论文题目: 网络拥塞控制的若干问题研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 蔡小玲
导师: 王执铨
关键词: 网络拥塞,拥塞控制,主动队列管理,队列长度
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着Internet本身规模的迅速扩大、Internet用户数的剧增、以及网络应用类型的快速增加，网络正经历越来越多的包丢失和其他的性能恶化问题，其中一个比较严重的现象就是网络拥塞。 网络拥塞导致的直接后果是整个网络的性能下降：包括分组丢失率增加、端到端延迟增大、网络吞吐量下降、甚至有可能使整个系统发生拥塞崩溃。当网络处于拥塞崩溃状态时，微小的负载增量都将使网络的有效吞吐量急剧下降。 造成网络拥塞的原因很多，主要有：存储空间不足、带宽容量不足、处理器处理能力弱、TCP／IP协议拥塞控制机制中的缺陷、用户的恶意攻击造成的网络拥塞、以及网络系统的混沌、分叉等现象都会导致网络通讯的崩溃。 在目前的Internet中，既然网络拥塞是无法避免的，就必须采取积极主动的策略控制和避免拥塞，把拥塞发生的可能性降到最低，即使在发生拥塞后也能及时地恢复到正常运行状态；同时拥塞控制也必须保证网络效率。因此，网络拥塞控制是网络系统改善性能、提高服务质量的主要手段，网络拥塞控制问题的研究具有重要的理论意义和应用价值。 近年来，国内外关于网络拥塞控制研究方面的成果很多，从已经发表的相关文献来看，网络拥塞控制的研究主要集中在网络拥塞控制系统建模、网络拥塞控制系统的非线性动力学分析、TCP拥塞控制算法的改进、主动队列管理算法等几个方面。 本文主要从TCP拥塞控制和主动队列管理两方面对网络拥塞控制进行研究，主要研究成果如下： (1) 研究了TCP拥塞控制的四种经典算法：TCP-Tahoe、TCP-Reno、TCP-SACK和TCP-Vegas算法，分析比较了这些算法的特点和优缺点。文中构造了不同的网络拓扑结构，利用ns仿真器比较了这些算法的性能。总结了研究出一种理想TCP拥塞控制算法存在一定的困难。 (2) 基于网络拥塞控制的内在反馈控制思想，提出将一些控制器应用于AQM算法。分析比较了内模控制与PI控制在克服滞后方面原理的不同，体现了内模控制在克服滞后方面的优越性；在此基础上，提出将PPI(Predictive PI)这种更易调节参数的特殊IMC控制算法应用于AQM，并从开环增益和相位裕度证明了系统的稳定性。分析了基于PI控制的两种不同模式，
论文目录:
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 网络拥塞控制的目的和研究内容
1.2 TCP拥塞控制的主要方法和研究现状
1.3 主动队列管理的主要方法和研究现状
1.3.1 AQM的经典理论算法
1.3.2 国外研究现状与分析
1.3.3 国内研究现状与分析
1.4 本文的主要内容及安排
2 TCP拥塞控制
2.1 TCP拥塞控制的主要过程
2.2 TCP拥塞控制算法简介
2.2.1 TCP-Tahoe
2.2.2 TCP-Reno
2.2.3 TCP-SACK
2.2.4 TCP-Vegas
2.3 仿真和主要的结果
2.3.1 单个算法的比较
2.3.2 四种算法的比较
2.4 本章小结
3 控制理论在主动队列管理中的一些应用
3.1 引言
3.2 内模控制与PI控制
3.2.1 PI控制器
3.2.2 内模控制器
3.2.3 仿真研究
3.2.4 小结
3.3 基于PPI算法的网络拥塞控制
3.3.1 PPI控制器
3.3.2 预估控制
3.3.3 PPI控制实现
3.3.4 TCP流量控制中的AQM系统模型
3.3.5 基于PPI控制器的AQM算法设计
3.3.6 仿真研究和性能评价
3.4 基于PI控制的拥塞控制的分析及改进
3.4.1 PI拥塞控制
3.4.2 PI控制的参数设置
3.4.3 PI拥塞控制的改进
3.5 AQM中PI控制的字节模式和包模式
3.5.1 引言
3.5.2 仿真研究
3.5.3 小结
3.6 AQM中APID和APD控制的设计
3.6.1 引言
3.6.2 AQM的PID控制
3.6.3 APID和APD的算法设计
3.6.4 仿真研究
3.7 本章小结
4 RED的网络性能研究
4.1 引言
4.2 RED机制
4.3 仿真研究
4.3.1 仿真网络结构
4.3.2 性能衡量标准
4.3.3 仿真结果
4.4 本章小结
5 主动队列管理中RQC控制的设计
5.1 引言
5.2 基于速率／队列控制(RQC)
5.2.1 测量负载因子和队列长度
5.2.2 丢失概率的计算
5.3 性能评估
5.3.1 仿真网络模型
5.3.2 仿真结果
5.4 本章小结
6 结束语
致谢
参考文献
攻读博士学位期间完成的论文和参加的科研项目
发布时间: 2006-12-06
参考文献
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相关论文
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