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基于智能控制的AQM及相关网络拥塞控制问题研究

林斌  
【摘要】: Internet是覆盖全球的信息基础设施之一,在当今世界发挥着巨大作用。由于网络的高速发展和各种业务类型的实施,互联网本身已成为复杂的异构网络,在目前的现状下不可避免的出现拥塞现象,造成业务质量指标下降和网络资源利用率低下等情况。很大程度上Internet的发展成功是其拥塞控制的有效执行。不断发展中的拥塞控制机制是保证网络运行与鲁棒性的重要机制。面对新的形势,对该领域的研究有着重要的现实意义和应用价值。网络服务质量(QoS)同样是目前网络界研究热点之一。通过QoS,网络可以按照业务量的类型和级别加以区分,渐而依次处理。拥塞控制中作用于网络中间节点的主动队列管理策略(AQM)是解决IP网络拥塞问题和保证QoS的重要途径。在强调业务模型的新网络体系结构中,研究如何通过增强拥塞控制保证网络服务质量(QoS),也是拥塞控制研究的意义所在。 本论文从控制理论的角度系统地分析研究这一系列问题。针对网络特殊的对象,进行研究应用,具有挑战性。 本文主要作了以下研究工作: 1)研究了目前QoS研究体系,分析网络产生拥塞的根本原因与不同拥塞控制策略TCP拥塞控制与IP拥塞控制的运用。并对两者进行了对比分析,指出各自的特点。 2)主要从经典控制理论角度对网络拥塞控制机制建模并进行分析。主要研究对象为TCP拥塞控制机制。为此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,对此控制理论可以在该领域发挥作用。 3)着重分析作用于中间节点上的主动队列管理AQM策略。从控制理论角度分析了AQM推荐算法RED及其众多改进方案。利用控制理论可以有效地设计新的AQM策略。在实际的网络流量下,要求AQM具备很好的鲁棒性和快速响应性。面对复杂的网络对象,智能控制是一条有效的解决途径。在综合模糊系统、免疫系统和PID控制基础上,提出了一种基于模糊免疫PID的主动队列管理AQM策略。仿真效果显示了其有效性。作为今后应用方向,可以将选择将该AQM策略在Linux内核中源代码级进行实现。 4)分析了由IETF建议的QoS保证方案主要由:综合服务(IntServ)/RSVP、 浙江大学硕士学位论文 区分服务(Diffsery)、多协议标记交换(MPLS),对三种方案进行分析,通过增 强拥塞控制保证网络服务质量(QoS)。 最后对全文进行了概况性总结,并指出了理论和应用上有待进一步研究的问 题。


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