多瓶颈网络拥塞控制若干问题研究

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近年来,随着Internet的飞速发展,网络传输速率不断提高,网络应用和服务变得更加多样化,除了传统的WEB、FTP、TELNET等数据流外,还出现了大量新型的网络应用,如实时多媒体、视频等数据流。由于网络中大量不同的数据流在路由器处交汇,越来越严重的包丢失和其他的性能恶化问题逐渐暴露出来,其中一个比较严重的现象就是网络拥塞。主动队列管理是网络拥塞控制中一个比较有效的方法,也是网络拥塞控制中的研究热点。 就目前而言,对主动队列管理算法的研究还不是很完善,其中很重要的一方面体现在网络拓扑的研究上。现有的对主动队列管理算法的研究绝大多数采用单瓶颈链路拓扑,而对于多瓶颈链路拓扑却少有涉及。相对于单瓶颈链路拓扑而言,多瓶颈链路拓扑是一种更接近于实际的网络模型,通过在多瓶颈链路条件下对各种主动队列管理算法进行研究,更能揭露算法在实际网络中可能遇到的问题,因而对多瓶颈链路网络进行深入研究对于推动主动队列管理算法与实际网络的融合具有重要意义。 本文主要包括以下内容: 1、基于控制论观点讨论了单瓶颈网络的拥塞机制,从路由器中TCP流的动力学性质出发,建立了TCP流模型的随机微分方程,同时推导出描述AQM策略和路由器排队过程的非线性微分方程,并在平衡点附近对微分方程组进行线性化处理。 2、建立具有AIMD参数对(α,β)的多瓶颈网络流体模型,并基于Lyapunov稳定性理论,给出多瓶颈网络系统模型渐近稳定的充分条件;分别从无丢包时延和具有反馈时延两个方面对多瓶颈网络系统的稳定性进行了分析,并以一个具有三瓶颈链路拓朴结构为例,利用MATLAB和NS分别对其进行了仿真,仿真结果验证了多瓶颈网络系统的渐近稳定性。 3、利用网络处理器的可编程性和可扩展性等特点,设计了一种将缓冲管理和分组调度相结合的队列管理综合算法,目标是使系统的吞吐量和分组丢失率的综合性能达到最优。 最后对全文进行了概况性总结,并指出了有待进一步研究的问题。
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