基于改进的主动队列管理算法的TCP/IP拥塞控制研究

摘要

随着Internet技术的蓬勃发展,网络规模不断扩大,各种新型网络应用不断涌现,导致传输过程中的时延、丢包等网络拥塞问题越来越严重。如何控制网络拥塞,满足网络的服务质量,为用户提供优质的网络服务是迫切需要解决的问题,因此,对网络拥塞控制进行研究具有重要的现实意义。
　　 主动队列管理通过评估网络状态、预测拥塞的出现,对分组进行有目的地丢弃,从而使发送端能够更为及时地了解网络状况并调整发送速率。可是现有的一些主动队列管理算法由于缺乏系统的理论指导,在响应速度、稳定性及环境敏感性等方面仍然存在一些缺陷。本文主要研究了主动队列管理算法的改进及其在网络拥塞控制中的应用,主要工作如下:
　　 (1)建立一种适用于HSTCP和AQM反馈控制系统的流体流模型。基于该模型分析闭环系统稳定性,并得到PI控制器参数的确定方法。
　　 (2)建立支持TCP Vegas的AQM控制器设计的非线性时滞微分模型。通过对该模型进行线性化处理,得到以丢包率为输入、瓶颈路由器队列长度为输出信息的TCP Vegas/AQM系统的小信号模型。采用劳斯判据,设计满足闭环系统稳定性的PI型AQM控制器。
　　 (3)将PID(比例-积分-微分)控制器用于Internet路由器的主动队列管理。为避免参数整定试凑法的盲目性,提出混合微粒群/差分进化优化算法用于PID控制器参数优化。所提出的方法在给定参数空间中进行组合优化搜索,可以迅速得到使性能指标优化函数极小化的一组PID控制器参数。
　　 使用MATLAB/SIMULINK仿真实验平台对改进算法进行验证,实验结果表明,本文所提算法对于网络拥塞控制是有效的,与现有算法相比具有更好的稳定性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 主要TCP拥塞控制源算法

1.2.2 主动队列管理算法

1.3 本文主要工作

1.4 本文组织结构

第2章 相关理论知识

2.1 网络拥塞概述

2.2 网络拥塞产生的原因

2.3 TCP/IP参考模型

2.4 拥塞控制机制

2.4.1 基于源端的拥塞控制机制

2.4.2 基于链路的拥塞控制机制

2.5 网络拥塞控制算法的评价指标

2.5.1 用户评价指标

2.5.2 系统评价指标

2.6 小结

第3章 基于PI控制器的HSTCP主动队列管理

3.1 引言

3.2 HSTCP的流体流模型

3.3 用于HSTCP主动队列管理的PI控制器设计

3.4 实验仿真

3.5 小结

第4章 TCP Vegas/AQM系统稳定性分析与算法设计

4.1 引言

4.2 TCP Vegas的基本原理

4.3 小信号建模和主动队列管理控制器设计

4.4 实验仿真

4.5 小结

第5章 基于混合PSO/DE算法的主动队列管理控制器优化设计

5.1 引言

5.2 问题描述

5.3 混合PSO/DE优化算法

5.3.1 标准PSO算法和DE算法

5.3.2 混合PSO/DE优化算法

5.4 实验仿真

5.5 小结

结论

参考文献

致谢

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