基于NS的主動隊列管理算法的仿真研究.pdf

1、進入二十世紀九十年代以來，計算機網絡呈爆炸式增長，網絡用戶不斷增加，新型的網絡應用不斷涌現。傳統(tǒng)的網絡服務機制“盡力而為”的服務模型已經不能夠滿足網絡發(fā)展的需要，網絡的擁塞狀況成為網絡發(fā)展的瓶頸問題。 用戶提供給網絡的負載大于網絡資源容量和處理能力是網絡擁塞產生的根本原因。擁塞影響的結果是導致數據傳輸的時延增大，服務質量的降低以及由于分組丟失而浪費資源，使得網絡性能急劇下降。如果不采用合適的網絡擁塞控制策略,會導致擁塞更加嚴重甚

2、至會使整個網絡崩潰。網絡擁塞問題一直是近年來國際上網絡研究領域的熱點問題。 從Internet 擁塞控制機制的發(fā)展來看，傳統(tǒng)的擁塞控制機制以及許多改進的和新的擁塞控制算法大多是基于推測的，通過經驗來改進算法，缺乏系統(tǒng)的理論和方法來對擁塞控制進行研究和設計。針對這些問題本文做了以下工作： 本文首先介紹了Internet中的擁塞現象產生的背景、原因及擁塞控制策略研究狀況。研究了擁塞控制的兩種重要機制:TCP擁塞控制機制和IP

3、層擁塞控制機制，并且介紹了這兩類控制機制的研究進展。 然后，詳細研究了幾種典型的隊列管理算法，包括DropTail，RED，ARED等，對這些算法進行分析，并利用網絡仿真工具NS進行仿真實驗。本文設置了幾種不同的網絡環(huán)境，以檢驗這些算法的性能。根據對比仿真結果，結合算法的原理分析了這些算法的性能特點，加深了對隊列管理策略的理解。 接下來，針對傳統(tǒng)的擁塞控制算法缺乏理論依據的缺點，根據線性控制理論和TCP網絡模型，本文建立

4、了基于路由器這些中間節(jié)點的主動隊列管理的TCP/AQM數學模型，研究分析了在此數學模型基礎上提出的PI和PID這兩種控制機制。這兩種基于控制理論的擁塞控制機制能夠在網絡參數變化的情況下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，隊列長度能夠快速地到達期望值附近，對擁塞取得了良好的控制效果。 本文最重要的創(chuàng)新點是：在TCP/AQM的模型和最優(yōu)控制理論的基礎之上，針對網絡的時滯特點，提出了一種基于Smith預估器的新型主動隊列管理算法。這種算法能夠根據網絡