基于控制理论的主动队列管理算法

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1、浙江工业大学硕士学位论文基于控制理论的主动队列管理算法摘要随着网络规模的快速增长和各种应用的不断产生，网络拥塞问题日益加剧，仅依靠源端的流量控制机制很难使网络保持在高效且公平的运行状态，这就需要网络的中间节点也能在拥塞控制中发挥重要作用。由此，主动队列管理(AQM)算法应运而生，它是一种在网络设备缓冲溢出之前就丢弃或标记数据包的算法，通过保持期望队列长度，实现在减小路由器中的数据包丢失及排队时延同时保证较高吞吐量的目标，能够作为端到端拥塞控制机制的一种补充。本文主要从控制理论的角度设计主动队列管理算法，重点考虑了网络参数是变化的、控制输入

2、具有受限特性及输入中存有时滞情况下网络拥塞控制器的设计。论文的研究主要包括以下内容：l，对拥塞控制的一些基本概念，问题及目前的研究现状做了一个比较详细的综述，并对已有的具有代表性的AQM算法进行了分析比较，针对其中尚存的问题提出了本文的设计思路。2．综合考虑了输入延时和状态延时对拥塞控制器设计的影响，进一步，考虑控制输入的受限特性问题，把TCP／AQM描述成一个输入受约束的线性时滞系统，从而将拥塞控制问题转化为系统的保性能控制律设计问题进行研究。3．将动态拥塞控制系统描述为一个具有状态、输入时滞的线性时滞系统，并将实际链路带宽的摄动描述为

3、拥塞控制系统的扰动输入，进而，用基于仉控制方法和线性矩阵不等式处理技术给出了系统具有最优扰动抑制度的拥塞控制算法。4．由于滑模控制具有良好的暂态性能和系统的鲁棒性，较适合网络这样复杂系统的控制。本文提出了基于滑模控制(SMC)的一种新AQM算法，旨在解决网络参数变化时也能满足对目标队列的精确跟踪。5．在总结本文工作的基础上，提出了进一步研究的方向。关键词：拥塞控制，主动队列管理，保性能控制，战控制，滑模控制浙江工业大学硕士学位论文oNACTIVEQUEUEMANAGEMENTALGoIUTHMSBASEDoNCoNTRoLTHEoRYAB

4、STRACTTCPcongestioncontrolmechanisms，whilenecessaryandpowerful，arenotsufficienttoprovidegoodservicesinallcircumstances，especially丽tllrapidgrowthinsizeandthestrongrequirementforQoSguarantee．Itisneededtocomplementtheendsystemcongestionavoidancemechanisms．ActiveQueueManageme

5、nt，asoneclassofpacketdropping／markingmechanismintherouterqueue，hasbeenrecentlyproposedtosupporttheend-to-endcongestioncontrolintheIntemet．ThegoalsofAQMaretOreducetheaveragelengthofqueueinroutersandtherebydecreasetheend-to-enddelayexperiencedbypackets，andensureefficientuse

6、ofnetworkresourcesbyreducingthepacketlosscausedbyqueueoverflow．AQMhighlightsthetrade—offbetweenthedelayandthroughput．Thisresearchworkissummarized嬲follows：1．Thedetailsummaryofsomebasiccontents，issues，andrecentresearchoncongestioncontrolismade，andtheexistedAQMschemeisanalyz

7、ed，aswellastheexistentproblemsandimprovedmeasuresofthemareanalyzedandsummarized．2．InTCP／IPnetworks，thepacket-droppingprobabilityfunctionisconsideredasacontrolinput,aTCPAQMcontrollerismodeledasacons仃aintlineartime-delaysystems．3．Astate—spacemodelisusedtodescribethedynamicp

8、ropertiesofthenetworkflow,andthediscrepancybetweentheavailablelinkbandwidthandthenominallinkband