TCPIP网络拥塞控制若干问题研究.ppt

TCP/IP网络拥塞控制若干问题的研究 答辩人： 何 凌 导 师： 井元伟 教授 第一章 绪论 网络拥塞的基本概念 拥塞是一种持续过载的网络状态。此时用户对网络资源的需求超过了其固有的容量。 网络拥塞产生的原因 存储空间不足 带宽容量不足 处理器速度慢、能力弱 拥塞控制的基本思想 采取某种控制措施减少或避免网络中出现拥塞现象。 第一章 绪论 基于路由器的IP拥塞控制机制 基于优化理论的拥塞控制算法 在这类算法中TCP的连接是一种互动的行为，AQM控制器可以看作一个梯度优化问题，算法的目标是最大化网络利用率。 Kelly等学者基于优化理论[49]提出了一个分散拥塞控 制框架，从而建立了TCP速率控制的模型。 Kunniyur在Kelly源端速率模型的基础上提出AVQ算 法。 Low等基于优化理论提出了TCP/AQM对偶性模型。 基于控制理论的拥塞控制算法 现有算法存在的问题 第二章 基于IMC-Smith的AQM策略 网络控制系统建模 第二章 基于IMC-Smith的AQM策略 仿真研究 图2.8 模型匹配时IMC-Smith控制算法仿真曲线 第二章 基于IMC-Smith的AQM策略 本章小结 本章从控制理论的角度描述了带AQM的网络拥塞闭环控制系统结构，给出了IP网络系统受控对象的一种传递函数模型。并提出了一种结合内模控制器和Smith预估补偿控制器的IMC-Smith控制算法，通过仿真实验表明，该策略能有效克服网络时延的影响，对网络模型参数的变化具有较好的鲁棒性。 本章小结 本章从控制理论的角度描述了带AQM的网络拥塞闭环控制系统结构，提出了一种结合模糊控制器和Smith预估补偿控制器的模糊Smith控制算法，通过仿真实验表明，该策略能有效克服网络时延的影响，对网络模型参数的变化具有较好的鲁棒性。 第四章 基于灰色预测自适应PID理论的VRC算法 第四章 基于灰色预测自适应PID理论的VRC算法 我们采用自适应的形式，将上式写成 设系统的性能指标为 稳定性分析 设离散Lyapunov函数为： 本章小结 本章针对基于PID控制的虚速率VRC主动队列管理算法加以改进，提出了一种新的VRC算法。将二次型性能指标引入到PID控制器的整定过程中，按照性能指标的负梯度方向修改加权系数，实现了PID的自适应最优控制，同时将自适应PID与灰色预测器相结合，用预测结果代替被控对象测量值，补偿了网络时滞，实现了“事先调节”。并且对算法进行了稳定性分析。此外，本章通过细致的仿真实验分析了算法在改善网络性能方面的有效性。算法能稳定地适应网络环境动态变化，超调量小，振荡轻微，快速收敛于路由器队列长度期望值，自适应克服了网络干扰和滞后特性的影响。 第五章 基于显式速率反馈的拥塞控制算法 缓冲器中某一TCP连接的队列长度可由下列方程所确定： 第五章 基于显式速率反馈的拥塞控制算法 第五章 基于显式速率反馈的拥塞控制算法 设计滤波器 第五章 基于显式速率反馈的拥塞控制算法 第五章 基于显式速率反馈的拥塞控制算法 第五章 基于显式速率反馈的拥塞控制算法 第六章 基于价格策略的拥塞控制机制 第六章 基于价格策略的拥塞控制机制 基于资源占有率的价格策略 基于激励Stackelberg的价格策略 Stackelberg激励策略是对策论中的一种策略，又称主—从策略。在激励策略中，分为主方和从方。主方发布激励策略，当从方与主方提供的目标不一致时，惩罚函数将激励或迫使从方采取对整个整体有益的行为。一个资源分配向量构成Nash 均衡,意味着没有用户有单方面改变自己策略(所使用资源的数量) 的动机。 线性激励策略 非线性激励策略 数值例子和仿真 第六章 基于价格策略的拥塞控制机制 TCP/AQM对偶性模型主导思想 原始问题 （拥塞控制的目标） 对偶问题 对偶梯度算法的全局稳定性分析 定理 1 忽略传输时延的情况下，由式 (7.9), (7.12), (7.14)以及 (7.13)组成的闭环系统(7.16)是全局稳定的。 假设 是单调减函数, 对于任意给定时刻t，存在 有 ， ， 。 探索更准确的网络模型描述方法，提高网络受控模型的精度； 对于AQM技术的研究，为了解决经典控制理论难以解决的复杂系统控制问题，以及针对的研究对象是不确定的模型、高度的非线性、复杂的任务要求，要注重引入智能控制方法； 改善路由器队列管理的鲁棒性，