基于局域信息少数者博弈的拥塞控制策略分析

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1、1绪论本章介绍了论文的研究背景，对网络拥塞控制机制进行简单的概述，并总结目前该领域的研究现状，提岀本论文的主要研究工作，最后介绍论文的组织结构。1.1研究背景Internet在过去的十儿年中迅猛发展，取得了巨大的成就，已成为人们日常生活工作屮最重要的信息交换媒介。信息时代的到來，使得通讯、娱乐、理财、教育、医疗等各种活动都能通过网络得以实现。最近儿年，随着网络的高速发展和普及，各种丰富的网络应用更是层出不穷。Facebook、YouTubeTwitterFoursquare等一些新兴应用的出现，更是给人们的交流观念带来了巨大的冲击。这些新兴交流方式的背

2、后，无不隐藏着巨犬的网络流量。流量的激增，导致拥塞日益突出，口变得更加严重，已成为制约网络发展的一个重要问题。而如何有效地控制甚至避免拥塞就成为网络研究中关键问题之一W对于网络拥塞的产牛，早期的研究学者认为低速链路、小容量的路由器缓存以及低下的处理器性能是造成拥塞的主要原因。后来研究发现，在高速网络(链路带宽充裕、处理器性能强劲、缓存空间足够大)环境下，网络拥塞现象并没有消除或有效缓解，反而进一步的加剧，甚至发生崩溃⑶。而随着网络容量和流量的增长，下一代网络必然朝着高速网的方向发展，这将网络拥塞控制的重要性推向一个新的高度。随着移动无线网络和传感器网络

3、的出现，网络拓扑结构进一步异构化。实时高清的在线视频、色彩绚丽的大型3D游戏、即时视频通话和高速快捷的个性化信息分享等多媒体应用需求，又对拥塞控制机制提出了新的挑战。网络发展到今天，拥塞控制策略的研究备受关注，但取得的成果还不尽如人意，这其中的影响因素多种多样:(1)网络拓扑异构化。目前的Internet±连接的网络拓扑结构有星型网、环网、以太网、ATM网等。而按照接入方式，这些网络又可分为固网、无线网络、Ad-Hoc网、传感器网等。这些纷繁复杂的网络拓扑使得提出一个普适的拥塞控制策略非常困难。(2)网络环境复杂化.Internet中承载着文字、音频、

4、视频等各种多媒体业务，而且这些业务的性能要求、应用条件各异。此外，网络中还有非正常的突发流量和各种恶意攻击等造成的异常流量需要考虑。这种种因素使得拥塞控制策略应接不暇,很难兼顾。(3)拥塞控制策略性能要求高。网络上业务大多数是基于TCP/IP协议传输，而拥塞控制是该协议的最重要内容Z-o这就使得拥塞控制策略的好坏直接关系到网络性能的优劣和网络系统的稳定。拥塞控制策略的稳定性、鲁棒性、高效性等性能耍求都在一定程度上对研究人员提出考验。在未来的生活工作中，网络必将继续高速发展，而种种的制约因素导致拥塞控制策略的研究跟不上网络发展的步伐。因此，有必要将网络拥

5、塞控制策略作为一个重耍的课题进行深入研究。1.2拥塞控制概述及研究现状文献［4］指出当网络承载的流量超过其资源容量和处理能力时，网络就会出现拥塞。拥塞仅仅是网络服务质量下降的一种现象，在网络层面上表现为数据包延时增大、丢包量增多等；在应用层面上表现为：请求页面无法响应、程序出现“假死”、视频画面迟滞等。这种拥塞现象是多种网络因素综合作用的结果。刻画网络拥塞程度的网络性能指标有很多，如延时、丢包、数据吞吐量、队列长度等，但是这些指标都只能在一定意义上评价拥塞表现。文献［3］给出了一个被大多数学者所认同的定义：如果因为网络负载导致用户的网络服务满意度下降，

6、则该用户可认为网络发生拥塞。文献［4,5］对其进一步的阐述：当网络中累积的数据包过多，网络的性能下降,则认为网络发牛拥塞。文献［6］则从吞吐量、延时与网络负载之间关系的角度来阐述网络拥塞。这些网络拥塞的定义为拥塞控制策略的研究提供了理论指导。理想的拥塞控制策略在保证网络服务的同时，使得网络运行在一个高吞吐量、公平性好的稳定状况。基于以上目标，可将拥塞控制策略的主要任务概括为两个部分：一是拥塞避免，防止网络出现拥塞状况；二是拥塞控制，保证网络及时退出拥塞状况。现有的网络数据传输大多数是基于“Best-Effort"模型［4］。采用该模型的传输协议主要有T

7、CP和UDP两种。其中TCP在^Best-Effort"模型基础上添加了拥塞控制。当TCP流和UDP流在共同竞争网络资源时，如果出现拥塞现象，TCP流会启动拥塞控制策略，而UDP则遵循“Best・Effort”的原则，继续按既定的策略增大发送速率，这样就引起带宽严重的分配不均，直接导致流间的不公平性问题⑺。针对这一问题，相关学者提岀将UDP流更改为TCP友好流的策略⑻，这使得TCP拥塞控制机制也能对UDP流进行控制，从而解决流间的不公平性问题。此外，据MCI统计，Internet±95%的数据是通过TCP协议传输叨。此外，我们有必要集中研究基于TCP/

8、IP协议的拥塞控制策略。在现有的TCP/IP网络环境屮，拥塞现象时有发生。文献［10］将拥塞产