網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的若干問(wèn)題研究.pdf

1、隨著Internet本身規(guī)模的迅速擴(kuò)大、Internet用戶數(shù)的劇增、以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型的快速增加，網(wǎng)絡(luò)正經(jīng)歷越來(lái)越多的包丟失和其他的性能惡化問(wèn)題，其中一個(gè)比較嚴(yán)重的現(xiàn)象就是網(wǎng)絡(luò)擁塞。 網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致的直接后果是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能下降：包括分組丟失率增加、端到端延遲增大、網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降、甚至有可能使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生擁塞崩潰。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于擁塞崩潰狀態(tài)時(shí)，微小的負(fù)載增量都將使網(wǎng)絡(luò)的有效吞吐量急劇下降。 造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的原因很多，主要有：存儲(chǔ)

2、空間不足、帶寬容量不足、處理器處理能力弱、TCP/IP協(xié)議擁塞控制機(jī)制中的缺陷、用戶的惡意攻擊造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞、以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的混沌、分叉等現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通訊的崩潰。 在目前的Internet中，既然網(wǎng)絡(luò)擁塞是無(wú)法避免的，就必須采取積極主動(dòng)的策略控制和避免擁塞，把擁塞發(fā)生的可能性降到最低，即使在發(fā)生擁塞后也能及時(shí)地恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)擁塞控制也必須保證網(wǎng)絡(luò)效率。因此，網(wǎng)絡(luò)擁塞控制是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改善性能、提高服務(wù)質(zhì)量的主要手段，網(wǎng)絡(luò)

3、擁塞控制問(wèn)題的研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于網(wǎng)絡(luò)擁塞控制研究方面的成果很多，從已經(jīng)發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的研究主要集中在網(wǎng)絡(luò)擁塞控制系統(tǒng)建模、網(wǎng)絡(luò)擁塞控制系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)分析、TCP擁塞控制算法的改進(jìn)、主動(dòng)隊(duì)列管理算法等幾個(gè)方面。 本文主要從TCP擁塞控制和主動(dòng)隊(duì)列管理兩方面對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制進(jìn)行研究，主要研究成果如下： （1）研究了TCP擁塞控制的四種經(jīng)典算法：TCP-Tahoe

4、、TCP-Reno、TCP-SACK和TCP-Vegas算法，分析比較了這些算法的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。文中構(gòu)造了不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用ns仿真器比較了這些算法的性能。總結(jié)了研究出一種理想TCP擁塞控制算法存在一定的困難。 （2）基于網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的內(nèi)在反饋控制思想，提出將一些控制器應(yīng)用于AQM算法。分析比較了內(nèi)模控制與PI控制在克服滯后方面原理的不同，體現(xiàn)了內(nèi)?？刂圃诳朔蠓矫娴膬?yōu)越性；在此基礎(chǔ)上，提出將PPI（Predictive

5、PI）這種更易調(diào)節(jié)參數(shù)的特殊IMC控制算法應(yīng)用于AQM，并從開(kāi)環(huán)增益和相位裕度證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。分析了基于PI控制的兩種不同模式，即字節(jié)模式和包模式對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)生的不同影響，提出一種根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)調(diào)整PI控制參數(shù)的方法，證明參數(shù)的選擇從開(kāi)環(huán)增益和相位裕度方面保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并對(duì)PI控制做了丟失概率計(jì)算的改進(jìn)。在分析PD和PID控制器模型的基礎(chǔ)上，提出了基于APID（Adaptive PlD）和APD（Adaptive PD）控制的A

6、QM算法。 （3）分析和研究了兩個(gè)擁塞路由器同時(shí)采用RED控制時(shí)，改變其中一個(gè)RED的若干參數(shù)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能造成的影響。 （4）提出一種結(jié)合速率和隊(duì)列長(zhǎng)度信息的RQC（Rate／Queue Controller）算法，分析了此算法的實(shí)現(xiàn)機(jī)理，并分別仿真含。TCP流、FCP流和UDP流、TCP流和HTTP流、混合流時(shí)算法的控制情況。并綜合比較了本論文中所涉及的一些算法的性能特點(diǎn)。 最后論文分析了在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞控制中