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《大连理工大学》 2005年
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主动队列管理的优化与预测控制算法设计

滕海涛  
【摘要】:目前Internet网络无论用户数,还是业务类型都以惊人的速度增长,特别是建立大规模计算和数据处理、满足稳定而高效的科学活动的网络环境的需求,使得现有的网络管理和控制机制越来越不适应实际的需要,因此合理有效的拥塞控制机制成为网络管理研究的首要任务。虽然以集成服务(IntServ)和区分服务(DiffServ)为代表的服务模型和以接纳控制、流量成形、队列管理为核心的业务管理机制在一定程度可以满足用户的服务质量要求,但最基本和最核心的依旧是拥塞控制,因为时常有可能出现严重拥塞而无法及时恢复的网络是难以实现良好的服务质量(QoS)保证的。基于窗口的TCP速率控制及其改进算法,虽然已作为标准在Internet上广泛使用,但是完全依赖于终端系统的策略和算法是很难满足复杂的应用对QoS的需要。于是结合源端算法研究路由器等中间节点设备的控制机制,更及时了解网络的拥塞状态,并以此实施有效的资源管理策略,使网络能有效地避免拥塞,或尽早从严重的拥塞状态中恢复过来显得更加重要。 以RED算法为代表的主动队列管理(AQM)方案作为中间节点设备的增强机制,在保证较高吞吐量的基础上有效控制队列长度,从而实现了控制端到端的时延,保证QoS的目的。但是研究表明大多数AQM方案对网络的连接数变化、业务类型及延时大小等网络状态非常敏感,不正确的参数设置常引起队列震荡、吞吐量降低和时延抖动加剧等不良作用。 本文针对上述问题,首先介绍了拥塞控制和主动队列管理(AQM)的背景,并简单分析了各种已有的AQM算法。描述了TCP+AQM拥塞控制机制的控制理论建模过程,然后采用最优化、预测控制等方法提出了数值优化控制算法、广义预测控制算法和预测PID控制算法。最后以OPNET仿真平台为工具,对所提出的算法进行了深入系统的仿真研究。仿真表明本文方法在一定程度上改进了某些现有算法的不足,改善了系统的暂态性能,增强了对延迟、用户数变化等不确定性的鲁棒性,提高了网络利用率。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP393.07

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘启林;基于分数阶PI~λD~μ的网络拥塞控制[D];武汉科技大学;2006年
2 李治国;基于神经网络的AQM算法研究[D];大连理工大学;2008年
3 黄媛辉;自相似业务主动队列管理研究[D];西南交通大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 任丰原,王福豹,任勇,山秀明;主动队列管理中的PID控制器[J];电子与信息学报;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙德辉;郝冬冬;李志军;;考虑网络丢包的网络化控制系统的广义预测控制[J];北方工业大学学报;2009年01期
2 吴刚,孙一康;多变量模糊预测控制在板形板厚综合系统中的应用[J];北京科技大学学报;1999年04期
3 任雪梅;黄鸿;艾亮;那靖;;主动队列管理中的PID型神经网络控制[J];北京理工大学学报;2006年10期
4 陈金华,孙金生;智能PID拥塞控制算法[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
5 邹良华;沈玲;张云霞;;解广义预测控制模型的障碍函数法探析[J];成功(教育);2009年05期
6 刘志远;王都;游海翔;冒晓建;卓斌;;基于GPC的稀燃天然气发动机空燃比自适应控制[J];车用发动机;2009年04期
7 王宏伟;钱晓龙;井元伟;刘晓平;;不确定时滞TCP/AQM系统的滑模控制[J];东北大学学报(自然科学版);2008年02期
8 王宏伟;井元伟;;具有时滞网络系统的滑模控制[J];东北大学学报(自然科学版);2008年12期
9 王宏伟;于驰;井元伟;;基于T-S模糊观测器的网络拥塞控制算法[J];东北大学学报(自然科学版);2010年04期
10 叶成荫;井元伟;;基于RBF的TCP网络自适应滑模控制[J];东北大学学报(自然科学版);2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴义虎;宋丹丹;侯志祥;袁翔;;车辆横摆角速度的广义预测控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 周川;张璐;陈庆伟;;基于神经网络PID的智能AQM新算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 曾庆军;王捍兵;徐晶晶;;基于软组织环境的遥操作机器人系统预测控制研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 余雷;费树岷;朱海荣;;火电厂过热汽温系统的切换控制平台设计与应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
5 ;An Active Queue Management Algorithm Based on Adaptive Variable Structure Control using Neuron Learning[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 韩亚红;由勇;由俊生;;基于广义预测控制的DFS控制方法的研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
7 王宏伟;井元伟;;基于变结构控制的主动队列管理算法[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
8 张士娟;孙金生;;自适应PID主动队列管理算法设计[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
9 ;Active Queue Management Algorithm Based on T-S Fuzzy Control[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
10 ;An Active Queue Management Scheme Based on Variable Structure Control and Neuron Equivalent Compensation[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 陈亮;Ad Hoc网络TCP拥塞控制研究[D];南京理工大学;2011年
4 刘芙蓉;半潜船动力定位控制系统建模和仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
5 王萍;主动队列管理的滚动优化控制研究[D];吉林大学;2011年
6 张磊;基于Agent的水下机器人运动控制系统体系结构[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 陈伟杰;基于主动队列管理的拥塞控制策略及其稳定性研究[D];浙江工业大学;2011年
8 黄丽;基于数据驱动的生物反应过程软测量与优化控制[D];江苏大学;2011年
9 王宏伟;TCP/IP网络拥塞控制中主动队列管理算法研究[D];东北大学;2009年
10 李鑫;基于强化学习理论的网络拥塞控制算法研究[D];东北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谢笑颖;环境最优船舶区域动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙靖;水下机器人状态反馈广义预测解耦控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王峰;时滞系统的辨识与控制[D];大连理工大学;2010年
6 李红涛;智能预测控制算法在倒立摆中的应用研究[D];长沙理工大学;2010年
7 李志国;管式加热炉冗余调炉决策支持系统[D];天津理工大学;2010年
8 吴凡;基于预测控制的网络控制系统研究[D];天津理工大学;2010年
9 王世明;基于模糊控制与遗传算法的两步法预测控制在三级液位系统中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 张勇;基于DSP的火电锅炉风烟系统广义预测控制[D];太原理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李,朱金兆,朱清科;分形维数计算方法研究进展[J];北京林业大学学报;2002年02期
2 吴春明,姜明,朱淼良;几种主动式队列管理算法的比较研究[J];电子学报;2004年03期
3 吴清亮;陶军;姚婕;;一种基于预测PI控制器的自相似网络主动队列管理算法[J];电子学报;2006年05期
4 任丰原,王福豹,任勇,山秀明;主动队列管理中的PID控制器[J];电子与信息学报;2003年01期
5 温昱晖;朱祥华;张勇;;自相似流量的主动队列管理算法[J];电子与信息学报;2006年07期
6 罗燕,汪纪锋,曹长修;宽带网络闭环式拥塞控制方法综述[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年03期
7 陈帅,杨洪波;主动队列管理(AQM)拥塞控制算法研究[J];光机电信息;2002年12期
8 张远翼;杨祥;司海平;;典型的主动队列管理算法性能分析[J];桂林工学院学报;2007年03期
9 王春枝;万勇;朱玉明;;主动式队列管理中ARED算法的分析研究[J];湖北工业大学学报;2007年02期
10 韩欣,姚凌,纪红;Internet中的主动队列管理技术[J];合肥学院学报(自然科学版);2004年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 索东海;广义预测拥塞控制算法及仿真研究[D];大连理工大学;2003年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 丁胜仁;公路网结构优化理论与方法研究[D];长安大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 胡海波;分数阶PI~λD~μ控制器参数的整定和应用研究[D];安徽理工大学;2010年
2 肖智勇;自相似环境下的拥赛控制算法研究[D];西南交通大学;2010年
3 田小敏;智能分数阶PIλDμ控制器的研究[D];安徽理工大学;2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤德佑,骆嘉伟,张大方,张白妮;一种提高稳定性和公平性的主动队列管理机制[J];计算机研究与发展;2005年07期
2 陈潇,周建国,晏蒲柳;支持流类型优先级处理的主动队列管理机制[J];计算机工程;2005年07期
3 张鹤颖;肖立权;;一种顽健的自校正主动队列管理机制[J];通信学报;2006年03期
4 荣亮;王建新;;基于控制论的主动队列管理的研究进展[J];小型微型计算机系统;2007年11期
5 蒋启明;乐光学;于述春;;基于事件的主动队列管理研究[J];微计算机信息;2010年12期
6 李方敏;叶澄清;李仁发;;主动队列管理机制研究[J];计算机科学;2001年09期
7 李方敏,叶澄清;一种支持优先级标记处理的主动队列管理机制[J];软件学报;2002年04期
8 尹逊和,任丰原,任勇,山秀明;鲁棒的主动队列管理新算法[J];计算机学报;2002年10期
9 岳鹏;刘增基;张冰;;一种基于等效活动流预测的主动队列管理机制[J];西安电子科技大学学报;2006年01期
10 朱光喜;范伟;;主动队列管理机制在无线系统中的优化[J];无线电通信技术;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 曾振平;陈娟;;对主动队列管理算法仿真研究的几点建议[A];江苏省系统工程学会第十一届学术年会论文集[C];2009年
2 杨永昌;;IP复接器中的随机丢弃算法研究[A];四川省通信学会2006年学术年会论文集(二)[C];2006年
3 周川;郭毓;陈庆伟;;一种改进的公平性自适应主动队列管理算法[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
4 刘英峰;;一种改进的RED算法—IRED研究[A];江苏省电子学会2010年学术年会论文集[C];2010年
5 曹振臻;肖扬;;基于离散二维Markov链的TCP/RED模型[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
6 孟博;井元伟;;基于H_∞理论的AQM控制器鲁棒性研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 李旻;主动队列管理若干问题的研究[D];复旦大学;2003年
2 刘明;面向网络拥塞控制的主动队列管理机制研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 郭松涛;基于主动队列管理的拥塞控制机制的动态行为研究[D];重庆大学;2008年
4 王萍;主动队列管理的滚动优化控制研究[D];吉林大学;2011年
5 肖萍萍;网络拥塞控制的TCP友好与主动队列管理研究[D];吉林大学;2008年
6 陈伟杰;基于主动队列管理的拥塞控制策略及其稳定性研究[D];浙江工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汤德佑;基于平均队列和负载的主动队列管理研究[D];湖南大学;2004年
2 牛军;基于聚合流和复杂拓扑的主动队列管理机制的研究[D];北京交通大学;2009年
3 李婷;基于智能控制的主动队列管理研究[D];湖南大学;2009年
4 滕海涛;主动队列管理的优化与预测控制算法设计[D];大连理工大学;2005年
5 刘超;基于预测函数控制的主动队列管理策略研究[D];燕山大学;2011年
6 魏宇红;主动队列管理中网络自适应拥塞控制算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 郑锋;基于主动队列管理的拥塞控制策略研究[D];西北大学;2010年
8 宋欣;在主动队列管理中实现公平性算法的研究[D];吉林大学;2006年
9 吕兆齐;网络QoS控制中的主动队列管理研究[D];南京邮电大学;2011年
10 王方红;基于主动队列管理的网络拥塞控制算法研究[D];电子科技大学;2013年
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