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网络拥塞控制算法的稳定性研究

作　者: 陈青丽
导　师: 王万良
学　校: 浙江工业大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 拥塞控制 主动队列管理 最优化理论 通信时延 稳定性
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近几年来,网络拥塞控制研究得到了飞速的发展,但是基于启发式的算法缺乏控制理论和有效的数学证明作基础,算法的参数配置也非常敏感,不同的参数配置结果也大相径庭。因此,这些算法的扩展性不好,无法满足进一步需要。最新的网络拥塞控制是基于控制与优化理论、非线性的动力学分析等一系列严格的数学证明,这些理论知识的融入使得网络拥塞控制算法更符合网络的需求,更适用于复杂多变的实际网络。本文的主要工作是基于价格机制和最优流控理论的拥塞控制算法的稳定性研究,包括以下几个部分:1.推导了Athuraliya等提出的REM算法的传递函数,并应用劳斯稳定判据分析了TCP/REM系统稳定的条件,从而给出REM算法的参数配置范围。2.提出了自适应的REM算法(Self-Tuning REM,STREM)。该算法在网络环境变化时可以自动调整参数γ的值,使得算法的关键参数调节的策略适应动态网络的变化。仿真结果表明,STREM算法在变化的网络环境下仍能获得较高的链路利用率。3.针对带时延的混杂网络,结合最优化流控理论和频域响应函数的几何学特性,分析了Kelly的主—对偶算法的稳定性,给出了主—对偶拥塞控制算法渐进稳定的充分条件。根据这个充分条件可以分析通信时延在Internet网络中的作用,指导实际网络系统的参数设置。

全文目录


摘要  5-6
abstract  6-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 网络拥塞控制的研究意义  9-11
    1.1.1 网络拥塞的基本概念  10-11
    1.1.2 拥塞控制算法的评价方法  11
  1.2 网络拥塞控制的研究现状  11-15
    1.2.1 基于源端的拥塞控制算法  12
    1.2.2 基于中间端的拥塞控制算法  12-15
  1.3 TCP/AQM 系统的稳定性及其动力学行为分析研究现状  15-16
  1.4 本文的主要研究内容  16-18
第2章 拥塞控制的算法研究及稳定性分析  18-26
  2.1 Kelly 的最优流控理论  18-19
  2.2 TCP/AQM 的模型  19-21
  2.3 REM 算法  21-23
    2.3.1 REM 算法的描述  21-22
    2.3.2 REM 参数的设置  22-23
  2.4 Routh-Hurwitz 稳定判据  23-25
  2.5 小结  25-26
第3章 TCP/REM 模型的研究及稳定性分析  26-39
  3.1 引言  26-27
  3.2 TCP/REM 的微分方程模型及参数定义  27-31
    3.2.1 TCP 微分方程模型  27-29
    3.2.2 REM 算法的传递函数  29-30
    3.2.3 TCP/REM 闭环系统的传递函数  30-31
  3.3 稳定性分析及控制参数选择  31-33
    3.3.1 Routh-Hurwitz 稳定性分析  31-32
    3.3.2 控制参数的稳定范围  32-33
  3.4 自适应STREM 算法设计  33
  3.5 仿真结果及性能分析  33-38
    3.5.1 仿真环境  34
    3.5.2 TCP 连接数N 突变时算法性能  34-36
    3.5.3 链路带宽C 变化时性能比较  36-37
    3.5.4 往返时延RTT 变化时性能比较  37-38
  3.6 小结  38-39
第4章 混杂网络下TCP 速率模型的稳定性分析  39-58
  4.1 引言  39-40
  4.2 Kelly 速率模型  40-41
  4.3 带有时延的分散拥塞控制系统的稳定性分析  41-46
    4.3.1 在平衡点时延系统的局部稳定性问题  41-43
    4.3.2 Tian 定理  43-44
    4.3.3 主-对偶算法的分布式稳定性条件  44-46
  4.4 稳定条件的证明  46-54
    4.4.1 定理2 的证明  46-48
    4.4.2 拥塞控制算法的微分几何学分析  48-54
  4.5 主-对偶拥塞控制算法的参数配置  54-56
  4.6 小结  56-58
第5章 总结与展望  58-60
  5.1 研究工作总结  58
  5.2 研究的难点和展望  58-60
参考文献  60-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表的学术论文目录  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 计算机网络测试、运行
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