網絡擁塞控制若干策略研究及穩(wěn)定性分析.pdf

1、自從互聯網(Internet)誕生以來,網絡資源和網絡流量分布的不均衡使得擁塞問題一直困擾著其發(fā)展。伴隨著網絡規(guī)模的日益擴大和應用類型的豐富,網絡擁塞也變得越來越嚴重。雖然實踐證明擁塞控制機制能夠有效防止擁塞崩潰的發(fā)生,但是TCP擁塞控制機制仍然面臨著許多新的危機。因此,互聯網的發(fā)展要求網絡本身也必須參與到擁塞控制中去。目前,基于源端的TCP擁塞控制機制和基于網絡端的擁塞避免機制兩者相結合已經成為解決擁塞控制問題的主要途徑之一,形成了計

2、算機網絡、通信與自動控制等幾個交叉學科一個新的研究熱點。
　　 本文從不同角度提出了幾種網絡擁塞控制策略,研究的內容和結論如下:
　　 在單瓶頸鏈路下將對策論中的激勵Stackelberg策略引入到網絡系統模型中,再從用戶的最大效用函數的角度出發(fā),使用戶速率達到最佳,同時又防止用戶過度占有網絡資源,在一定的程度上避免了網絡的擁塞。接著以串聯鏈路網絡為對象,將對策論的思想應用到定價策略中,假設服務管理者為主方,用戶為從方并

3、且為非合作的,則在不周的每單位流量價格下將存在一個獨立Nash平衡點。文章討論了Nash平衡點為正時價格應滿足的取值范圍,以數值例子說明合理的價格對服務管理者和用戶都具有重要的意義。
　　 運用市場的觀點,以用戶的最優(yōu)速率為依據引入了網絡供應函數和用戶的需求響應函數,討論了供求平衡的穩(wěn)定性條件。然后結合網絡市場的供求關系,研究了基于Nash平衡點的網絡收益優(yōu)化策略,以Nash平衡點作為供求平衡點,從而確定了相應的價格,進而得出N

4、ash平衡態(tài)下用戶的速率和網絡的收益,結果表明合理的價控策略能夠起到激發(fā)用戶合理地使用網絡資源,同時給管理者帶來最優(yōu)收入,達到抑制擁塞的目的。
　　 針對網絡中多個用戶的傳播延時,通過改進由Kelly等最初提出的離散控制策略,改變系統中的相關參數,通過引入最大-最小公平性的概念建立對稱的Jacobian矩陣來證明系統在任意延時下是漸進穩(wěn)定的,同時算法也保證了系統收殮的快速性和用戶的公平性,該算法對高速網絡具有重要意義。
　

5、　 為了改進隊列的擁塞控制性能,基于Kelly比例公平模型,分別設計了線性和終端滑模主動隊列管理(AQM)控制器。終端滑模AQM算法,通過設計一個特殊的非線性的終端滑模面使路由器中的隊列長度能夠在有限的時間內到達期望值,并給出了這一時間上界的具體表達式。仿真結果表明所設計的滑模AQM控制器能夠顯著提高路由器中隊列長度的擁塞控制性能。
　　 通過對近似流體的網絡模型分析了由用戶速率方程和隊列延時方程所組成的對偶算法,建立Lyap