互联网拥塞控制算法研究

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1、华中科技大学博士学位论文互联网拥塞控制算法研究姓名：陈虎申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：关治洪20080301华中科技大学博士学位论文执行。进一步，我们指出了VCP这类TCP+AQM风格协议的公平性远逊于XCP的原因是公平控制器执行的次数过少。通过增加公平控制器的执行次数，我们提出了“公平VCP”(FVCP)算法，有效提高了VCP的公平性。本文提出了几种“自适应的VCP”(AVCP)算法。通过将针对高速链路的VCP扩展至无线链路，AVCP可以同时适应于高速、无线链路以及这两种链路混杂的情况

2、。AVCP是一种显式拥塞算法，其核心思想是通过网络反馈的“路径负载因子”来推测数据包的丢失是拥塞导致的还是的传输错误导致的，然后决定是否减小拥塞窗口的大小。显式拥塞算法中，网络需要链路的带宽来计算反馈信息。但是对于无线链路、竞争型的以太网等，其可用带宽难以准确获得。从控制理论的角度，我们指出带宽估计错误可能导致显式拥塞算法不能取得预期的性能。本文基于优化理论深入研究了拥塞控制的建模与稳定性。我们从物理意义上纠正了Kelly模型中的几个错误，并在Zhang等的工作基础上提出了一个通用的拥塞控制模型：GKJZ（G

3、eneralKelly-Johari-Zhang）模型，可适应多种拥塞控制算法。GKJZ采用时延各不相同的N维差分方程来描绘拥塞控制的动力学行为。在GKJZ模型的框架下，我们对VCP进行了建模，并基于模型给出了VCP局部稳定性的充分条件。与大多数现有的稳定性条件不同，我们的稳定性判据与时延无关且具有非常简单的形式，易于验证。基于这个稳定性条件，拥塞控制算法只需静态的设置其控制参数，不必根据时延动态调整，具有很强的鲁棒性。关键词：互联网，拥塞控制，TCP友好性，公平性，显式拥塞算法，稳定性，时延II华中科技大学

4、博士学位论文AbstractDuetotheunbalancedistributionsofnetworkresourcesandtraffics,theoccurrenceofcongestionisanintrinsiccharacteristicoftheInternet.CongestioncontrolisnecessarytokeepthestabilityoftheInternet.Congestioncontrolalgorithmscanbebroadlyclassifiedintotwoc

5、ategories:sourcealgorithmsandlinkalgorithms.Linkalgorithm,suchasActiveQueueManagement(AQM),isexecutedinnetworkdevicestodetectcongestionandgeneratefeedbackinformation.Sourcealgorithm,suchasTCP,isexecutedinendhostsoredgedevicestoadjustsendingrateinresponsetof

6、eedback.Accordingtotheend-to-endargument,TCPistraditionallyemployedtoexecutemostcongestioncontrol.WiththedevelopmentofInternet,manylimitationsofthetraditionalcongestioncontrilmechnisamsemerged.Forexample,thewindowdecreasepolicyofTCPisnotsuitableforstreaming

7、mediaandTCPhassignificantperformancedegradationinhighspeednetworks.Toaddresstheseproblems,severalissuesaboutcongestioncontrolisstudiedinthisthesis,includingsourcealgorithms,decouplingefficiencyandfairnesscontrol,explicitalgorithmsoverhybridlinkswhichconsist

8、sofhighspeedandwirelesslinks,modelingandstabilityanalysis.Themainresearchworksareasfollows.Agentleslowstartalgorithmusingbandwidthmeasurements,calledgentleslowstart(GSS),isproposed.TheslowstartofTCPhas