论文摘要
随着新型网络应用的不断涌现和用户数量的迅速增长，使得Internet的流量急剧增长，越来越严重的网络拥塞问题逐渐暴露出来。Internet中拥塞控制机制对保证Internet的稳定具有十分重要的作用，实施拥塞控制是其它QoS机制正常工作的必要前提。Internet的拥塞控制可以看作是一个具有通信时延的非线性动态反馈系统。本文着重讨论网络端的拥塞避免机制中的主动队列管理算法设计，主要研究成果如下：（1）在介绍TCP拥塞控制系统的线性化模型基础上，运用经典控制理论中的频域分析方法设计了P、PI和PID控制器，并在NS-2中用C＋＋语言实现了这些控制器，仿真表明PID控制器在很多情况下的性能都要优于PI控制器。（2）利用Lyapunov函数对线性时滞系统的鲁棒稳定性进行了证明，给出了一种基于线性矩阵不等式的参数判定依据，设计出了一种静态输出反馈控制器。仿真结果表明这种静态输出反馈控制器的控制性能优于RED、PI控制器且在变化的网络环境下具有较强的鲁棒性。（3）采用不确定时滞系统分析技术对网络拥塞控制问题进行了研究，利用线性矩阵不等式方法得出了动态输出反馈控制器的充分条件，在此基础上设计出了AQM鲁棒控制算法。仿真结果表明所得出的控制器是可行的和有效的而且过渡时间短。（4）针对主动队列管理算法中存在PID控制器参数选择困难的问题，提出了一种采用粒子群优化算法来动态调整拥塞控制器参数。仿真表明，采用粒子群优化得到的PID控制器，作用在路由器上的主动队列管理算法中，所得到的队列波动较小，丢包率也较小，获得了较好的网络性能。
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摘要ABSTRACT目录1 绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.2.1 TCP拥塞控制算法的国内外研究现状1.2.2 主动队列管理算法的国内外研究现状1.2.2.1 基于队列控制的主动队列管理算法1.2.2.2 基于速率控制的主动队列管理算法1.2.2.3 基于队列和速率控制的主动队列管理算法1.3 主要工作1.4 论文结构安排2 网络拥塞控制相关概念及网络模拟平台NS介绍2.1 网络拥塞控制基本概念2.1.1 拥塞和拥塞控制2.1.2 Internet的网络模型2.1.3 Internet中拥塞发生的原因2.1.4 拥塞控制算法设计的困难性2.1.5 拥塞控制算法的评价方法2.2 网络模拟软件NS介绍2.2.1 NS简介2.2.2 NS编程基础2.2.2.1 生成网络拓扑2.2.2.2 流量的产生2.3 TCP拥塞控制算法仿真比较研究2.3.1 几种典型的TCP拥塞控制算法简介2.3.2 仿真比较研究2.4 AQM算法仿真比较研究2.4.1 几种典型的主动队列管理算法2.4.2 AQM的拥塞指示方式2.4.3 仿真比较研究2.5 本章小结3 基于经典控制理论的网络拥塞控制3.1 网络拥塞控制模型3.1.1 基于流体流理论的TCP/AQM动态模型3.1.2 线性化3.1.3 AQM反馈控制3.2 PID类控制器的设计3.2.1 P控制器的设计3.2.2 PI控制器的设计3.2.3 PID控制器的设计3.3 算法仿真与性能评价3.4 本章小结4 基于鲁棒控制理论的网络拥塞控制4.1 本章的基本概念和理论基础4.1.1 鲁棒控制概述4.1.2 时滞系统鲁棒控制概述4.1.3 线性矩阵不等式（LMI）基础4.2 基于静态输出反馈控制的主动队列管理4.2.1 状态空间模型4.2.2 AQM静态输出反馈控制器设计4.2.2.1 线性时滞系统的鲁棒稳定4.2.2.2 静态输出反馈控制器4.2.3 算法仿真4.2.4 结论4.3 基于不确定时滞技术的鲁棒AQM控制器4.3.1 从网络拥塞到鲁棒镇定的转化4.3.2 鲁棒AQM控制器的设计4.3.2.1 不确定时滞系统的鲁棒稳定性分析4.3.2.2 AQM控制器设计4.3.2.3 算例分析4.3.3 仿真研究4.4 本章小结5 基于智能控制理论的网络拥塞控制5.1 模糊控制在AQM中的应用5.2 神经网络在AQM中的应用5.3 基于粒子群优化的网络拥塞控制算法5.3.1 粒子群优化算法5.3.2 算法流程5.3.3 基于粒子群算法的PID控制器的参数优化5.3.4 仿真研究5.4 本章小结6 总结与展望6.1 主要结论6.2 研究展望致谢攻读硕士学位期间发表学术论文和参加科研项目情况参考文献
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标签：拥塞控制论文; 控制理论论文; 主动队列管理论文; 鲁棒控制论文; 粒子群论文;
