基于OPNET的网络拥塞控制结构与控制算法研究

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1、北方工业大学硕士学位论文基于OPNET的网络拥塞控制结构与控制算法研究姓名：张秋红申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：孙德辉20050605摘要计算机网络已经成为人类进入信息社会的一个重要标志并在深刻地改变着人们的生活方式和工作方式，研究更好的网络行为模型和控制算法、减少网络的拥塞和分组传输时延，提高网络传输效率，为用户提供更高品质的通信质量，已经成为信息领域不断追求的目标和热点研究问题，引起了学术界的关注。本课题以现场总线技术及自动化北京市重点实验室为依托，以控制理论和OPNET网络仿真软件为工具，承蒙重点实验室开放资金的支持和孙德辉教授的精心指导，在网络

2、拥塞避免和分组信息时延方面做了大量的研究工作并取得了部分研究成果。论文分析了计算机网络拥塞的现状及拥塞产生的原因。讨论了目前各种网络拥塞控制算法和信息调度算法的局限性及存在的问题。给出了网络拥塞控制的基本评价方法。阐述了计算机网络的一般建模原理，给出了网络信息到达和节点服务的理论模型表述，研究了计算机网络节点及分组信息的仿真模型和仿真方法。提出了基于输入速率的闭环线性调节、基于输出速率的非线性闭环调节、基于神经网络的多节点网络闭环控制机制及算法；对典型的主动队列管理算法，RED和自适应RED算法进行了仿真，提出了基于泊松分布输入的节点队列概率丢弃闭环控制、多信源共享内存的集成

3、服务概率丢弃闭环控制、多信种共享内存的区分服务概率丢弃闭环控制等多种控制机制，并给出了具体的控制结构和控制算法。对论文中所提出的各种控制结构及控制算法均在OPNET网络仿真环境下进行了仿真实验，取得了良好的控制效果。关键词：网络建模，拥塞控制，队列管理，闭环控制AbstractComputernetworkisanimportantlandmarkintoinformationgeneration，andithascomprehensivelychangedhumanbeing’slifeandworkstyles．Researchingonnetworkmodel＆cont

4、rolalgorithm．reducingnetworkcongestionandpacketstransmissiontime．delay,strengtheningtransmissionefficiency,andimprovingcommunicationqualityforusersarethegoalsthatwearealwayspursuingintheareaofInformationTechnology．LyingontheFieldBusTechnology&AutomationthekeylabofBeijing．usingthetoolofcontr

5、oltheoryandOPNETnetworksimulationsoftware，supportedbyopenfoundationandSunDehniprocessor’elaborateguide，myresearchfocusesonnetworkcongestionavoidanceandpacketstime-delay,alargequantityofresearehisdoneandsomeachievementhasbeenartained．Thepaperanalyzesthepresentcongestionandtime-delaysituation

6、，discussesthepresentadvantageandlimitationofvariouscongestioncontrolmechanismindetail，expoundsnormalmodeltheoryofnetwork，illustratethetheoreticalmodelofnetworkpacketsarrivalandnodeservices，researchthemodelingandsimulatingmethodofsimulatedmodeaboutnetworkandinformationdata，looplinearitycontr

7、olbasedonregulationofinputrate，loopnonlinearitycontrolbasedonregulationofinputrate，networkloopcontrolofseveralnodesbasedonneuralnet，typicalactivequeuemanagementmeanssuchasrandomearlydetection(RED)andadaptiveRED，loopcontrolofdiscardprobabilityofnodequeueb