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文檔簡介
1、隨著計算機網絡的迅速發(fā)展,互聯(lián)網用戶不斷激增,網絡的擁塞也變得越來越重。自從Jacobson于1988年提出擁塞控制的概念以來,擁塞控制引起了人們極大的關注,各種擁塞控制理論以及算法也相繼提出。擁塞控制成了當今互聯(lián)網研究的熱點問題。擁塞控制研究由于其巨大的復雜性,現(xiàn)有的擁塞控制算法已不滿足于以往的基于主觀的分析方法,而是借助于嚴格的數學證明、非線性動力學方法、控制與優(yōu)化理論分析復雜多變的網絡系統(tǒng),來設計新的、更適合網絡的擁塞控制算法。
2、 本文的理論基礎是非線性最優(yōu)化流控,最優(yōu)化流控理論是從微觀經濟學、博弈論和非線性最優(yōu)化理論發(fā)展而來,1998年Kelly給出了關于最優(yōu)化流控框架的基礎性論文,1999年12月Low基于此提出了完整的最優(yōu)化流控理論。它的主要思想是:最優(yōu)化流控的目標是最大化源端在其傳輸速率下的總效用,把網絡鏈路和源端看作是一個分布式計算系統(tǒng)的處理器,Low等使用了異步梯度投影算法求解這個最優(yōu)化問題的對偶問題,一個關鍵的特性就是這個對偶問題可以被分解成
3、一些簡單的子問題,給定對偶問題的最優(yōu)價格,單個的源端就能個別地求解它的最大利益,而不需要與其它源端協(xié)調。在這個系統(tǒng)中,源端選擇能最大化自己利益的傳輸速率,而鏈路調節(jié)帶寬價格來協(xié)調源端的決策。Low等基于最優(yōu)化流控理論,提出了TCP/AQM的對偶模型,論模型的主導思想是:把發(fā)送速率看作原始變量,把擁塞度量看作對偶變量,源端據反饋回業(yè)的擁塞 度量調整其發(fā)送速率,而各源端發(fā)送速率的大小又會返過來影響擁塞度量,從而構成一個閉環(huán)擁控制系統(tǒng)。該模型
4、把現(xiàn)有的TCP擁塞控制和AQM算法盾作是求解具有適當效用函數的最優(yōu)速率分配問題的分布式算法,從而可從理論上分析網絡在平衡狀時的性能,如吞吐量、丟包率、時延和排隊長度等。 在全面分析和討論最優(yōu)化流控理論的基礎上,基于TCP/AQM的對偶模型,把端算法和中間結點算法有效地結合起來,提出了兩個基于最優(yōu)化流控的擁寒控制算法,其主要工作有: 一、全面分析和研究了最優(yōu)化流控理論。這是本文擁塞控制算法的理論基礎。本文的第二章集中研究了
5、這個流控理論。本章首先介紹了最優(yōu)化流控理論框架,給出了最優(yōu)化流控的原對偶問題及其求解對偶問題的梯度投影算法,本章著基于最優(yōu)化流控理論,給出了一個TCP/AQM的對偶模型,仔細研究了TCP/AQM對偶模型的數學建模和主要思想。本章的最后探討了REM算法,分析了REM的特性及其參數設置。 二、提出了基于最優(yōu)化流控的擁塞控制算法:Mreno。針對Reno算法的周期性抖動和效率很底的帶寬利用率,結合最優(yōu)先控制理論,提出了一個新的擁塞控制
6、算法,標注的Reno算法(Mreno)。NS-2仿真實驗證明,Mreno算法比Reno算法有更好的穩(wěn)定性和帶寬利用率,在公平性方面也比較好,這正是我們想看到的。模擬結果也符合最優(yōu)化流控的指導思想。但是Mreno算法與Reno算法一樣,隨著帶寬的增加,它的穩(wěn)定性就會減弱。這也是需要進一步解決的問題。 三、提出了基于最優(yōu)化流控的擁寒控制算法:Pvegas。同Mreno算法一樣,這部分內容安排在第三章。TCP Vegas,作為TCP
7、Reno的替代算法,不像TCP Reno(或者它的改進,如NewReno,Sack)以丟包作為擁塞度理,而是以隊列延遲作為擁塞度量。TCP Vegas是一個優(yōu)點和缺點同樣明顯的算法。它的優(yōu)點是當網絡里只有TCP Vegas連接時,它的吞吐量非常高,并且達到平衡時沒有丟包,此外,TCP Vegas對長延遲的連接不會產生不公平。它的缺點是當TCP Vegas連接與其它非TCP Vegas邊接競爭有限帶寬時,除非路由器緩存非常小,否則TCP
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