ATM網(wǎng)絡(luò)中若干控制問題的研究.pdf

1、計算機和通信技術(shù)的快速發(fā)展，以及信息高速公路Internet的興起，人們普遍認(rèn)識到信息及資源共享的重要意義。因此，基于Internet/Intranet技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)被廣泛采用。而在其上傳輸?shù)男畔⒖赡苁菙?shù)據(jù)、話音、圖像或視頻等。對這些多功能的需求，現(xiàn)今的任何網(wǎng)都無法完成，因為這些網(wǎng)都是面對特定業(yè)務(wù)類型設(shè)計的。 ATM網(wǎng)絡(luò)綜合了電路交換和分組交換的優(yōu)點，既有電路交換的可靠性和低延時性，又有分組交換的高效性。因此，ATM網(wǎng)絡(luò)能較好地

2、適應(yīng)多媒體業(yè)務(wù)的需要，是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一種根本性的改變。但是，ATM網(wǎng)絡(luò)也面臨著一些急需解決的問題。其中，為解決網(wǎng)絡(luò)中的時延問題，而進行的擁塞控制和流量控制是研究的熱點方向。目前，有許多應(yīng)用控制理論方法解決網(wǎng)絡(luò)中的延遲問題的例子，且都取得了較好的控制效果。于是，本文利用控制理論中的極點配置算法和有限拍控制方法，進行ATM網(wǎng)絡(luò)的流量控制。 首先，在基于極點配置方法的ATM網(wǎng)絡(luò)控制中，討論了將極點配置在不同的位置以實現(xiàn)動態(tài)跟蹤網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)

3、的問題。將一般的傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間方程的形式，利用現(xiàn)代控制理論中極點配置方法，得到了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的反饋控制律，從而拓展了解決網(wǎng)絡(luò)問題的新思路。所應(yīng)用的極點配置方法不僅能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化動態(tài)地調(diào)整信源的發(fā)送速率，從而使信源快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，解決了時延對網(wǎng)絡(luò)控制帶來的不利影響；而且使鏈路帶寬和網(wǎng)絡(luò)資源得到了充分的利用。仿真結(jié)果驗證了所采用的極點配置算法能使網(wǎng)絡(luò)具有良好的動態(tài)性能。 其次，應(yīng)用有限拍方法討論了ATM網(wǎng)絡(luò)

4、的ABR通信中基于速率反饋的流量控制問題。改進了原有模型，引入新的對象傳函，使之更接近實際應(yīng)用。提出了結(jié)構(gòu)簡單的緩沖器隊列長度的控制方法。此方法使系統(tǒng)的響應(yīng)在有限拍的時間內(nèi)嚴(yán)格地到達穩(wěn)態(tài)，信源發(fā)送速率能夠快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，較好地克服了時延對流量控制快速性和穩(wěn)定性的影響，從而有效地避免擁塞發(fā)生，同時降低信元丟失率。仿真結(jié)果驗證了此算法的有效性。 另外，ATM網(wǎng)絡(luò)在管理技術(shù)方面還存在著有待解決的問題。于是，本文從管理者的角度出

5、發(fā)，討論了如何使網(wǎng)絡(luò)和用戶的整體利益得以保障的問題。將對策論中的Nash平衡和Stackelberg策略概念引入多用戶網(wǎng)絡(luò)模型中，較好地引導(dǎo)各用戶采取有利于整體利益的行為，從而有效地實施了網(wǎng)絡(luò)控制。此部分工作包括兩個內(nèi)容： 其一，針對多優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)通信量的價控模型，討論了在確保最大盈余的情況下，各用戶的流量使用比率協(xié)調(diào)問題?；趯Σ哒摲椒?，分別提出了線性和非線性激勵策略。改進了對已有的價控問題的研究，在價控策略中引入激勵項，使得

6、網(wǎng)絡(luò)管理者可以更有效地引導(dǎo)各用戶采取有利于整個網(wǎng)絡(luò)運行的行為。數(shù)值例子說明了此方法的適用性。 其二，在基于盈余函數(shù)分析的信道選擇方案中，討論了如何合理使用信道以獲得最大利益的問題。ATM網(wǎng)絡(luò)中的信道管理問題與流量管理問題有相似之處。利用對策論協(xié)調(diào)多用戶系統(tǒng)的矛盾，分別提出線性和非線性激勵策略來引導(dǎo)用戶以一定的原則選擇信道。該方案不僅可以提高信道的利用率、降低呼阻率，而且可以保證用戶得到較滿意的盈余值。從仿真圖形中可以看出，對策論