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《东南大学》 2006年
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互联网拥塞控制算法若干问题研究

钱艳平  
【摘要】: 自从互联网(Internet)诞生以来,网络资源和网络流量分布的不均衡使得拥塞问题一直困扰着其发展。伴随着网络规模的日益扩大和应用类型的丰富,网络拥塞也变得越来越严重。虽然实践证明基于源端的TCP拥塞控制机制能够有效防止拥塞崩溃地发生,但是TCP拥塞控制机制仍然面临着许多新的危机。因此,互联网的发展要求网络本身也必须参与到拥塞控制中去。目前,基于源端的TCP拥塞控制机制和基于网络端的拥塞避免机制两者相结合已经成为解决拥塞控制问题的一个主要途径之一,形成了计算机网络、通信与自动控制等几个交叉学科一个新的研究热点。 Internet拥塞控制可以看作是一个具有通信时延的非线性动态反馈系统。本文着重讨论基于网络端的拥塞避免机制中的主动队列管理算法设计和网络拥塞控制系统的稳定性分析,主要的研究成果如下: (1)提出了一种鲁棒非线性主动队列管理算法,解决了中小规模网络中存在的传输时延和网络参数时变对系统性能的影响问题。首先,由流体流模型推导出网络模型为参数区间不确定一阶时滞线性系统。其次,在确定使闭环系统稳定的非线性主动队列管理算法控制参数集基础上,利用遗传算法获得了基于改进误差绝对值时间积分指标最优的控制参数,解决了主动队列管理算法参数设置难题。基于扩展到时滞系统的棱边定理,设计了鲁棒非线性主动队列管理算法。仿真结果表明该算法具有良好的控制性能,对参数区间不确定系统有较好鲁棒性。 (2)提出了一种简单易用的预测PI拥塞控制算法,解决了大规模网络中存在的大时滞问题。首先,利用Smith预估器补偿时延滞后,按Dahlin算法设计控制器,将控制器参数和预估对象模型参数相结合,设计了预测PI拥塞控制算法。其次,分析了系统鲁棒稳定性和存在链路容量干扰时瓶颈队列的暂态、稳态特性。通过仿真验证了预测PI算法控制性能优于RED、PI算法,能够适用于存在较大时延的网络。 (3)提出了一种预测PI拥塞控制算法的参数自适应机制来处理网络参数的较大变化问题。首先,利用预测PI算法控制参数与网络参数的确定关系,通过对网络参数的在线估计来实时调节控制参数,使得控制器能够适应网络参数的变化。其次,结合自适应机制分析了整个系统的稳定性和给出了自适应参数的设定原则。仿真结果显示自适应预测PI算法具有较强的鲁棒性,能够适应网络参数的较大变化。 (4)提出了一种基于速率的增强自适应虚拟队列管理算法(EAVQ)。EAVQ引入主从拥塞尺度和期望链路利用比的概念,以输入速率为主要拥塞尺度,保留了AVQ响应速度较快、低队列时延、高链路利用率等优点;同时,以期望链路利用比为辅助拥塞准则,设计了一种基于速率的期望链路利用比自适应机制,解决了AVQ存在着参数设定困难、队列抗干扰能力较弱及存在一定的链路损失等缺点,在改善系统动态性能的同时保证了链路容量的充分利用。在线性化基础上给出了一般网络结构下TCP/EAVQ系统的局部稳定条件。通过仿真验证了EAVQ具有极高的链路利用率,极低的分组丢弃率,受控的队列长度、快速的动态响应和对网络参数具有鲁棒性等优点。 (5)对一类原始-对偶拥塞控制算法在无时延和考虑时延两种情形下分析了系统的稳定性。基于优化理论框架,提出了一个带边界限制的原始-对偶统一拥塞控制模型,应用该模型
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP393.07

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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5条
1 邵永刚;基于主动队列管理的网络拥塞控制算法研究[D];郑州大学;2010年
2 刘大千;基于速率控制的网络建模与拥塞控制算法研究[D];北方工业大学;2008年
3 孙雪迎;网络拥塞闭环控制机理研究与实验分析[D];北方工业大学;2010年
4 陈杰;气象宽带网络中主动队列管理算法的研究及其改进[D];南京信息工程大学;2012年
5 杨汉赟;一种基于灰色预测模型的AODV路由协议优化策略[D];杭州电子科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张敬辕,谢剑英,傅春;一种基于模糊逻辑的主动队列管理算法[J];电子学报;2002年08期
2 张鹤颖,刘宝宏,窦文华;一种基于速率和队列长度的主动队列管理机制[J];电子学报;2003年11期
3 王晓曦,王永吉,周津慧,王秀利;基于改进网络模型的大时滞网络拥塞控制算法[J];电子学报;2005年05期
4 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
5 任丰原,林闯,王福豹;RED算法的稳定性:基于非线性控制理论的分析[J];计算机学报;2002年12期
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10 李银伢,盛安冬,王远钢;参数不确定时滞系统的鲁棒PID控制[J];控制与决策;2004年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王彬;TCP/IP网络拥塞控制策略研究[D];浙江大学;2004年
2 章淼;互联网端到端拥塞控制的研究[D];清华大学;2004年
3 龙承念;高动态异构INTERNET拥塞控制算法研究[D];燕山大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 邓建斌;叶洪江;;基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
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4 张安勤;数据挖掘与进化算法[J];安徽教育学院学报;2002年03期
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8 吴仲;;半导体激光器自动温度控制系统优化设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
9 程家兴,陈万里;列车控制问题的计算分析及自适应算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
10 蒋中;遗传算法在PID参数优化中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
3 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
4 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
5 柴毅;凌睿;;基于参数优化与GRNN逼近的非线性PID控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 王雷;朱熀秋;陈艳;;二自由度交流磁轴承参数自整定模糊PID控制器研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 孙燕;孙峥;黄鹍;;基于模拟退火机制的隔离小生境混合遗传算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 孙燕;孙峥;;利用正交遗传算法优化交通检测点分布[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
9 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
10 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹志波;基于NS-2的RED算法优化策略[D];河南理工大学;2010年
2 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
3 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 刘瑾;混合网络TCP拥塞控制技术的研究[D];山东科技大学;2010年
6 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
8 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
9 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
10 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任晓炜;省级气象业务宽带信息网络构建策略[J];成都信息工程学院学报;2005年04期
2 王翠荣,陈书义,杨孝宗;基于AODV协议的动态路由管理算法[J];东北大学学报;2005年11期
3 陈晓曙,李霞;一种高效的Ad Hoc网络AODV改进路由协议[J];东南大学学报(自然科学版);2003年02期
4 鲁维;;三网融合时代的机遇和挑战[J];电信科学;2011年02期
5 郑渊博;朱杰;;基于NS模拟平台的计算机网络分叉震荡的研究[J];电子测量技术;2009年03期
6 谭连生,尹敏;计算机高速网络的拥塞控制:一种基于速率的PI方法[J];电子学报;2002年08期
7 张敬辕,谢剑英,傅春;一种基于模糊逻辑的主动队列管理算法[J];电子学报;2002年08期
8 李喆;刘军;;基于AODV协议的自组网络安全机制的研究[J];电子学报;2006年02期
9 陆锦军;王执铨;;基于粒子群优化的网络拥塞控制新算法[J];电子学报;2007年08期
10 王建新;荣亮;;大时滞网络拥塞控制器的设计[J];电子学报;2007年11期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王彬;TCP/IP网络拥塞控制策略研究[D];浙江大学;2004年
2 章淼;互联网端到端拥塞控制的研究[D];清华大学;2004年
3 龙承念;高动态异构INTERNET拥塞控制算法研究[D];燕山大学;2004年
4 尹凤杰;基于控制理论的主动队列管理算法及其稳定性研究[D];东北大学;2006年
5 蔡小玲;网络拥塞控制的若干问题研究[D];南京理工大学;2005年
6 杨洪勇;Internet拥塞控制算法的动力学研究[D];东南大学;2005年
7 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
8 秦凯运;网络拥塞控制中主动队列管理算法的鲁棒性研究[D];上海交通大学;2007年
9 周逊;基于Ad Hoc的无人机网络及其路由协议研究[D];西南交通大学;2007年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈洪山;层次化QoS中网络拥塞控制算法的研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 祁彪;无线移动Ad Hoc网络蚂蚁路由算法的研究[D];华中科技大学;2004年
3 胡勇;网络拥塞控制中基于单神经元自适应PID的AQM策略研究[D];河海大学;2005年
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5 张鹏;基于公平性的DiffServ服务质量模型的研究[D];东北大学;2005年
6 赵梅娟;GM(1,1)模型的改进及其应用[D];江苏大学;2005年
7 张莲瑛;网络集成过程中设备选型与整合问题的研究[D];河北工业大学;2006年
8 金卫;基于RED算法改进策略的网络服务质量研究[D];山东大学;2006年
9 霍萌;基于NS的主动队列管理算法的仿真研究[D];上海交通大学;2007年
10 张莉;网络拥塞控制技术的研究[D];天津工业大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 陈乐瑞;孔金生;;基于网络的拥塞控制研究[J];电脑知识与技术;2012年07期
2 彭宇珏;董育宁;黄超;;UMTS网络中一种媒体感知的AQM方法[J];中国科技论文;2013年07期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任立勇,卢显良;Internet拥塞控制研究[J];电子科技大学学报;2002年01期
2 张敬辕,谢剑英,傅春;一种基于模糊逻辑的主动队列管理算法[J];电子学报;2002年08期
3 张鹤颖,刘宝宏,窦文华;一种基于速率和队列长度的主动队列管理机制[J];电子学报;2003年11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 王秀利,王永吉;一种开放源代码的网络仿真器的原理与实现[J];计算机工程与应用;2004年15期
6 林闯,单志广,盛立杰,吴建平;Internet区分服务及其几个热点问题的研究[J];计算机学报;2000年04期
7 罗万明,林闯,阎保平;TCP/IP拥塞控制研究[J];计算机学报;2001年01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 任丰原,林闯,王福豹;RED算法的稳定性:基于非线性控制理论的分析[J];计算机学报;2002年12期
10 王宏华,樊桂林;含有纯滞后对象的控制方法[J];江苏理工大学学报;1994年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴国纲;;DDoS攻击与IP拥塞控制研究[J];电子科技大学学报;2007年03期
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3 谭敏生;姚亮;常泓;谭邦;;WSN中基于多路径路由的拥塞控制算法[J];南华大学学报(自然科学版);2011年02期
4 叶秀芬,Liu Peter Xiaoping,冯伟兴,李国斌;用于互联网遥操作的基于速率的点对点传输协议的研究[J];哈尔滨工程大学学报;2003年03期
5 王路平;基于控制理论的网络拥塞控制研究[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2005年04期
6 孙素环;孔功胜;赵长伟;;TCP拥塞控制中慢启动算法的改进[J];平顶山学院学报;2007年02期
7 孔功胜;孙素环;赵长伟;;一种适合校园网网内服务的拥塞控制算法[J];安阳师范学院学报;2007年02期
8 陈虎;关治洪;陈建聪;;一种适应于多种链路的拥塞控制策略AVCP[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2007年07期
9 孟东明;;TCP拥塞控制中慢启动算法的改进[J];科技资讯;2007年27期
10 魏国珩;胡钰铣;;基于RED的TCP协议拥塞控制性能分析[J];舰船科学技术;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 杨洪勇;闫孝泉;张嗣瀛;;网络拥塞控制算法的动态分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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3 张钰森;吴庆波;谭郁松;;基于Lustre的大规模文件系统拥塞控制算法的研究[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
4 钱迎进;金士尧;肖侬;;大规模集群文件系统中的I/O拥塞控制机制[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前9条
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3 北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室 刘英智;基于公式的拥塞控制机制[N];计算机世界;2001年
4 综合;cdma2000 1x 的分组网络优化[N];人民邮电;2003年
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7 杜荣华;网络处理器灵活应变[N];中国计算机报;2003年
8 本报记者 田梦;长期规划不变 产品层面微调[N];计算机世界;2009年
9 本报记者 罗强;微软亚洲研究院迎来10岁生日 中国创新能力备受认可[N];中国计算机报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 杨歆豪;基于控制理论的网络拥塞控制中的若干算法研究[D];南京理工大学;2010年
2 侯萍;基于控制理论的网络拥塞控制算法研究[D];南京理工大学;2011年
3 陈丹;基于精细分层编码的视频通信技术研究[D];西北工业大学;2002年
4 曹家鑫;数据中心中的一种可扩展和高效的可靠组数据传输方法[D];中国科学技术大学;2013年
5 汪学舜;光纤接入网带宽分配和拥塞控制算法研究[D];华中科技大学;2011年
6 聂伟;WiMAX无线网络QoS测量及优化研究[D];电子科技大学;2011年
7 王金柱;IMS过载控制关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;高速网拥塞控制算法研究[D];西南交通大学;2010年
2 党美莹;流媒体实时传输拥塞控制算法研究[D];重庆理工大学;2011年
3 陈青丽;网络拥塞控制算法的稳定性研究[D];浙江工业大学;2012年
4 殷齐鹏;面向异构混合网络的自适应拥塞控制算法研究与实现[D];国防科学技术大学;2011年
5 张培培;混合网络拥塞控制算法[D];广西师范大学;2013年
6 刘其勇;一种新的TCP拥塞控制算法研究[D];华南理工大学;2010年
7 陈文娟;基于速率的流媒体网络拥塞控制算法研究[D];兰州理工大学;2014年
8 秦际实;TCP拥塞控制算法及性能评估[D];西安电子科技大学;2011年
9 王斌;TCP Vegas拥塞控制算法研究[D];广西师范大学;2011年
10 王小佳;无线网络鲁棒及智能拥塞控制算法研究[D];南京理工大学;2014年
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