TCP-IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制若干問題的研究.pdf

1、在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不斷出現(xiàn)，用戶數(shù)量迅速增加，人們對互聯(lián)網(wǎng)的需求量越來越大，由此引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)擁塞已經(jīng)成為制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸問題。擁塞容易造成傳輸延遲和吞吐量等QoS(Quality of Service)性能指標(biāo)降低，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)資源利用率下降，從而無法提供有效的QoS保證。因此，有效地解決擁塞問題對于提高網(wǎng)絡(luò)性能具有重要意義，如何更好地預(yù)防和控制網(wǎng)絡(luò)擁塞也成為近年來網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的熱點。
　　 本文

2、在分析了TCP和IP擁塞控制機(jī)制的基礎(chǔ)上，從控制理論和經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度對擁塞控制進(jìn)行了研究，主要研究工作如下：
　　 針對網(wǎng)絡(luò)的時滯和網(wǎng)絡(luò)模型的不確定性，從控制理論的角度將內(nèi)?？刂破髋cSmith預(yù)估控制相結(jié)合，提出了新的主動隊列管理算法(AQM): IMC-Smith控制算法，并且在多種情況下作了詳盡的仿真研究，得到了較好的結(jié)果，證明了IMC-Smith算法的優(yōu)越性。
　　 針對網(wǎng)絡(luò)中傳輸延時給擁塞控制帶來不利影響，而現(xiàn)有算

3、法過于依賴精確模型的弱點，研究了一種針對大時滯動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的主動隊列管理算法。采用模糊控制與改進(jìn)的Smith預(yù)估補償相結(jié)合設(shè)計用于TCP連接的主動隊列管理算法。通過改進(jìn)的Smith預(yù)估補償器能補償大時滯對隊列穩(wěn)定性的影響，使得對TCP的擁塞控制更加及時；而模糊控制器無需被控對象的精確數(shù)學(xué)模型即能實現(xiàn)良好的控制，可以克服Smith預(yù)估補償依賴精確模型的缺點，對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)流量又存在很強(qiáng)的魯棒性，適合于大時滯不確定網(wǎng)絡(luò)擁塞控制。
　　 設(shè)計

4、基于自適應(yīng)灰色預(yù)測的虛速率算法，將灰色預(yù)測、自適應(yīng)控制與虛速率算法三者的設(shè)計思想融合起來。該算法既解決了基于隊列的算法響應(yīng)速度慢的缺點，同時又兼顧了傳統(tǒng)PID控制在線參數(shù)整定困難的不足，通過在線邊學(xué)習(xí)邊控制的方式可以自適應(yīng)地在線調(diào)節(jié)控制參數(shù)以保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在平衡點的穩(wěn)定性，從而獲得較快的暫態(tài)響應(yīng)以及較好的穩(wěn)態(tài)特性。
　　 提出了新的基于顯式速率反饋的擁塞控制方法，在傳統(tǒng)的Smith預(yù)估控制的基礎(chǔ)上加入了濾波器，較好地克服了TCP網(wǎng)

5、絡(luò)的傳播時延給擁塞控制所帶來的不利影響，使TCP發(fā)送窗口能快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷狀況的變化，從而避免了分組的丟失，并使得的流量較為平穩(wěn)，理論分析表明該方案在模型匹配和不匹配兩種情況下有較強(qiáng)的適應(yīng)性都能保證系統(tǒng)的魯棒性，能滿足實際應(yīng)用的需求。
　　 從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度出發(fā)，將價格策略應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)擁塞控制中來。首先將資源占有率引入到價格策略中，構(gòu)造了基于資源占有率的價格策略；另外將網(wǎng)絡(luò)中的效用函數(shù)模型同對策論中的Stackelberg策略相結(jié)合

6、，提出了基于Stackelberg策略的價格策略。通過仿真實驗，得到了理想的結(jié)果，證明了兩種策略的有效性。
　　 針對基于優(yōu)化理論提出的對偶梯度擁塞控制算法及其一般分析框架，研究了該算法在一種簡化了的網(wǎng)絡(luò)情形下的穩(wěn)定性問題。在不考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸時延時的情況下，證明該對偶梯度擁塞控制算法在一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的全局穩(wěn)定性；在考慮了網(wǎng)絡(luò)傳輸時延時的情況下，針對單瓶頸拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)給出了該對偶梯度擁塞控制算法全局穩(wěn)定的條件。這些結(jié)論為設(shè)計網(wǎng)絡(luò)配置、確