网络流量控制

《网络流量控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、目前已经完成的任务：1.阅读了大量的有关网络流量建模、分析和控制的资料，研究分析了工业局域网几种主要协议，并在此基础上，对工业局域网的信息流量特点进行了分析；2.在对工业局域网的信息流量进行了分析之后，根据相应的网络模型，提出了流量的参数模型；3.在流量模型的基础之上，详细分析流量参数模型与参数的关系，对流量进行控制，并得到仿真结果。一.中期检查报告内容综述11.普通现场总线控制系统拓扑结构图二.中期检查报告内容图1普通现场总线控制系统拓扑结构图从图1中可以看出，本系统是由多个分布在不同地区的结点组成，其中包括源结点（信源），

2、中继结点（交换机或路由器）和目的结点（信宿）。2图2表示一个用于分析与设计闭环拥塞控制系统的典型网络结构的参考模型(这里仅给出一个可控源)。在该模型中，反馈控制系统由两个关键部分组成：反馈机制和控制机制。其中，反馈机制检测何时、何地发生拥塞并允许受控系统通知信源网络的当时状态；控制机制允许信源调节其在网络上的负载。控制机制的关键是控制策略，它是提高拥塞控制性能的关键。2.流量参数模型的提出3图2流量控制机制模型图其中输出缓冲区可以是交换机、路由器等其它输出缓冲装置，控制器根据需要采用传统控制器或者智能控制器等。4该流量控制机制

3、主要由源端系统、目的端系统和控制器组成，其中B（给定值）是缓冲区队列长度阀值，e为B与瞬时队列长度q（测量值）之差，△e表示e的变化。为能进行离散时间分析，控制机制每隔一个采样时间T秒计算一个新的反馈变量R，信源根据反馈调整其信息流发送速率大小，控制机制在输出缓冲区排队信元直到它们被发送。5队列长度q可用以下公式表示：其中：式中：是缓冲区大小；表示链路带宽；为噪声，表示网络干扰对缓冲区的影响。6由上式可以看出，第(n+1)个周期的队列长度不但与上一个周期的队列长度有关，而且还与这一周期内的数据传输速率、网络随机干扰和缓冲区输出

4、带宽有关。在本例中，认为缓冲区输出带宽是一定的（即C为固定值），网络干扰可以采用屏蔽等方式进行消除，因此队列长度随速率的变化而变化。7假设网络的总流量为,影响总流量的因素很多，他们与流量之间的函数关系表示为：其中，分别为缓冲区队列长度、传输速率、传输时间、缓冲区大小和缓冲区输出带宽。8分配给本系统的缓冲区大小是一定的，缓冲区输出带宽取固定值，因此流量随着队列长度、传输速率和传输时间变化着，由前面分析可知，影响队列长度的最主要因素为速率，因此影响总流量大小的主要因素为速率和时间。9要控制流量，首先对信息流量进行建模，目前关于网络

5、流量的建模研究流行分为如下两类：(1).统计建模：统计建模一般适用于用户数量和数据量很大，并且信息类型比较复杂的广域网或城域网中；(2).数学建模：其思想是用带参数的函数形式代表流量。局域网考虑到其协议比较单一，结构相对比较简单的特点，且进行控制分析的时候为了简单易实现，本文中流量采用数学建模的方式。10在缓冲区输出带宽固定的情况下，影响网络总流量大小的最主要因素为速率和时间，在第k个间隔为采样时间T内传输的流量，则总流量为：11其中：、分别表示第k个时间间隔T内通过的流量大小和速率大小。可见采样时间越小，其流量模型越精确，但

6、对硬件的要求也就越高，因此实际中选择适当的采样时间T也很重要,但是，根据香农定理，采样周期T必须小于等于被采样信号(队列长度信号)周期的1/2。在本控制系统中，为了防止缓冲区信息流量发生拥塞导致信息溢出丢弃，这里采用实时采样队列长度信号，相应调整控制信源发送速率大小的关系，调节队列长度，从而达到控制信息流量的目的。123.流量控制策略的设计目标(1).可伸缩性。网络的拥塞控制机制不能只局限于较低的传输速率、交换节点数目，同一个拥塞控制算法应该能够适用于各种级别的应用需求；(2).链路利用率高。使网络吞吐量达到最大，带宽可以得到

7、有效的利用；(3).使QoS得到保证。必须保证现场总线系统对信息传输的实时、可靠的要求；(4).鲁棒性。拥塞控制机制应该对异常情况有一定的承受能力。比如，用户的某些参数的不完全恰当的设置，或者拥塞控制信息的少量丢失都不应引起网络崩溃；(5).实现简单。控制机制不能太复杂，以至于在商业上失去支持。13传统控制理论的方法在很大程度上依赖于结构已知的系统数学模型，而网络系统的复杂性、时变性及大量的网络干扰却恰恰决定了建立一个精确的网络模型是不可能的。14在本网络控制系统中，控制器采用自适应控制，由于数字传输速率是离散的，所以速率大小

8、在本文中只选用在1200,2400，3600,4800中变化，其中单位为（kb/s）。控制算法如下：(1)当50%B(n)<=q(n)<=80%B(n)时,那么v(n+1)=v(n);(2)当q(n)<50%B(n)时，如果v(n)<4800,那么v(n+1)=v(n)+12