网络拥塞控制若干策略研究及稳定性分析杨木易

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1、网络拥塞控制若干策略研究及稳定性分析答辩人：杨木易导师：井元伟教授结论与展望主要工作绪论2021/7/14控制理论与导航技术研究所拥塞的定义及产生的原因第一章绪论网络拥塞的基本概念当网络中存在过多的数据包时，网络的性能就会下降，这种现象称为拥塞。图1.1网络负载与吞吐量及响应时间的关系2021/7/14控制理论与导航技术研究所第一章绪论TCP网络拥塞控制算法的研究概况基于源端的拥塞控制算法源端的拥塞控制算法中使用最广泛的是TCP协议中基于滑动窗口的拥塞控制算法。可以分为四个阶段：基于路由器的主动队列管理算法慢启动拥塞避免快速恢复快

2、速重传减小路由器的分组丢失减小分组通过路由器的延时避免死锁现象的发生主要优点包括以下几个方面2021/7/14控制理论与导航技术研究所第一章绪论主动队列管理算法的分类随机早期检测(RED)及其改进算法基于优化理论的拥塞控制算法基于控制理论的拥塞控制算法2021/7/14控制理论与导航技术研究所第一章绪论网络拥塞控制中的经济学方法网络价控基本策略对于不同的业务流类型、不同的服务质量需求，网络资源有不同的价格。价格要动态反映网络节点的负载状态，进一步影响需求变化。(3)具有分布式特点。局部节点的价格由局部信息决定，不需要全局信息。(4

3、)简化系统实现，使算法具有可操作性。2021/7/14控制理论与导航技术研究所第一章绪论对策论在网络拥塞控制中的应用在网络工程中，对策的参与者是计算机软件，有精确的计算能力也不会出错，只要其符合用户的要求(用户指定的优化目标)，用户就没有理由替换它。因而对策论更适合于描述计算机交互作用中的分布式控制问题，从而可以为网络拥塞控制问题提供有效的分析方法。2021/7/14控制理论与导航技术研究所第五章基于Kelly模型的滑模变结构AQM算法第四章基于改进Kelly算法的拥塞控制策略的稳定性分析第二章对策论在网络拥塞控制中的应用第一章绪

4、论第三章市场供求原理在网络拥塞控制中的应用第六章基于对偶算法的拥塞控制策略全局稳定性分析本文的主要工作2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用Nash均衡在对策中，如果资源分配向量中，任一用户占用的资源都是在给定其余用户所占用资源的情况下，用户i的最佳对策，即：或者用另一种表达方式，是下述最大化问题的解：则称构成G的一个Nash均衡。(2.4)(2.5)对策论在网络中应用的主要概念及定理2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用激励Stackelberg策略

5、其中是的待确定的任意函数。是网络管理者要求的速率期望点。(2.17)(2.18)(2.19)2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用TCP速率分配的优化条件：激励主从策略在TCP价控中的应用Maximize:over:Maximize:over:Subjectto:(2.9)(2.10)2021/7/14控制理论与导航技术研究所用户的目标函数为：取用户的效用函数为：设当时，由(2.20)2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用图2.4用户的效用函数曲线图2

6、.5非线性激励策略的仿真曲线数值例子与仿真结果2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用图2.6串联链路中的两类用户基于Nash平衡点的主从策略在串联链路价控中的应用（1）系统1：对于第一类用户来说，每个用户的目标函数如下：对于前连续N条串联链路的第二类用户说，每个用户的目标函数如下：(2.22)(2.23)2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用如果存在一个独立的Nash平衡点，那么，管理者（主方）的收入问题：（2）系统2：类似地，对于后连续条串联链路的第

7、二类用户来说，每个用户的目标函数如下：Nash平衡问题可由下式来表示：(2.25)(2.26)(2.27)2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用二者共同决定着整个系统的状态。管理者总的收入为：目标函数分别对x求偏导，并使其为0，即：可见，系统1与系统2是息息相关的，(2.29)(2.30)2021/7/14控制理论与导航技术研究所可以导出一个关于的方程记为由时，可得：当,且函数在区间上为单调递减，因此，在这个区间存在唯一的解，当且仅当第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用2021/7/14控制

8、理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用此时：(2.35)（2）系统2：用类似的方法可求得：(2.39)2021/7/14控制理论与导航技术研究所第二章　对策论在网络拥塞控制中的应用使用对策论方法可以对网络资源进行合理的分配，而且能