IP拥塞控制中队列调度及优化问题的研究

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1、上海交通大学博士学位论文IP拥塞控制中队列调度及优化问题的研究姓名：尹德斌申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：谢剑英20070901上海交通大学博士学位论文实现了反馈控制结构的队列调度算法。算法只有“服务概率”一个控制参数，实现简单；PI反馈保一证了无论数据源模型如何变化，各业务流所获带宽始终实时跟踪设定值。在无线网络中，由于带宽资源有限，调度算法需要根据各业务流的信号状态动态调整资源分配；本文提出的PI反馈结构的调度算法便非常适合应用于移动通讯基站和无线局域网接入点中。论文的主要创新点包括：>提出了队列算法

2、的控制论模型；依据控制论的观点对现有队列调度算法进行分析，指出了当前存在的主要队列调度算法的优缺点。>提出了“服务概率”的概念，通过定义业务流的“服务概率”来确定其所获得的带宽，通过随机数实现统计意义上的公平带宽分配；根据“服务概率”定义设计出用于定长数据包网络的加权公平队列调度算法PWFQ。>通过一阶低通滤波器来估计业务流的平均数据包长度，将基于“服务概率”的队列调度算法应用到变长度网络环境；与变长度环境下现有的其他加权公平调度算法相比，本文提出的算法具有参数变量少、计算复杂度和空间复杂度低、带宽分配平滑、公平性能优良等特

3、点。>通过将各业务流的网络使用费作为目标函数，提出了一种基于“效用函数”的队列调度算法参数优化模型；通过在线参数优化，使网络的整体性能指标达到最优状态。与现有的其他算法相比，基于“服务概率”的队列调度算法由于计算简单，所涉及的参数少等优点而更适于在线优化模型。>提出了基于“PI反馈控制”的全新队列调度算法；该调度模型直接检测各活动业务流所获得的网络带宽，使用PI控制器进行反馈控制，使各业务流所获带宽始终动态跟踪其设定值。该算法与具体网络模型无关，可以很好地适应各种网络变化，具有极强的鲁棒性和扩展性。II关键词：拥塞控制，队列

4、调度，反馈控制，PID控制，性能优化QueueSchedulingandOptimizationinIPCongestionControlABSTRACTWiththerapiddevelopmentofInteract，MobileCommunication,PersonnelMultimediaBusinessandthein切Dductionofreal_timedataintoindustrialnetwork，theqheueschedulingandqueuem锄agememfunctionsbecomemore

5、andmoreimportant．Networkroutersneedtodealwiththe仃aditionalpacket·switchingbusinesswhilemeetingtherequirementsofrapidlyincreasingreal．timeapplicatio璐．Traditionalqueueschedulingalgorithms，suchasFCFSandRILcannolongerfulfilltheserequirements．Atfirst，weanalyzetheexistin

6、gqueueschedulingalgorithmsfromthepointoftheControlTheorv彻dpointOUtthatmostofexistingqueueingalgorithmsareall”openloop”controlmemods．Inthesealgorithms，thenetworkreuterstransferpacketsindeterministicsequence，whichisbasedonsomepredefinedstrategies·Theadvantageofthisme

7、thodisthatthesendingsequenceofpacketsisdeterministic·Soitispossibletoanalyzetheperformanceofthesequeueschedulersqualitativelyandquantificationally．Ontheotherhand，thesealgorithmsneedtoknowsomepar啪eterSabouttheflowsbeforehandorassumethattheincomingdataflowscomplywith

8、somecertajnflowmodels．Tiffsmakethemonlysuitforsomecertainnetworktype．Thispaperproposesthenew”serViceamount”and”serviceprobabiIi矿definitionsandane