面向物联网的网络拥塞自适应控制方法的研究

论文摘要

随着物联网时代的到来,人们对网络服务质量的要求会越来越高,不仅仅是对网络传输速度的要求高,同时对于网络的传输性能也提出了更高的要求。影响网络传输性能的重要因素之一是网络拥塞,因此网络拥塞控制成为了物联网传输服务体系中研究热点。针对未来要应对的复杂的物联网的混合的网络环境,本文提出了一种基于升半正态分布的拥塞自适应控制算法—DARED,DARED算法通过改进原始的数据包丢弃概率函数曲线,并根据队列长度划分出不同的网络状态进行相应的拥塞控制,从以下两个方面进行改进:第一点:利用模糊理论中的升半正态分布隶属度函数替代原来的线性函数,实现了丢弃概率的曲线从最小门限阀值Qmin到最大门限阀值Qmax之间的平滑变换,保证了对于任何阶段的拥塞都能够做出快速的反映。第二点:将拥塞分为三种状态,通过计算平均时间间隔内队列长度,与最大门限阀值和最小门限阀值进行比较,确定当前的拥塞程度,根据拥塞程度来进行动态的自适应的调整,采取相应的数据包丢弃概率,保持队列长度在稳定的范围内,避免不必要的抖动。在Linux系统环境下,利用NS2仿真软件对DARED算法进行仿真,实验仿真结果表明,基于升半正态分布的自适应网络拥塞自适应控制算法能够适应物联网复杂的网络环境变化,保持了队列长度的稳定性,在数据包丢弃概率的变化方面优于传统的RED算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外相关的研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 物联网模式的网络拥塞控制机制
• 2.1 物联网拥塞产生原因
• 2.1.1 物联网有线网络的拥塞
• 2.1.2 物联网无线网络的拥塞
• 2.1.3 物联网混合网络的拥塞
• 2.2 拥塞表现形式
• 2.3 拥塞控制评价标准
• 2.3.1 资源分配效率性
• 2.3.2 资源分配公平性
• 2.4 本文采取的拥塞控制策略
• 2.5 本章小结
• 第三章 拥塞控制队列研究
• 3.1 队列管理的基本概念
• 3.2 队列管理控制策略
• 3.3 TCP 拥塞控制机制
• 3.4 随机早期检测算法RED
• 3.4.1 RED 算法的基本原理
• 3.4.2 RED 算法的分析
• 3.5 RED 衍生算法
• 3.5.1 FRED
• 3.5.2 ARED
• 3.5.3 SRED
• 3.6 本章小结
• 第四章 物联网拥塞控制算法改进策略
• 4.1 基于升半正态分布的拥塞控制算法—DARED
• 4.1.1 DARED 算法设计目的
• 4.1.2 升半正态分布研究
• 4.2 DARED 算法的改进策略
• 4.3 DARED 算法分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 改进拥塞控制算法的仿真及性能分析
• 5.1 网络仿真软件NS2
• 5.1.1 NS2 简介
• 5.1.2 NS2 中添加新协议
• 5.1.3 NS2 仿真简单流程
• 5.2 网络模拟环境设置
• 5.3 改进拥塞控制算法性能分析
• 5.3.1 TCP 发送速率保持不变时
• 5.3.2 TCP 发送速率变化时
• 5.3.3 横向数据对比
• 5.4 DARED 算法在物联网环境下的应用
• 5.4.1 在物联网简单网络模式下的应用
• 5.4.2 在物联网复杂网络模式下的应用
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 分析与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢