發(fā)布時(shí)間：2018-06-12 18:36

  本文選題：TCP網(wǎng)絡(luò) + 擁塞控制　； 參考：《東北大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的出現(xiàn)以及網(wǎng)絡(luò)用戶的不斷增加導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞成為亟待解決的問(wèn)題�；诼酚善鞯闹鲃�(dòng)隊(duì)列管理機(jī)制,與TCP協(xié)議的擁塞控制相結(jié)合,是解決目前TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制問(wèn)題的一個(gè)主要途徑�？紤]到TCP網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)非線性,本文利用哈密頓理論來(lái)設(shè)計(jì)控制器。哈密頓理論是一種基于能量的控制方法,不僅結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單,而且在控制器設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析方面也具有巨大優(yōu)勢(shì)。因此,針對(duì)TCP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),本文首次嘗試采用哈密頓理論控制方法設(shè)計(jì)控制器,成功解決了網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題。本文的主要研究?jī)?nèi)容有：首先介紹TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制研究的背景和意義,闡述了網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的原因,總結(jié)了國(guó)內(nèi)外擁塞控制算法的研究現(xiàn)狀,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞存在的問(wèn)題,分析了網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法設(shè)計(jì)存在的難點(diǎn),并且說(shuō)明了哈密頓理論的研究現(xiàn)狀。其次闡述了哈密頓控制方法的基礎(chǔ)理論,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及建立哈密頓模型所需要的構(gòu)造方法。同時(shí)考慮到具體的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)參數(shù)時(shí)變、強(qiáng)非線性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),為了能夠更好的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化,利用哈密頓系統(tǒng)是一種基于能量函數(shù)的控制方法,能夠很好地處理非線性的特點(diǎn),采用預(yù)置反饋方法來(lái)建立網(wǎng)絡(luò)擁塞控制系統(tǒng)模型。然后基于哈密頓理論設(shè)計(jì)了TCP的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制器。利用前面所建立的基于哈密頓理論的TCP網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了哈密頓控制器,并且對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了理論分析,最后仿真分析,和傳統(tǒng)的PI控制器的仿真圖進(jìn)行了比較,結(jié)果表明哈密頓控制器的快速性和穩(wěn)定性明顯優(yōu)于PI控制器,能夠有效避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。再者基于已經(jīng)建立哈密頓理論的TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞模型,針對(duì)系統(tǒng)中的UDP流等干擾,采用極小極大控制法處理干擾項(xiàng),構(gòu)造了與性能指標(biāo)相關(guān)的檢驗(yàn)函數(shù),充分估計(jì)干擾對(duì)系統(tǒng)的影響,有效降低了傳統(tǒng)干擾處理方法的保守性。同時(shí)針對(duì)TCP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的參數(shù)不確定性,加入了自適應(yīng)控制,設(shè)計(jì)了自適應(yīng)律。仿真分析表明,所提控制策略有效改善了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和魯棒性。最后進(jìn)行了總結(jié)與展望。對(duì)本課題研究?jī)?nèi)容做了總結(jié),并分析了哈密頓理論在擁塞控制中的研究前景。
[Abstract]:With the development of science and technology, the emergence of new network applications and the increasing number of network users, network congestion has become an urgent problem to be solved. The active queue management mechanism based on router, combined with the congestion control of TCP protocol, is a main way to solve the congestion control problem of TCP network. Considering the strong nonlinearity of TCP network, the controller is designed by using Hamiltonian theory. Hamiltonian theory is an energy-based control method, which is simple in structure and has great advantages in controller design and stability analysis. Therefore, for the TCP network system, this paper first attempts to use the Hamilton theory control method to design the controller, and successfully solves the problem of network congestion. The main contents of this paper are as follows: firstly, the background and significance of the research on TCP congestion control are introduced, the causes of network congestion are expounded, and the research status of congestion control algorithms at home and abroad is summarized, aiming at the problems existing in network congestion. The difficulties in the design of network congestion control algorithm are analyzed, and the research status of Hamiltonian theory is explained. Secondly, the basic theory of Hamiltonian control method, the structural characteristics and the construction method needed to establish the Hamiltonian model are expounded. Considering that the concrete network is a dynamic system with time-varying parameters and strong nonlinearity, in order to adapt to the change of the network, the Hamiltonian system is a control method based on energy function. The model of network congestion control system is established by preset feedback method. Then a TCP congestion controller based on Hamiltonian theory is designed. Based on the established mathematical model of TCP network based on Hamiltonian theory, the Hamiltonian controller is designed, and its stability is analyzed theoretically. Finally, the simulation results are compared with the traditional Pi controller. The results show that the Hamiltonian controller is superior to Pi controller in speed and stability, and can effectively avoid network congestion. Thirdly, based on the congestion model of TCP network based on Hamiltonian theory, aiming at the interference such as UDP flow in the system, the minimal maximum control method is used to deal with the interference item, and the test function related to the performance index is constructed. The influence of interference on the system is fully estimated, which effectively reduces the conservatism of traditional interference processing methods. At the same time, adaptive control is added to the parameter uncertainty of TCP network system, and an adaptive law is designed. Simulation results show that the proposed control strategy can effectively improve the transient stability and robustness of the system. Finally, the conclusion and prospect are given. The research content of this paper is summarized, and the research prospect of Hamiltonian theory in congestion control is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP393.06

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本文編號(hào)：2010679