一类网络拥塞控制系统非线性动力学分析与设计

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1、上海交通大学博士学位论文一类网络拥塞控制系统非线性动力学分析与设计姓名：蒋凯申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：席裕庚;汪小帆20050601摘要吐量、丢包率)和非线性动力学指标(最大Lyapunov指数、Hurst系数)这两方面，比较了不同配置下TCP-RED和TCP—ARED(AdaptiveRED，自适应随机早期检测)拥塞控制系统的性能，结果表明ARED算法比RED算法有更好的性能。②研究了一种简化的互联网拥塞控制系统离散模型的分叉与混沌行为，通过选择增益参数和源端数量作为分叉参数，证明了模型会出现倍周期分叉，并研究了分叉的稳定性。在单

2、源端单瓶颈链路的条件下，得出了Li．Y：orke意义下的混沌出现的充分条件。研究还发现通过限制源端发送速率的幅值可以控制其混沌行为。③针对网络拥塞控制系统中存在的分又与混沌现象，本文将混沌控制中时延反馈方法引入拥塞控制算法中，设计并分析了3种改进的RED算法：基于时延状态反馈的RED(RED—SDFC)、基于标准时延参数反馈的RED(RED．DFC)和基于改进时延参数反馈的RED(RED．MDFC)。在TCP—RED拥塞控制系统离散模型的基础上，通过对模型的稳定性和分叉分析，以及不同配置下／IS一2仿真研究的结果表明：改进的RED算法，特别是基于改进时延参数

3、反馈的RED算法，能够提高拥塞控制系统的稳定性，并具有更高的吞吐量和更低的丢包率。提出的这些改进RED算法可以方便的在商业路由器(如CISCO的路由器)上实施。④根据常规主动队列管理算法缺乏控制参数自适应机制的情况，本文提出用实时自适应的混沌控制方法(RTAMI算法)来改进RED算法以增强系统稳定性。分叉分析和数值仿真结果表明：在系统参数变化的情况下，RED—RTAMI算法能够控制住TCP-RED模型的分叉与混沌现象。在有UDP(UserDatagramProtoc01)流的情况下，数值仿真表明RED．RTAMI算法也能控制住拥塞系统的混沌现象。关键词：拥塞

4、控制，混沌时间序列分析，随机早期检测(RED)，主动队列管理时延反馈II圭查奎翌苎兰堡主兰堡垒查ANALySISANDDESIGNoFTHENONLINEARDYNAMICSoFACLASSOFNETWoRKCoNGESTIoNCoNTRoLSYSTEMTheTCP／IP．basedInternethasnetworkandthenumberofusersABSTRACTdevelopedenormouslyoverhaveincreasedexplosivelythepasttwodecades．ThesizeofWiththeemergenceofmor

5、eandmorein—d。pmnetworkapplications，thehumankindhasinvolvedintoanetwork-basedinformationera．CongestionisabasicnetworkphenomenathatcannotbecompletelyavoidedSeverecongestionCallcausethedeteriorationofsomeperformanceindices，includingtimedelaytransmisfionspeedandnetworkthroughput．Astheb

6、asisforensuringefficientandrobustnetworkoperation，congestioncontrolmechanismhasbeenanimportanttopicinnetworkresearch．Accordingtotheirimplementinglocations，congestioncontrolalgorithmscanbedividedintotwokinds：TransmissionControlProtocol(TCP)atthesources，andActiveQueueManagement(AQM)a

7、tthetouters．ImemetcongestioncontrolsystemsareverycomplexbothintheirtemporalandspatialbehaviorsTraditionalapproachtothestudyofthesesystemshasbeentomodelandanalyzethesystemusingstochastictheoryandqueuingtheory．However,recentnetworkmeasurementandsimulationworkshaveindicatedthatthesyst

8、emcandisplaycomplexanddete