节点存储空间不足、链路带宽不足、处理器处理速度慢，以及系统各部分性能不匹配等等，从而导致网络上的包时延增加，丢包率上升，吞吐量下降，直接使服务质量下降。概括来说就是在某一时间段里，如果网络中的某一资源的需求量超过了该网络所能提供的网络资源的可用部分，网络的性能就能变坏。诸如网络延时
网络优化常见问题及优化方案
网络优化常见问题及优化方案 建立在用户感知度上的网络优化面对的必然是对用户投诉问题的处理，一般有如下几种情况： 1．电话不通的现象 信令建立过程 在手机收到经PCH(寻呼信道)发出的pagingrequest(寻呼请求)消息后，因SDCCH拥塞无法将pagingresponse(寻呼响应)消息发回而导致的呼损。 对策：可通过调整SDCCH与TCH的比例，增加载频，调整BCC(基站色码)等措施减少SDCCH的拥塞。 因手机退出服务造成不能分配占用SDCCH而导致的呼损。 对策：对于盲区造成的脱网现象，可通过增加基站功率，增加天线高度来增加基站覆盖；对于BCCH频点受干扰造成的脱网现象，可通过改频、调整网络参数、天线下倾角等参数来排除干扰。 鉴权过程 因MSC与HLR、BSC间的信令问题，或MSC、HLR、BSC、手机在处理时失败等原因造成鉴权失败而导致的呼损。 对策：由于在呼叫过程中鉴权并非必须的环节，且从安全角度考虑也不需要每次呼叫都鉴权，因此可以将经过多少次呼叫后鉴权一次的参数调大。 加密过程 因MSC、BSC或手机在加密处理时失败导致呼损。 对策：目前对呼叫一般不做加密处理。 从手机占上SDCCH后进而分配TCH前 因无线原因(如RadioLinkFailure、硬件故障)使SDCCH掉话而导致的呼损。 对策：通过路测场强分析和实际拨打分析，对于无线原因造成的如信号差、存在干扰等问题，采取相应的措施解决；对于硬件故障，采用更换相应的单元模块来解决。 话音信道分配过程 因无线分配TCH失败(如TCH拥塞，或手机已被MSC分配至某一TCH上，因某种原因占不上TCH而导致链路中断等原因)而导致的呼损。 对策：对于TCH拥塞问题，可采用均衡话务量，调整相关小区服务范围的参数，启用定向重试功能等措施减少TCH的拥塞；对于占不上TCH的情况，一般是硬件故障，可通过拨打测试或分析话务统计中的CALLHOLDINGTIME参数进行故障定位，如某载频CALLHOLDINGTIME值小于10秒，则可断定此载频有故障。另外严重的同频干扰（如其它基站的BCCH与TCH同频）也会造成占不上TCH信道，可通过改频等措施解决。 2．电话难打现象 一般现象是较难占线、占线后很容易掉线等。这种情况首先应排除是否是TCH 溢出的原因，如果TCH信道不足，则应增加信道板或通过增加微蜂窝或小区裂变的形式来解决。
七种IP拥塞控制算法需改进
七种IP拥塞控制算法需改进 DDoS攻击引起的网络拥塞，是由恶意主机控制大量傀儡机所造成的，并非传统意义上的端到端拥塞，所以只能在路由器上进行控制，即基于IP拥塞控制来实现的。而目前主流的七种IP拥塞控制算法都需要在改进后，才能有效地应用于防范DDoS攻击。 分布式拒绝服务DDoS（Distributed Denial of Service）攻击被认为是目前Internet所面临的最大威胁之一。 目前有一些常用的DDoS攻击防护机制和方法包括: 通过修改配置和协议预防攻击、反向查找攻击源头、攻击检测和过滤、分布式攻击检测和过滤(主机端/路由器端)等。 DDoS攻击与网络拥塞 网络产生拥塞的根本原因在于用户提供给网络的负载超过了网络的存储和处理能力，表现为无效数据包增加、报文时延增加与丢失、服务质量降低等。如果此时不能采取有效的检测和控制手段，就会导致拥塞逐渐加重，甚至造成系统崩溃，在一般情况下形成网络拥塞的三个直接原因是: ●路由器存储空间不足。几个输入数据流需要同一个
输出端口，如果入口速率之和大于出口速率，就会在这个端口上建立队列。如果没有足够的存储空间，数据包就会被丢弃，对突发数据流更是如此。增加存储空间在表面上似乎能解决这个矛盾，但根据Nagel的研究，如果路由器有无限存储量时，拥塞只会变得更坏。 ●带宽容量相对不足。直观地说，当数据总的输入带宽大于输出带宽时，在网络低速链路处就会形成带宽瓶颈，网络就会发生拥塞，相关证明可参考香农信息理论。 ●处理器处理能力较弱。如果路由器的CPU在执行排队缓存、更新路由表等操作时，处理速度跟不上高速链路，会产生拥塞。同理，低速链路对高速处理器也会产生拥塞。 以上是早期Internet网络发生拥塞的三个主要原因。对此，TCP拥塞控制给出了较好的解决方案。在实际应用中，如果所有的端用户均遵守或兼容TCP拥塞控制机制，网络的拥塞能得到很好的控制。但是，当DDoS攻击造成网络拥塞时，TCP基于窗口的拥塞控制机制对此无法加以解决。原因是攻击带来的拥塞是由大量恶意主机发送数据所造成的，这些主机不但不会完成TCP拥塞控制机制所规定的配合工作，甚至本身就可能包含了伪造源地址、加大数据发送量、增加连接数等攻击方式。在此情况下，对DDoS攻击所造成的网络拥塞就必须在路由器上进行处理，这只能是基于IP拥塞控制来实现的。
TCP拥塞控制四个主要过程
TCP拥塞控制四个主要过程（如图（a）和（b）所示）简要介绍如下： 图（a）：慢启动和拥塞避免图（b）：快速重传和快速恢复 1.慢启动阶段：早期开发的TCP应用在启动一个连接时会向网络中发送大量的数据包，这样 很容易导致路由器缓存空间耗尽，网络发生拥塞，使得TCP连接的吞吐量急剧下降。由于TCP源端无法知道网络资源当前的利用状况，因此新建立的TCP连接不能一开始就发送大量数据，而只能逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。具体地说，当建立新的TCP连接时，拥塞窗口（congestion window，cwnd）初始化为一个数据包大小。源端按 cwnd大小发送数据，每收到一个ACK确认，cwnd就增加一个数据包发送量，这样cwnd就将随着回路响应时间（Round Trip Time，RTT）呈指数增长，源端向网络发送的数据量将急剧增加。事实上，慢启动一点也不慢，要达到每RTT发送W个数据包所需时间仅为 RTT×logW。由于在发生拥塞时，拥塞窗口会减半或降到1，因此慢启动确保了源端的发送速率最多是链路带宽的两倍。 2.拥塞避免阶段：如果TCP源端发现超时或收到3个相同ACK副本时，即认为网络发生了拥 塞（主要因为由传输引起的数据包损坏和丢失的概率很小（<<1%））。此时就进入拥塞避免阶段。慢启动阈值（ssthresh）被设置为当前拥塞窗口大小的一半；如果超时，拥塞窗口被置1。如果cwnd>ssthresh，TCP就执行拥塞避免算法，此时，cwnd在每次收到一个ACK时只增加1/cwnd个数据包，这样，在一个RTT内，cwnd将增加1，所以在拥塞避免阶段，cwnd 不是呈指数增长，而是线性增长。 3.快速重传和快速恢复阶段：快速重传是当TCP源端收到到三个相同的ACK副本时，即认为 有数据包丢失，则源端重传丢失的数据包，而不必等待RTO超时。同时将ssthresh设置为当前cwnd值的一半，并且将cwnd减为原先的一半。快速恢复是基于“管道”模型（pipe model）的“数据包守恒”的原则（conservation of packets principle），即同一时刻在网络中传输的数据包数量是恒定的，只有当“旧”数据包离开网络后，才能发送“新”数据包进入网络。如果发送方收到一个重复的ACK，则认为已经有一个数据包离开了网络，于是将拥塞窗口加1。如果“数据包守恒”原则能够得到严格遵守，那么网络中将很少会发生拥塞；本质上，拥塞控制的目的就是找到违反该原则的地方并进行修正。 经过十多年的发展，目前TCP协议主要包含有四个版本：TCP Tahoe、TCP Reno、TCP NewReno 和TCP SACK。TCP Tahoe是早期的TCP版本，它包括了3个最基本的拥塞控制算法－“慢启动”、“拥塞避免”和“快速重传”。TCP Reno在TCP Tahoe基础上增加了“快速恢复”算法。TCP NewReno对TCP Reno中的“快速恢复”算法进行了修正，它考虑了一个发送窗口内多个数据包丢失的情况。在Reno 版中，发送端收到一个新的ACK后旧退出“快速恢复”阶段，而在NewReno版中，只有当所有的数据包都被确认后才退出“快速恢复”阶段。TCP SACK关注的也是一个窗口内多个数据包丢失的情况，它避免了之前版本的TCP重传一个窗口内所有数据包的情况，包括那些已经被接收端正确接收的数据包，而只是重传那些被丢弃的数据包。
常见小区拥塞的优化方法
常见小区拥塞的优化方法 内容简介
在本文中，主要从出现TCH信道拥塞可能的原因入手，提出一些解决TCH 信道拥塞的方法和思路，以供大家参考。 文档更新、审核记录 目录 一.存在均衡话务的可能 (5) 二.存在硬件问题的可能 (14) 三.存在需要扩容的可能； (15) 四.存在TCH和SD资源分配问题 (16)
前言 我们在谈到网络拥塞时，常常是指信令信道拥塞以及话务信道拥塞。其中话务信道拥塞也就是我们常说的TCH信道拥塞，发生在用户在申请网络服务信令交互之后，一般进行用户的真正话音要由TCH 信道承载，TCH信道的分配也称指配过程。出现TCH信道拥塞是说：在指配过程中，如果网络没有可用的TCH信道来分给手机，则系统计一次TCH分配失败。在本文中，主要从出现TCH信道拥塞可能的原因入手，提出一些解决TCH信道拥塞的方法和思路，以供大家参考。
一. 存在均衡话务的可能 存在覆盖均衡的可能是指：通过实际现场对出现拥塞的小区及其邻区的覆盖范围测试，或者在OMC上对出现拥塞的小区及其邻区做切换统计观察后，统计它们的TA大小分布，分析得出本小区的实际覆盖范围过大，而周边没有拥塞现象的小区覆盖过小，而没有充分吸收拥塞小区的话务量。此处的有话务均衡的可能是指：出现拥塞的小区其TCH拥塞率较高，但是，其SDCCH却不存在拥塞的情况，也即该小区在TCH与SDCCH资源的配置方面做得不合理。 若出现TCH信道拥塞，分析得出基站的覆盖与周边基站的覆盖没有合理地进行控制，或者TCH的拥塞率与SDCCH的拥塞率不均衡，则可以采用以下的方法进行处理：采用多种方法调整本基站与周边基站的覆盖范围；均衡拥塞基站与周边基站的话务量；对TCH与SDCCH不均衡的情况予以调整。 （1）调整本基站和邻区的发射功率等参数来收缩基站覆盖在基站拥塞情况不均衡的情况下，例如：本小区很忙，而相邻的小区却很闲，则通过调整本小区的发射功率等参数等可以有效收缩本小区的覆盖范围，同时适当调整邻区的参数来提高其覆盖，吸收话务。 相关的调整有： 1、调整基站的发射功率。BSPWRB是基站在BCCH信道上的发 射功率,对于GSM900,其值一般设置范围在31到47dBm,步数为2dBm,对于1800频段来说,其值一般设置在33到45dBm范围内,