基于主动队列管理算法的拥塞控制问题研究

论文摘要

TCP/IP网络尤其是Internet在近十几年中的迅速发展极大地方便了人们的生产和生活,但同时拥塞问题越来越严重地阻碍了网络的健康发展,只有在网络中引入控制机制才能有效地解决这一问题。主动队列管理(AQM)是一种基于路由器的拥塞控制机制,由于该机制能够很好地抑制拥塞而得到了广泛的研究。网络本身的非线性、不确定性和异构性等因素导致网络是一个复杂的系统,这一特点决定了需要有鲁棒性更强的AQM算法,以便取得更好的拥塞控制效果。本文以智能控制理论和鲁棒控制理论为工具,对动态网络环境下的主动队列管理算法的设计、主动队列管理算法的稳定性分析等方面进行了深入的研究,提出了几种主动队列管理算法。研究的内容和结论如下：研究了主动队列管理算法的响应速度问题。由于滑模控制方法对系统的参数不确定性以及干扰具有很强的鲁棒性,针对TCP/IP网络这种复杂的时变系统,给出了基于滑模控制理论的AQM控制器的设计,并对其进行了稳定性分析。分别设计了线性滑模AQM控制器和终端滑模AQM控制器,取得了较好的效果。由于各自方法的优势和不足之间存在着互补的关系,提出了模糊滑模AQM控制方法,给出了一种稳态响应及暂态响应特性都较好的AQM控制器。针对时滞动态网络,研究了主动队列管理问题,提出了一种模糊控制和Smith控制相结合的主动队列管理算法。此算法既能补偿时滞对队列稳定性的影响,同时又对动态网络流量又存在很强的鲁棒性。最后对全文作出总结,并提出了下一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 网络拥塞控制算法产生的背景和意义
• 1.2 网络拥塞控制算法的发展历程
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 拥塞控制的研究概况
• 2.1 基于源端拥塞控制算法的研究
• 2.1.1 TCP拥塞控制的基本算法
• 2.1.2 TCP拥塞控制算法的演变
• 2.1.3 源端拥塞控制算法的研究热点
• 2.2 基于路由器的主动队列管理算法
• 2.2.1 主动队列管理算法
• 2.2.2 RED算法研究概况
• 2.2.3 基于控制理论的AQM算法的研究概况
• 第三章 基于模糊滑模的主动队列管理算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 TCP网络动态模型
• 3.3 基于线性滑模控制的主动队列管理算法
• 3.3.1 线性滑模AQM控制器的设计
• 3.3.2 系统仿真
• 3.4 基于终端滑模控制的主动队列管理算法
• 3.4.1 终端滑模AQM控制器的设计
• 3.4.2 系统仿真
• 3.5 基于模糊滑模控制的主动队列管理算法研究
• 3.5.1 TCP网络动态模型
• 3.5.2 模糊滑模AQM设计
• 3.5.3 系统仿真
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于模糊SMITH控制的主动队列管理算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 TCP网络模型
• 4.3 基于模糊Smith控制器的AQM设计
• 4.4 系统仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要工作
• 5.2 进一步工作研究
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间完成的学术论文