基于动力学模型的FAST TCP网络拥塞控制协议的研究

发布时间：2017-05-05 16:04

  本文关键词：基于动力学模型的FAST TCP网络拥塞控制协议的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着网络不断的发展,新型业务的涌现,网络承载能力面临严峻的挑战。当网络中可用带宽小于所需带宽时,网络将会产生拥塞。随着网络负载的进一步增加,拥塞现象愈加严重。网络拥塞会降低网络性能,如传输时延增大,数据丢包率增加等,严重影响终端用户业务体验。研究网络拥塞,提升网络质量成为当前研究热点。网络拥塞协议的研究不仅涉及到稳定性的讨论,还包括一系列动态行为,如周期性振荡、混沌、分岔等。在时延微分方程中,周期性的振荡会产生霍普夫分岔,系统从稳定状态变成不稳定。因此,研究互联网拥塞控制系统的稳定性具有十分重要的意义。本文运用动力学方法,研究FAST TCP模型的平衡点,极限环的稳定性,霍普夫分岔以及分岔周期解的性质。首先介绍了网络拥塞的定义,然后从源算法和路由算法两个方面描述了拥塞控制算法。详细介绍了高速网络拥塞控制机制的原理。基于FAST TCP拥塞控制算法的数学模型,使用动力学分析方法,并选择通信时延作为分岔参数分析了系统的稳定性,证明了FAST TCP模型存在霍普夫分岔行为。然后采用时延控制策略控制分岔,使得通信时延的临界值增加,从而稳定了信号发送率和路由缓冲区大小,在一定参数范围内有效地避免网络拥塞的发生。本文的主要创新点如下：(1)分析为什么传统TCP拥塞控制协议在高带宽时延积网络中不能适用。而在近些年来提出的适合高速网络的众多新型协议中,FAST TCP协议把队列时延作为拥塞度量因子,精确地预估了拥塞,同时具有稳定的网络和高带宽利用率。(2)本文分析FAST TCP拥塞控制系统动力学模型。应用微分方程和控制理论,得出当网络时延经过某一临界值时,系统发生霍普夫分岔,此时会从平衡点处分岔出一组周期解,从实际的角度来看,这意味着平稳信号发送率和路由缓冲区大小是不保证的,这是不可取的。然后使用中心流形定理和正规形理论得出分岔性质,再仿真验证理论推导的正确性。(3)网络中端到端的拥塞控制是可实施的,从技术上来说,在网络模型上添加一个控制器不会增加成本或网络的复杂性,同时它可以显著地改善网络的稳定性。因此不仅有理论意义还有实际价值。为了消除霍普夫分岔对于系统的不利影响,本文采用时延反馈算法对其进行控制。通过选择合适的控制参数,可以有效地推迟霍普夫分岔的发生,从而得到理想的动力学行为。
【关键词】：网络拥塞 FAST TCP 霍普夫分岔 拥塞控制
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.04
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.3 文章结构安排13-15
• 第二章 网络拥塞控制简介15-24
• 2.1 网络拥塞15-16
• 2.2 网络拥塞控制的分类16-17
• 2.3 源算法-TCP拥塞控制17-18
• 2.4 链路算法-AQM18-19
• 2.5 高速网络拥塞策略19-20
• 2.6 非线性动力学20-23
• 2.6.1 同伦分析方法20-22
• 2.6.2 Hopf分岔22-23
• 2.7 本章小节23-24
• 第三章 FAST TCP稳定性分析24-44
• 3.1 FAST TCP协议24-25
• 3.2 FAST TCP模型Hopf分岔25-42
• 3.2.1 Hopf分岔分析25-29
• 3.2.2 Hopf分岔周期解的方向和稳定性29-39
• 3.2.3 MATLAB数值仿真39-42
• 3.3 本章小结42-44
• 第四章 FAST TCP Hopf分岔控制44-58
• 4.1 时延反馈控制法44
• 4.2 FAST TCP系统时延反馈控制算法44-52
• 4.3 Matlab仿真52-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 总结和展望58-60
• 5.1 论文总结58-59
• 5.2 未来研究展望59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 廖世俊;;同伦分析方法:求解强非线性问题的一个新途径[J];科学观察;2009年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 丁大为;互联网拥塞控制系统动力学行为分析及控制研究[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 邱森;高速和无线网络拥塞控制模型研究[D];安徽大学;2015年

  本文关键词：基于动力学模型的FAST TCP网络拥塞控制协议的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：346631