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大时滞网络的主动队列管理算法研究

李勇  
【摘要】: 作为对终端系统上拥塞控制的一种补充,中间节点上的主动队列管理(AQM)算法在保证高吞吐量的基础上有效地控制了队列长度,从而实现了端到端时延的控制,保证了网络服务质量(QoS)。因此,主动队列管理算法的研究成为当今网络界研究的热点之一。 我们发现,已有的大多数算法在设计以及验证过程中都没有充分考虑到大时滞对算法性能的影响。通过网络仿真试验,本文证实了已有的大多数AQM算法,包括RED、REM、PI以及PID,在大迟滞网络中都出现了剧烈的抖动,导致瓶颈链路利用率下降和时延抖动加剧。为此,针对时滞对主动队列管理算法的影响,本文首先从控制理论角度对网络拥塞控制机制建模并进行分析。这样网络拥塞控制的研究重点就变成研究控制算法和控制参数,从而,控制理论可以在该领域发挥作用。然后,本文归纳总结了时滞系统的几种经典控制策略,并借鉴其中的Smith预估补偿机制以及智能控制思想,提出了基于改进补偿器结构的Smith-PI算法以及基于仿人智能控制思想的改进(Modified Smith-PI,MSPI)算法两种适用于大时滞网络的主动队列管理算法。最后,本文通过仿真实验证明了两种新算法在大时滞网络条件下,克服了大时滞给队列稳定性带来的不利影响,各方面性能确实优于原有的经典算法。


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