基于DCCP的多媒體流實時控制算法研究.pdf

1、實時多媒體流的傳輸不僅需要解決傳統(tǒng)Internet固有的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，而且需要滿足其實時性要求，因此，解決實時多媒體流的傳輸問題具有較高的理論意義和工程實踐意義。本文在研究多媒體流理論和網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的基礎(chǔ)上，首先，研究了TCP/AQM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提出了基于TCP/AQM系統(tǒng)模型的H∞PI控制算法;其次，在類TCP擁塞控制機制上提出了一種基于類TCP窗口的比例控制器。最后，為了實現(xiàn)多媒體流的實時傳輸，提出了基于卡爾曼濾波的類TCP窗口

2、實時控制算法。主要工作如下:
　　(1)為了提高AQM算法在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的魯棒穩(wěn)定性，將H∞控制引入TCP/AQM系統(tǒng)模型，對AQM算法進行改進。在研究經(jīng)典流體理論的動態(tài)TCP網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到TCP/AQM閉環(huán)傳遞函數(shù)，并建立H∞PI控制器數(shù)學(xué)模型。利用Pade近似將TCP/AQM系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為可被H∞PI控制器作用的被控對象。在獲取具有H∞性能的PI控制器后，采用LMI方法對PI控制器參數(shù)進行了整定。仿真結(jié)

3、果表明，該算法使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)效率。
　　(2)為了在源端能獲取網(wǎng)絡(luò)狀況，提出了基于比例控制器的類TCP窗口模型，該模型通過計算往返時延RTT和緩沖隊列的長度，實時調(diào)整發(fā)送窗口大小。首先，提出一個有n條DCCP連接的單瓶頸鏈路的網(wǎng)絡(luò)模型，計算瓶頸路由器中的在v時刻的瞬時緩沖隊列長度q，并將得到的隊列長度q作為輸入變量和反饋因子k(l)聯(lián)合構(gòu)造發(fā)送速率的比例控制器;其次，由RTT和發(fā)送速率比例控制器計算類TCP窗口大小。

4、數(shù)學(xué)分析驗證了所提窗口模型能保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和公平性。
　　(3)為滿足多媒體流傳輸?shù)膶崟r性要求，提出了一種基于卡爾曼濾波算法的類TCP窗口模型。首先，采用卡爾曼濾波算法對基于比例控制器的類TCP窗口進行近似逼近。然后，通過獲取類TCP窗口模型的當前窗口狀態(tài)測量值xk，結(jié)合xk和上一時刻對窗口的預(yù)測值(x)k進行校正，得到估計誤差協(xié)方差Pk+1。最后，通過對類TCP的窗口值進行預(yù)測-校正實現(xiàn)多媒體流傳輸?shù)膶崟r性控制。仿真實驗驗證了所