基于NS的主動(dòng)隊(duì)列管理算法的仿真研究.pdf

1、進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)呈爆炸式增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)用戶不斷增加，新型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機(jī)制“盡力而為”的服務(wù)模型已經(jīng)不能夠滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸問題。 用戶提供給網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載大于網(wǎng)絡(luò)資源容量和處理能力是網(wǎng)絡(luò)擁塞產(chǎn)生的根本原因。擁塞影響的結(jié)果是導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延增大，服務(wù)質(zhì)量的降低以及由于分組丟失而浪費(fèi)資源，使得網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。如果不采用合適的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制策略,會(huì)導(dǎo)致?lián)砣訃?yán)重甚

2、至?xí)拐麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)崩潰。網(wǎng)絡(luò)擁塞問題一直是近年來國際上網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。 從Internet 擁塞控制機(jī)制的發(fā)展來看，傳統(tǒng)的擁塞控制機(jī)制以及許多改進(jìn)的和新的擁塞控制算法大多是基于推測(cè)的，通過經(jīng)驗(yàn)來改進(jìn)算法，缺乏系統(tǒng)的理論和方法來對(duì)擁塞控制進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。針對(duì)這些問題本文做了以下工作： 本文首先介紹了Internet中的擁塞現(xiàn)象產(chǎn)生的背景、原因及擁塞控制策略研究狀況。研究了擁塞控制的兩種重要機(jī)制:TCP擁塞控制機(jī)制和IP

3、層擁塞控制機(jī)制，并且介紹了這兩類控制機(jī)制的研究進(jìn)展。 然后，詳細(xì)研究了幾種典型的隊(duì)列管理算法，包括DropTail，RED，ARED等，對(duì)這些算法進(jìn)行分析，并利用網(wǎng)絡(luò)仿真工具NS進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。本文設(shè)置了幾種不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以檢驗(yàn)這些算法的性能。根據(jù)對(duì)比仿真結(jié)果，結(jié)合算法的原理分析了這些算法的性能特點(diǎn)，加深了對(duì)隊(duì)列管理策略的理解。 接下來，針對(duì)傳統(tǒng)的擁塞控制算法缺乏理論依據(jù)的缺點(diǎn)，根據(jù)線性控制理論和TCP網(wǎng)絡(luò)模型，本文建立

4、了基于路由器這些中間節(jié)點(diǎn)的主動(dòng)隊(duì)列管理的TCP/AQM數(shù)學(xué)模型，研究分析了在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上提出的PI和PID這兩種控制機(jī)制。這兩種基于控制理論的擁塞控制機(jī)制能夠在網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化的情況下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，隊(duì)列長(zhǎng)度能夠快速地到達(dá)期望值附近，對(duì)擁塞取得了良好的控制效果。 本文最重要的創(chuàng)新點(diǎn)是：在TCP/AQM的模型和最優(yōu)控制理論的基礎(chǔ)之上，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)滯特點(diǎn)，提出了一種基于Smith預(yù)估器的新型主動(dòng)隊(duì)列管理算法。這種算法能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)