卫星宽带网络主动队列管理机制研究与算法设计

摘要

当今因特网各种宽带网络的持续高速发展，把网络拥塞控制这一研究课题带到我们面前，在这一研究领域涌现了好多优秀的理论和实践成果。而卫星通信技术的发展尤其是宽带卫星网络的逐渐成熟，又把我们研究的视野拓宽到卫星网络。然而，鉴于卫星通信的延时大、误码率高、链路不对称等特点，现有的TCP拥塞控制算法很难表现出令人满意的性能。因此，如何将有线网络中运行的主动队列管理算法有效地应用到卫星网络中，是一个值得深入研究的问题。
　　作为被IETF推荐的唯一AQM算法，随机早检测（RED）算法通过计算平均队长来避免拥塞，较好地解决了传统的“弃尾”算法存在的一些问题。但是由于RED算法对参数的敏感，导致其在网络流量发生变化时不能很好地控制队列长度，甚至会频繁产出现队列溢出，从而降低了链路利用率。为此，本文提出了一种RED的改进算法SFPID-RED。
　　通过分析ARED等典型RED算法的改进思路，引入控制理论，基于TCP流模型，采用模糊自整定PID控制器自适应调节RED算法中的最大丢弃概率，从而得到稳定的路由缓冲队列，实现了网络特征的动态自适应性，弥补了RED静态参数设置带来的局限性；在此基础上，针对卫星通信链路易受天气、微波干扰的特征，还建立了专门用于卫星网络的模糊控制系统。最后分别在MATLAB和NS中进行针对各个QoS指标诸如队长变化、丢包率和链路利用率等的仿真实验，实验中SFPID-RED算法和PI算法、PID算法以及RED算法进行了对比。一系列实验结果表明，SFPID-RED算法具有更快的响应速度和更好的鲁棒性以及较高的链路利用率，尤其适合卫星宽带这种动态变化的大时延网络。

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Wang Hui

哈尔滨工业大学硕士毕业论文-王晖.doc

卫星宽带网络主动队列管理机制研究与算法设计

RESEARCH AND ALGORITHM DESIGN OF ACTIVE QUEUE MANAGEMENT SPECIFIED TO SATELLITE NETWORKS

摘要

Abstract

绪论