面向物联网网络拥塞控制的改进RED算法研究

发布时间：2017-07-02 00:10

  本文关键词：面向物联网网络拥塞控制的改进RED算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着网络技术的日新月异以及社会发展的需要,物联网作为一个新兴的模式在这几年里迅速兴起,并很快得到了高速的发展,虽然其概念才刚刚兴起,但在未来几年它将在很大程度上改变大众的生产生活方式。同时也应该注意到,人们将会对网络服务的质量提出更高的要求,包括更高的网络传输速度以及更好的网络的传输性能。因此,物联网给大众带来便捷的同时,也给人们提出了一个新的研究课题——物联网网络拥塞控制。本文针对物联网模式复杂的网络环境,首先,在随机早期检测RED算法原理的基础上,提出了一种基于上限阈值的RED改进算法——MARED。MARED算法通过改进RED算法丢包率函数,并根据不同的队列长度设置不同的丢包概率,以适应不同网络环境下的拥塞控制。相比原算法主要做了以下两个方面的改进:1.通过对平均队列长度的分析可知,路由器内队列长度的分布是非线性的,并且按指数递减,因此本文通过把RED算法的丢包率与队列长度的关系由直线改成曲线,以更加符合实际情况,实现了丢包率的平滑变换,以保证在任何情况下都能对拥塞做出快速准确的反应。2.由于RED算法在队列长度达到最大门限值maxth时丢包率直接变为1,丢弃所有新到达的数据包的情况,本文设置了一个新的参数——上限阈值Uth,队列长度在maxth到Uth之间时,MARED算法的丢包率将从maxp逐渐上升为1,这样就提高了链路带宽的利用率,能够提供更大的数据吞吐量以及更小的丢包率。其次,对改进算法进行了稳定性分析。利用TCP系统流体模型,采用2-D Hurwitz-Schur稳定性判定原理,结合本文改进的MARED算法丢包策略对其进行了分析,并提出了算法稳定运行的参数区域。最后,对本文MARED算法的各项性能进行仿真。通过在虚拟机上安装网络仿真工具NS2,在物联网混合网络环境的仿真模型中得出的仿真数据表明,本文的改进算法MARED在平均队列长度、数据吞吐量和丢包率等方面表现优于原RED算法。说明MARED算法更能适应物联网复杂的网络环境,更能满足实际应用的需要。
【关键词】：物联网 网络拥塞控制 随机早期检测 稳定性分析
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 选题背景及研究意义10-12
• 1.2 物联网的研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.3 网络拥塞控制研究现状14-17
• 1.4 本文的研究内容及结构安排17-20
• 1.4.1 本文的主要研究内容17-18
• 1.4.2 本文的组织结构18-20
• 第二章 物联网网络拥塞控制分析20-32
• 2.1 物联网技术介绍20-21
• 2.1.1 物联网的基本概念20
• 2.1.2 物联网的组织架构20-21
• 2.2 网络拥塞及其产生原因21-22
• 2.3 物联网拥塞产生原因22-25
• 2.3.1 物联网有线网络的拥塞23-24
• 2.3.2 物联网无线网络的拥塞24-25
• 2.3.3 物联网混合网络的拥塞25
• 2.4 混合网络拥塞控制方法25-30
• 2.4.1 基于端到端技术的拥塞控制25-27
• 2.4.2 数据链路层拥塞控制27-28
• 2.4.3 分段连接拥塞控制28
• 2.4.4 多层组合拥塞控制28-30
• 2.5 拥塞控制协议的性能指标30-31
• 2.5.1 吞吐量30
• 2.5.2 丢包率30
• 2.5.3 网络时延30-31
• 2.5.4 稳定性31
• 2.6 本文采取的拥塞控制策略31
• 2.7 本章小结31-32
• 第三章 RED算法原理32-40
• 3.1 RED算法及其原理32-34
• 3.2 RED算法的分析34-35
• 3.3 RED衍生算法35-39
• 3.3.1 GRED (Gentle RED)35-36
• 3.3.2 ARED (Adaptive RED)36-37
• 3.3.3 SRED (StabilizedRED)37-38
• 3.3.4 FRED (Flow RED)38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 物联网环境下RED算法改进与稳定性分析40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 RED算法改进40-44
• 4.2.1 上限阈值40-41
• 4.2.2 非线性化41-44
• 4.3 稳定性分析44-49
• 4.3.1 TCP流体模型44-48
• 4.3.2 基于 2-D Hurwitz-Schur的MARED稳定性判定48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 MARED算法在物联网模型中的仿真50-61
• 5.1 引言50
• 5.2 网络仿真软件NS250-52
• 5.2.1 NS2 简介50
• 5.2.2 NS2 原理50-51
• 5.2.3 NS2 模拟流程51-52
• 5.3 物联网网络仿真模型的建立52-54
• 5.4 不同网络环境下算法性能分析54-60
• 5.4.1 平均队列长度54-55
• 5.4.2 网络吞吐量55-58
• 5.4.3 网络丢包率58-59
• 5.4.4 对本节仿真实验的总结59-60
• 5.5 本章总结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 攻读学位期间的研究成果67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘强;崔莉;陈海明;;物联网关键技术与应用[J];计算机科学;2010年06期

2 婗新年;;基于NS2的路由器算法Droptail和RED的分析与比较[J];计算机工程与科学;2007年06期

3 李志宇;;物联网技术研究进展[J];计算机测量与控制;2012年06期

4 汤洋;蔡茂国;;基于p_(max)和p的RED算法改进及分析[J];计算机工程与应用;2013年17期

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本文编号：507951