【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及,許多新型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不斷出現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的急劇增加以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的不足直接導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生,大大降低了服務(wù)質(zhì)量(QoS)。由于基于路由器的主動隊列管理機(jī)制可以有效解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題,所以對主動隊列管理算法的研究成為了TCP網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的一個熱點問題。本文在分析以往算法的基礎(chǔ)上,從控制理論的角度分析TCP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),將滑模變結(jié)構(gòu)控制理論融入到主動隊列管理算法的設(shè)計中,并基于網(wǎng)絡(luò)模擬軟件NS-2 (Network Simulator)對所設(shè)計的算法進(jìn)行了仿真研究,驗證了算法的有效性。本文的主要研究工作如下：以TCP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的非線性動態(tài)模型為基礎(chǔ),將系統(tǒng)中的參數(shù)攝動和外界干擾等非理想因素整合成一個總的不確定,基于反步方法提出了一種滑模變結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法。由于普通滑�？刂浦辉诨瑒幽B(tài)運動階段具有魯棒性,而在系統(tǒng)的到達(dá)階段對參數(shù)攝動和外界干擾等并不具有魯棒性,所以基于全局滑�？刂七M(jìn)行擁塞控制算法的設(shè)計,即在滑模面的設(shè)計中引入全局滑膜因子,消除了系統(tǒng)的到達(dá)階段,使得系統(tǒng)在全響應(yīng)過程都具有魯棒性�；贜S-2的仿真結(jié)果表明所設(shè)計的算法能夠使路由器中的瞬時隊列長度穩(wěn)定在期望隊列長度附近,具有良好的穩(wěn)定性和全局魯棒性。在TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的研究中,所設(shè)計的主動隊列管理算法要求具有很好的收斂性能,因此將有限時間滑�？刂扑枷霊�(yīng)用于TCP網(wǎng)絡(luò)主動隊列管理算法的設(shè)計中,使得系統(tǒng)能夠在發(fā)生擁塞后的有限時間內(nèi)恢復(fù)到正常狀態(tài)。為保證系統(tǒng)在全相應(yīng)過程具有有限時間特點,提出了全局有限時間滑模擁塞控制算法,即在設(shè)計滑模面時綜合考慮傳統(tǒng)滑�？刂婆c有限時間滑�？刂频膬�(yōu)點,在滑�？刂频牡竭_(dá)階段和滑動模態(tài)運動階段都運用有限時滑�？刂频姆椒�,從而可以使得系統(tǒng)狀態(tài)能夠快速、精確的收斂到平衡狀態(tài)�；贜S-2的仿真結(jié)果說明所設(shè)計的算法能夠使系統(tǒng)狀態(tài)在有限時間內(nèi)收斂到平衡點,并具有良好的魯棒性。最后對全文作出總結(jié),并提出了下一步研究的主要方向。
[Abstract]:With the wide popularity of the Internet, many new network applications are emerging, and the sharp increase in the number of network users and the lack of network bandwidth directly lead to the occurrence of network congestion, which greatly reduces the quality of service (QoS). Because the router-based active queue management mechanism can effectively solve the network congestion problem, the research of active queue management algorithm has become a hot issue in the field of TCP network research. Based on the analysis of the previous algorithms, this paper analyzes the TCP network system from the point of view of the control theory, and integrates the sliding mode variable structure control theory into the design of the active queue management algorithm. The algorithm is simulated based on the network simulation software NS-2 (Network Simulator), and the validity of the algorithm is verified. The main work of this paper is as follows: based on the nonlinear dynamic model of TCP network system, the nonideal factors such as parameter perturbation and external disturbance are integrated into a total uncertainty. A sliding mode variable structure network congestion control algorithm based on backstepping method is proposed. Since the general sliding mode control is robust only in the moving phase of the sliding mode, but it is not robust to the parameter perturbation and external disturbance in the arrival stage of the system, the congestion control algorithm is designed based on the global sliding mode control. That is, the global synovial factor is introduced into the design of sliding mode surface, which eliminates the arrival stage of the system and makes the system robust in the whole response process. The simulation results based on NS-2 show that the proposed algorithm can stabilize the instantaneous queue length in routers near the expected queue length and has good stability and global robustness. In the study of congestion control in TCP networks, the proposed active queue management algorithm requires good convergence performance. Therefore, the idea of finite time sliding mode control is applied to the design of active queue management algorithm in TCP networks. The system can return to normal state in a limited time after congestion. In order to ensure that the system has finite time characteristics in the whole process, a global finite time sliding mode congestion control algorithm is proposed, that is, the advantages of traditional sliding mode control and finite time sliding mode control are considered in the design of sliding mode surface. The method of finite time sliding mode control is used in both the arriving stage of sliding mode control and the moving stage of sliding mode, so that the state of the system can converge quickly and accurately to the equilibrium state. The simulation results based on NS-2 show that the proposed algorithm can make the system state converge to the equilibrium point in finite time and has good robustness. Finally, the paper summarizes the full text and puts forward the main direction of the next research.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP393.07

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本文編號：2298850