基于模型的网络拥塞控制研究.pdf

硕士论文基于模型的网络拥塞控制研究摘要随着I n t e m e t 用户和各种各样的网络服务的迅速发展，I n t e m e t 变得日益繁忙，流量急剧增加由于网络资源的瓶颈约束以及I n t e m e t 的流量突发性，很容易导致网络产生拥塞现象因此如何更好地预防和控制拥塞一直是近年来国际上网络研究领域的热点问题本文描述了网络拥塞控制现象及其产生本质研究了几种主要的T C P ／I P 拥塞控制算法，并阐述了从经典控制理论的角度研究网络拥塞控制本文的工作如下：1 、针对R E D 及其改进算法存在依赖于直觉，没有全面系统地从理论上对算法加以分析研究的问题，本文基于M i s r aV 提出的流体流理论，详细推导了网络的T C P ／A Q M简化模型2 、基于该模型，分析了P 控制器在拥塞控制中应用，比较了在不同的K 条件下队列变化的曲线，并进行了频域分析3 、针对P 控制下系统存在稳态误差的情况，引入了P I 控制器，通过仿真曲线比较了和P 控制器的差别4 、针对P I 控制下系统稳态误差减小，但系统响应速度降低的情况，引入了P D 控制器，通过仿真曲线分别和P 、P I 控制器的控制性能进行了比较。

5 、通过实验表明P D 控制器具有可以减少系统的超调，响应速度快，但队列曲线波动的特点6 、根据链路的数据包丢失率是动态的，P I 控制器需要动态调整配置参数，才能保证算法有更快的收敛速度和更小的队列抖动、保证对网络状态变化的快速响应、提高缓冲区的利用率的情况本文提出了自适应A Q M 算法_ A P I ．V 控制器，理论分析和仿真表明，A P I ．V 算法在动态网络环境下，性能优于P I 算法及其改进算法关键字：I n t e m e t ，网络模型，拥塞控制，主动队列管理，控制理论，A P 卜- vA b s t r a c t硕士论文A b s t r a c tW i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r ku s e r sa n da l lk i n d so fa p p l i c a t i o n s ，I n t e r n e tt r a f f i ci sb e c o m i n ge x t r o d i n a r yb u s i e rn o w a d a y s ．C o n g e s t i o np h e n o m e n a no c c u r se a s i l yd u et ot h er e s t r i c t i o no fI n t e r n e tr e s o u r c eb o t t l e n e c k sa n dt h eb u r s t yn a t u r eo fI n t e r n e tt r a f f i c ．S oh o wt op r e v e n ta n dc o n t r o lc o n g e s t i o ni so n eo ft h em o s ta c t i v ef i e l d si nt h ec o m p u t e rn e t w o r k s ．T h eb a c k g r o u n d sa n dc a u s e so fI n t e r n e tc o n g e s t i o np h e n o m e n o na r ei n t r o d u c e di nt h eb e g i n n i n go ft h i st h e s i s ．T h i st h e s i sa l s od e s c r i b e sa n dc o m p a r e ss o m es i g n i f i c a n tT C P ／I Pc o n g e s t i o nc o n t r o la l g o r i s m si nd e t a i l ，a n dr e s e a r c h e ss o m en o v e lr e s e a r c hm e t h o d sa n dr e s u l t si nt h eI n t e m e tc o n g e s t i o nc o n t r o lw i t ht h ep e r s p e c t i v eo fc l a s s i cc o n t r o ls y s t e m ．T h es t u d yi nt h i st h e s i si sl i s t e da Sf o l l o w s ：1 ．B e c a u s eR E Da n di t sm o d i f i e da l g o r i t h md e p e n do nt h ei n t u i t i o n ，t h e ya r el a c ko fs y s t e m a t i c a la n dt h e o r e t i c a l ，t h et h e s i si n f e r r e st h es i m p l i f i c a t i o nm o d e lb a S e do nt h ef l u i ds t r e a mt h e o r yp r o p o s e db yo nM i s r aVh a sb e e n ．2 ．B a s e do nt h i sm o d e l ，t h ePc o n t r o l l e ri sa p p l i e di nt h ec o n g e s t i o nc o n t r 0 1 ．T h et h e s i sc o m p a r e s 诵mt h eq u e u ec u r v eu n d e rt h ed i f f e r e n tKc o n d i t i o n ，a n dc a r r i e so nt h e 仔e q u e n c yr a n g ea n a l y s i s ．3 ．I nv i e wo ft h es y s t e me x i s t i n gs t a t i ce r r o ru n d e rt h ePc o n t r o l ，t h eP Ic o n t r o l l e ri si n t r o d u c e d ．T h et h e s i sh a sc o m p a r e dw i t ht h ePc o n t r o l l e rt h r o u g ht h es i m u l a t i o nc u r v e ．4 ．I nv i e wo ft h es y s t e ms t a t i ce r r o rr e d u c i n gu n d e rt h eP Ic o n t r o l ，b u tt h es y s t e ms p e e do fr e s p o n s er e d u c i n g ，t h eP Dc o n t r o l l e ri si n t r o d u c e d ．C o n t r o lp e r f o r m a n c ec a u s e db yP Ia n dP Dc o n t r o l l e rh a sb e e nc a r r i e do nt h ec o m p a r i s o nt h r o u g ht h es i m u l a t i o nc u r v e ．5 ．T h ee x p e r i m e n ti n d i c a t e st h eP Dc o n t r o l l e rC a nr e d u c et h eo v e r m o d u l a t i o no ft h es y s t e m ，i m p r o v et h es p e e do fr e s p o n s e ，b u tt h eq u e u ec u r v ev i b r a t e s ．6 ．A c c o r d i n gt ot h el o s sr a t eo fd a t ap a c k e ti sd y n a m i c ，t h eP Ic o n t r o l l e rn e e d sa d j u s tt h ep a r a m e t e rd y n a m i c a l l yt og u a r a n t e et h ea l g o r i t h mh a st h eq u i c k e rc o n v e r g e n c er a t ea n dt h es m a l l e rv i b r a t i o n , a n df a s tr e s p o n s et ot h en e t w o r kc h a n g e ，e n h a n c i n gt h eu s ef a c t o ro ft h eb u f f e r ．T h ea u t o —a d a p t e dA Q Ma l g o r i t h m - - A P I —Vc o n t r o l l e ri sp u r p o s e d ．T h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dt h es i m u l a t i o ni n d i c a t et h a tt h ep e r f o r m a n c eo ft h eA P I - Va l g o r i t h ms u r p a s s e st h eP Ia l g o r i t h ma n di t sm o d i f i e da l g o r i t h mu n d e rt h ed y n a m i cn e t w o r ke n v i r o n m e n t ．K e y w o r d s ：I n t e m e t ，m o d e lo fn e t w o r k s ，c o n g e s t i o nc o n t r o l ，a c t i v eq u e u e m a n a g e m e n t ( A Q M ) ，c o n t r o lt h e o r y , A P I _ - VⅡ声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。

与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明r ‘一一7 研究生签名：主二望堕2 酗扩年7 月／日学位论文使用授权声明．南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理研究生签名：如辑> 月／日硕士论文基于模型的网络拥塞控制研究1 绪论本章首先介绍网络拥塞的含义及其产生的本质原因，然后分别介绍网络拥塞算法的分类，阐述了目前国内外网络拥塞控制研究的，指出本文研究的主要内容和论文的章节安排1 ．1 网络拥塞及其产生原因过去的十几年中计算机网络在经历了爆炸式的增长，随着网络规模的不断扩大，网上业务量的增长，当网络中存在过多的数据包时，网络的性能就。