一种基于史密斯原则的ATM网络拥塞控制改进算法

摘要

当今ATM技术日趋成熟,ATM网络已被国际电信联盟作为一项典型传输技术加以推广。在ATM网络中,信息的拥塞及丢失是影响网络业务服务质量的主要原因。其中ABR业务是唯一一种可采用反馈机制进行流量控制的业务,因此网络拥塞控制问题引起了广大控制和通信学者的关注,ABR业务流量的控制和管理问题近年来也成为一个研究的热点。通信网络是一个庞大的复杂系统,ATM网络拥塞控制研究对网络通信而言具有重要的理论意义和实用价值。本文正是以此为出发点,将控制理论引入到网络通信中,解决可控流的拥塞控制问题。本文首先从ATM网络通信基础知识开始,研究了ATM网络的基本原理、业务类型、业务参数,ABR业务的反馈机制,RM信元格式,ABR业务流量控制的目标；其次深入研究了史密斯拥塞控制方法,指出它的优点和缺点。然后以传统控制理论和史密斯原则为关键工具对高速通信网络设计了一种改进的基于史密斯原则的ATM网络的拥塞控制方案,且对控制方案进行数学分析,得出该算法能够减小缓冲区门限值,并对单链路的网络模型运用史密斯拥塞控制方案进行了研究,通过仿真比较了两种史密斯拥塞控制方案的优劣。本文研究的目的在于对ATM网络ABR业务进行基于史密斯原则的拥塞控制算法进行设计,以改进原史密斯方法的不足,满足一些节点容量相对较小,链路带宽较小,服务质量要求较高的ATM网络的实际需求。与原控制方案相比较,改进的控制方案使得网络缓冲队列最大占有量减少,即网络中瓶颈节点容量可减小,因此改进的控制方案可适用于节点容量较小的网络。验证了所提出的网络拥塞控制方案的有效性。改进的拥塞控制方案保证网络队列的动态稳定性,提高了网络的传输效率,同时保证网络传输中尽量减少数据丢失,提高了网络的性能。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的意义

1.2 拥塞控制的研究现状

1.3 拥塞控制算法的发展

1.3.1 二值算法

1.3.2 显示速率算法

1.3.3 基于控制理论的算法

1.4 本文主要内容

第2章 ATM网络及其拥塞控制基础

2.1 ATM网络技术

2.1.1 ATM技术概述

2.1.2 ATM业务类型

2.1.3 ATM业务参数

2.2 ABR业务流量控制原理

2.2.1 ABR业务流量控制模型

2.2.2 RM信元格式

2.2.3 ABR流量控制的设计目标

2.3 拥塞控制参考模型

2.4 拥塞控制系统组成

2.5 ATM拥塞控制策略

2.6 本章小结

第3章 基于史密斯原则的ABR业务拥塞控制算法

3.1 网络数据模型

3.1.1 存储转发模型

3.1.2 瓶颈队列的动态模型

3.2 基于史密斯原则拥塞控制算法

3.3 基于史密斯原则的拥塞控制改进算法

3.3.1 改进算法的控制模型

3.3.2 算法的控制率

3.4 改进算法的数学分析

3.5 本章小结

第4章 基于史密斯原则改进算法的网络性能仿真

4.1 单瓶颈网络模型

4.2 仿真及性能评价

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢