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《重庆大学》 2004年
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高速网络中拥塞控制研究

罗燕  
【摘要】:通信网络诞生之初,拥塞现象便产生了,它表现为网络某处业务量的聚集。拥塞的发生不仅深刻地影响着网络性能,严重时甚至会引起网络的瘫痪。因而,对拥塞的控制是一个关系到网络是否能够稳定可靠地运行的一个重大的课题,更是通信网络设计面临的一个重要的问题。拥塞控制的主要目的是提高网络资源的利用率以及为信源提供公平的资源分配。随着通信技术与计算机技术的不断融合和发展,传统的电话交换网络已发展成为今天的宽带综合业务数字网B-ISDN,而且还将继续向着高速化和智能化的方向发展。在当今的高速网络中,通信协议的分层结构更加复杂,进入网络的通信业务类型越来越多,它们的传输要求与统计特性也各不相同,这就使得高速网络中的拥塞现象变得更加复杂,而高速网络的拥塞控制问题也面临着新的挑战。 本文在吸收国内外有关拥塞控制策略及其实现算法、描述通信量统计特性和预测业务流量方法的基础上,研究了ATM论坛组织定义的对ABR服务类型实行的闭环式拥塞控制机制,分析与比较了各种控制算法的优缺点,改进了一个简单有效的流量控制算法。并研究了对通信业务量建立模型的问题。基于高速网络中通信流量的自相似性与混沌现象的本质联系,提出了一种网络业务流量的预测方法。 全文的研究内容与主要结果如下: (一) 对高速网络中的拥塞控制策略及其实现算法进行了研究。ATM论坛将拥塞控制策略纳入到高速网络的通信量管理方案中,在其定义的通信量管理文本中,ATM的服务类型被分成了五大类。对不同的服务类别,采取不同的控制方法。其中,对ABR服务类别采用的是一种基于速率的反馈式控制机制。在已经实现了这种反馈式机制的方法中,第一代的方法即二进制方法。二进制方法设计简单,容易操作,但它的不稳定性降低了其有效性,而且公平性很差。第二代的显示速率方法在稳定性和公平性方面改进了很多,但它同时带来了速率计算的复杂性,而且增加了交换机的负担。 (二) 对排队论及其应用的发展过程进行了研究。排队论是交换系统进行性能分析和系统设计的主要工具。随着通信网络结构及交换与传输技术的发展,排队系统的业务输入过程、交换机的服务过程和服务规则已经发生了很大的变化,但它的基本模式和性能分析指标没有变化。直到现在,它仍是常用的系统分析工具,由于入网业务流量的复杂性,现在多用仿真实验代替了以往的数学解析分析。在高速网络中,自相似性的业务输入对排队系统的性能影响仍是一个没有完全解决的问题。 重庆大学博士学位论文 (三)研究了描述高速网络中业务流量特性的问题。文中描述了高速网络业务 流量自相似性的表现,总结了自相似性的多个等价定义。这些定义从不同的侧面 分别表现了自相似性性质的不同特点,如在时间尺度变换下的不变性,自相关函 数的长期相关性,业务到达分布律的重尾巴性,以及功率谱密度服从的功率定律。 这些特性表明,正是由于业务流量的随机性,使得拥塞控制的问题是一个复杂的 随机控制问题。对此控制对象建立恰当的解析模型是设计性能优良的控制算法的 一个重要的工作。 (四)业务流量预测是资源分配方案的一种有效措施。准确的业务流量预测, 能够为各种网络管理方案如ATM网络中带宽和缓冲区的合理分配提供可靠的数据 依据。并由此提高网络的利用率以及有效地避免拥塞的发生。基于自相似性与混 沌现象的本质联系,本文研究了混沌时间序列吸引子的特性。它的特征由三个不 变的量,Lyapunov指数兄、关联维d和Kolin。岁。v嫡来表征。运用几kens的重 构相空间理论和最大切apunov指数的定义,对仿真的自相似业务源的速率值作出 了预测,并给出了最大预报时间。该预测模式简单,预测效果好。 (五)深入研究了ABR服务的反馈式控制机制及其实现算法,改进了一种简 单有效的流量控制算法,即幻影算法。经过改进后的算法在保留了原来算法的优 点,如平滑接入新连接、较强的鲁棒性以及良好的公平性等以外,还通过对设置 的不同的拥塞级别采取不同的控制措施的方法,增强了网络避免拥塞的能力。 (六)给出了基于最大切apunov指数的预测算法和改进的幻影算法的仿真实 验结果,并进行了分析。 (七)对本文进行了总结,并展望了今后的研究工作。 关键词:拥塞控制,反馈式控制机制,排队理论,自相似性,混沌,预测,仿真 实验
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN915

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 高飞;SUPANET的流量控制技术研究[D];西南交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 徐树公,洪新伟,黄载禄;业务长时相关性对排队性能影响的实验分析[J];电子学报;1998年04期
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10 张孝林,吴介一,朱正强,张飒兵;ATM网络中面向ABR服务的一种流量控制机制[J];电子学报;2002年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾庆海;马中军;王艺霖;;引入混沌理论的混凝土中氯离子传输机理研究[J];四川建筑科学研究;2007年01期
2 张育智;李乔;;基于区间估计的结构损伤识别方法研究[J];四川建筑科学研究;2007年06期
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4 刘盛东,吴荣新;由冒落孔导高预报煤层顶板导高的回归分析研究[J];安徽地质;2001年01期
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10 陈利星;陈绘画;周钦富;;神经网络对马尾松蛀干类害虫数量的混沌识别[J];安徽农业科学;2011年28期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘润杰;申金媛;张端金;穆维新;;下一代网络信令流量的混沌预测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 蔡烽;石爱国;沈泓萃;;不规则波浪激励下的船舶横摇运动动力学研究[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
3 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;周德才;;海浪非线性行为的参数化表征[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
4 杨文;张志敏;万浩;;一种改进的短期交通流量多步预测模型[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
5 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;周德才;;不规则横浪中船舶大角横摇的非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
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7 张马兵;杨应红;董保华;卢逢刚;;安庆市近50年日照特征变化分析[A];第三届安徽科技论坛农业与气候生态学术研讨会论文集[C];2004年
8 刘润杰;杨放春;;一种新的VoIP流量模型的研究[A];2003年中国通信学会信息通信网络技术年会论文集[C];2003年
9 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;;两种波浪激励下的船舶横摇运动动力学研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
10 吴定才;吴珂民;肖云魁;;汽车传动轴振动信号分形维数计算[A];2007年汽车学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨莉;基于可持续发展的我国电源结构优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谢忠玉;电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 赵金宪;复杂系统脆性理论在煤矿生产系统脆性风险评价中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 万九文;国际原油海运运费市场波动特征研究[D];大连海事大学;2010年
8 倪丽萍;基于分形技术的金融数据分析方法研究[D];合肥工业大学;2010年
9 王栋;随机与混沌神经放电节律的时间序列分析[D];陕西师范大学;2010年
10 籍艳;几类时滞系统的稳定与同步[D];江南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙丽娟;基于煤矿瓦斯监测数据的煤与瓦斯突出预警技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 张莉;n-GaAs中的混沌研究[D];长春理工大学;2010年
3 李娅;基于混沌理论的电力谐波检测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王晓艳;非线性混沌电路的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张守业;基于排队论的订单处理系统优化算法研究[D];大连理工大学;2010年
6 王诗源;基于排队论的以太网实时通信技术的研究[D];大连理工大学;2010年
7 赵剑锋;几种混沌密码系统的设计和分析[D];大连理工大学;2010年
8 黄金;安全混沌图像加密算法的研究[D];长沙理工大学;2010年
9 徐银凤;基于改进PSO算法的变压器局部放电超声定位研究[D];长沙理工大学;2010年
10 王梦蛟;非共振参数混沌控制在微弱信号检测中的应用研究[D];湘潭大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 窦军;曾华燊;汪海鹰;;NGI/NGN体系结构及其服务质量保障机制研究[J];计算机科学;2008年03期
2 窦军;曾华燊;陈文佳;;SUPANET信控管理平台的UNI和NNI研究[J];计算机科学;2009年04期
3 曾华燊,许登元,郭子荣,李季;SUPANET中的物理帧时槽交换技术[J];计算机应用;2004年06期
4 李迅,窦文华;千兆位以太网PAUSE流量控制机制研究[J];计算机与网络;2000年Z1期
5 李季;曾华燊;;EPFTS中基于时槽加权的公平调度算法[J];软件学报;2006年04期
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7 唐琦;曾华燊;;SUPANET的入网控制技术[J];微计算机信息;2006年23期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李季;EPFTS平台上基于服务质量的调度算法研究[D];西南交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王慧;SUPANET节点内部访问接口(IAI)研究[D];西南交通大学;2006年
2 林琳;基于EPF信令通道的SUPANET流量管理研究[D];西南交通大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 梁志珊,陈建华,刘哲;基于人工神经网络的自适应电力系统短期负荷预测[J];东北电力学院学报;1994年01期
2 孙海荣,李乐民;具有自相似特性的业务及其对ATM网络性能的影响[J];电路与系统学报;1997年02期
3 戚文芽,程时昕;一个用于VBR+ABR的集中式流量控制方案[J];电子学报;1998年04期
4 王晟,李乐民;一种新的连续值反馈闭环拥塞控制方案的设计及性能分析[J];电子学报;1999年03期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 战大卫;王猛;孟晓波;;高速网络中TCP拥塞控制端算法研究[J];舰船电子工程;2007年05期
2 刘昌华;袁操;;高速网络Fast TCP拥塞控制算法的改进[J];计算机与数字工程;2010年11期
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5 朱坤华;焦翠玲;;基于网络流量混沌特性的拥塞控制研究[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2010年06期
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10 沈明玉;段布托;赵钦;;Logvegas:高速长距离网络中基于Vegas的拥塞控制机制[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 阮卫挺;马兆丰;;高速网络下的恶意流量检测研究[A];2010年全国通信安全学术会议论文集[C];2010年
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3 马宇;赵阳升;段康廉;;岩体裂隙网络的三维分形仿真[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(下册)[C];1999年
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6 李铁萍;魏悦广;;关于球形压痕薄膜硬度解答自相似性的研究[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
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8 陶少华;刘玉华;谭连生;杨春;;复杂网络的自相似特性研究[A];2006全国复杂网络学术会议论文集[C];2006年
9 马凌;周江;王文鼐;;突发性业务流的Gamma泊松混合模型及排队性能研究[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
10 高蓝;;城市设计中的分形思考[A];生态文明视角下的城乡规划——2008中国城市规划年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;高速网络矩阵打印系统[N];科技日报;2000年
2 上海贝尔副总裁 冯叶;多方位入手实现高速网络优化[N];中国电子报;2009年
3 沐滟;明年60亿元投向交通基础建设[N];无锡日报;2007年
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6 集纳;杰尔系统推出高速网络处理器[N];通信产业报;2003年
7 叶琦;构筑高速网络 助力蚌埠堀起[N];蚌埠日报;2007年
8 陈芸芸;欧盟计划全面推行高速网络[N];中国电子报;2010年
9 本报记者 李晓玉;红色年代捍卫通信生命线 立体高速网络见证90年历程[N];通信信息报;2011年
10 ;杜晓伟:网络升级不忘Windows[N];中国计算机报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗燕;高速网络中拥塞控制研究[D];重庆大学;2004年
2 黄小猛;高速网络拥塞控制研究[D];清华大学;2007年
3 徐文君;面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
4 王圣;高速网络TCP加速关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 苏凡军;高速网络拥塞控制算法研究[D];浙江大学;2006年
6 张瑞;基于802.11的无线网状网路由与传输技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
7 邓晓衡;有线/无线网络中基于网络测量的拥塞控制研究[D];中南大学;2005年
8 叶晓国;基于主动网络的多播拥塞控制研究[D];东南大学;2005年
9 郭睿;分布式拒绝服务攻击防御技术研究[D];东北大学;2008年
10 陈一骄;网络入侵检测系统高速处理技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜蕊;局域网下VFAST TCP协议往返时延的研究[D];华中师范大学;2009年
2 邬叶舟;基于时延的端系统拥塞控制机制研究[D];浙江大学;2010年
3 赵娟;基于公平性的MPLS拥塞控制策略的研究[D];东北大学;2005年
4 王珍燕;流媒体视频传输拥塞控制与QoS的研究[D];西南交通大学;2006年
5 沈建辉;双层卫星网络IP路由算法及TCP改进研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 李振;因特网拥塞控制机制的研究[D];西安电子科技大学;2003年
7 肖萍萍;网络中不同数据流带宽公平性的改进研究[D];吉林大学;2005年
8 刘德辉;卫星网络中TCP协议公平性问题研究及协议仿真[D];国防科学技术大学;2004年
9 王征;移动终端流媒体传输协议的研究与实现[D];浙江大学;2006年
10 司颖;非累积分层组播的拥塞控制改进[D];兰州大学;2007年
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