基于捕食模型的异构网络拥塞预防控制算法的研究

摘要

移动蜂窝网，卫星网络，移动自组网，无线传感器网络等无线网络与传统有线网的互联互通，形成了现在巨大、复杂、开放的异构网络集合。高度异构化网络在给人类带来信息交互方便的同时，由于其复杂结构本身，如高误码、信道非对称、带宽差异、移动性、时延差异以及底层协议的不同等，则直接导致了传统TCP/IP协议在异构网络中出现性能下降的问题。由于TCP传输协议在网络中的重要性，因此解决TCP在异构网络中性能衰退已成为近年来该领域的一个重要研究课题。
　　本文针对TCP传输过程中源端拥塞控制算法的传输效率，公平性等问题，首先结合混沌控制理论的优点以及TCP协议在异构网络中显示出一定的混沌特性，对系统是否存在周期性、系统初值敏感性（蝴蝶效应）以及奇异吸引子等几方面进行验证，证实了特定情况下TCP拥塞控制在异构网络中具有混沌特性；其次，在分析丢包前后两个阶段中指出当前TCP协议拥塞控制存在的弊端及不足，从自然启发算法以及混沌理论中系统对初值的敏感性出发，对自然启发算法中捕食模型与TCP拥塞控制进行逻辑映射，提出了IPPM（Internet Prey-predator Model）算法，进而针对丢包前与丢包后两个阶段提出了一种具有较好自适应性，并能进行丢包区分的基于IPPM模型的改进TCP拥塞控制架构；最后，基于本文提出的IPPM模型，对TCP协议在异构网络中的参数初始化，使得TCP协议以适应当前网络状态的初值运行，快速收敛达到稳定状态。大量仿真实验结果表明，在特定情况下TCP协议的拥塞控制在异构网络中具有混沌特性，所提出的IPPM模型对提高异构网络中TCP传输的吞吐量和公平性都有较大的提高，特别是在大带宽时延积网络中，其吞吐量以及公平性的优越性表现的更为显著。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要工作

1.4 论文结构

第2章 拥塞控制机制

2.1 引言

2.2 拥塞产生的原因

2.3 TCP拥塞控制

2.4 本章小结

第3章 异构网络下TCP混沌特性的分析

3.1 引言

3.2 异构网络与混沌理论的关系

3.3 异构网络混沌特性的验证

3.4 本章小结

第4章 基于IPPM算法的改进拥塞控制架构

4.1 引言

4.2 基于自然启发算法的拥塞控制架构思想由来

4.3 基于捕食模型的IPPM算法描述

4.4 基于IPPM的拥塞控制改进架构

4.5 本章小结

第5章 基于IPPM算法的TCP流初始化算法研究

5.1 引言

5.2 基于IPPM算法的网络初始化算法

5.3 仿真结果及数据分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果