ATM网络中ABR流量控制的研究

【摘要】： 自适应比特速率(ABR)业务的流量控制是ATM网络中一种有效的拥塞控制机制和流量管理手段。在高速的ATM网络中，算法的简洁性在很大程度上决定着交换机的性能。尽管二进制ABR流量控制的简洁性具有相当的吸引力，但标准的EFCI算法控制的队列长度和允许信元速率(ACR)却易出现大幅振荡的现象，这势必会降低链路的利用率，严重影响交换机的性能。本文认为现有的基于直觉的启发式算法设计难免带有盲目性和片面性，为此，以现代控制理论为指导，通过仿真试验，对ATM网络的流量控制进行了深入研究，取得了一些成果。 提出并建立了二进制ABR流量控制数学模型，并在稳定工作点对模型进行了局部线性化，得到了ABR流量控制系统的线性模型，作为研究的基础。 在标准的EFCI算法的稳定性分析中，发现了系统振荡的本质原因在于系统中存在非线性环节，进而提出了对EFCI算法的改进，有效克服了系统振荡。 为了进一步克服系统振荡问题，提出采用一种线性的PID控制器来替换标准EFCI算法中的非线性环节，增强了系统的鲁棒性，并实现了队列长度的定点控制，有效地减少了排队延时。 考虑到网络状态参数的时变性，为了使流量控制算法具有较强的抗干扰能力，应用滑模变结构控制器，设计了相应的二进制ABR流量控制算法，适应了网络负载的动态变化，具有更好的鲁棒性。 论文最后通过仿真试验对TCP／IP在ATM网络中的传输性能进行了分析研究，给出了参考建议。