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通信网络诞生之初，拥塞现象便产生了，它表现为网络某处业务量的聚集。拥塞的发生不仅深刻地影响着网络性能，严重时甚至会引起网络的瘫痪。因而，对拥塞的控制是一个关系到网络是否能够稳定可靠地运行的一个重大的课题，更是通信网络设计面临的一个重要的问题。拥塞控制的主要目的是提高网络资源的利用率以及为信源提供公平的资源分配。随着通信技术与计算机技术的不断融合和发展，传统的电话交换网络已发展成为今天的宽带综合业务数字网B-ISDN，而且还将继续向着高速化和智能化的方向发展。在当今的高速网络中，通信协议的分层结构更加复杂，进入网络的通信业务类型越来越多，它们的传输要求与统计特性也各不相同，这就使得高速网络中的拥塞现象变得更加复杂，而高速网络的拥塞控制问题也面临着新的挑战。 本文在吸收国内外有关拥塞控制策略及其实现算法、描述通信量统计特性和预测业务流量方法的基础上，研究了ATM论坛组织定义的对ABR服务类型实行的闭环式拥塞控制机制，分析与比较了各种控制算法的优缺点，改进了一个简单有效的流量控制算法。并研究了对通信业务量建立模型的问题。基于高速网络中通信流量的自相似性与混沌现象的本质联系，提出了一种网络业务流量的预测方法。 全文的研究内容与主要结果如下： (一) 对高速网络中的拥塞控制策略及其实现算法进行了研究。ATM论坛将拥塞控制策略纳入到高速网络的通信量管理方案中，在其定义的通信量管理文本中，ATM的服务类型被分成了五大类。对不同的服务类别，采取不同的控制方法。其中，对ABR服务类别采用的是一种基于速率的反馈式控制机制。在已经实现了这种反馈式机制的方法中，第一代的方法即二进制方法。二进制方法设计简单，容易操作，但它的不稳定性降低了其有效性，而且公平性很差。第二代的显示速率方法在稳定性和公平性方面改进了很多，但它同时带来了速率计算的复杂性，而且增加了交换机的负担。 (二) 对排队论及其应用的发展过程进行了研究。排队论是交换系统进行性能分析和系统设计的主要工具。随着通信网络结构及交换与传输技术的发展，排队系统的业务输入过程、交换机的服务过程和服务规则已经发生了很大的变化，但它的基本模式和性能分析指标没有变化。直到现在，它仍是常用的系统分析工具，由于入网业务流量的复杂性，现在多用仿真实验代替了以往的数学解析分析。在高速网络中，自相似性的业务输入对排队系统的性能影响仍是一个没有完全解决的问题。重庆大学博士学位论文 (三)研究了描述高速网络中业务流量特性的问题。文中描述了高速网络业务流量自相似性的表现，总结了自相似性的多个等价定义。这些定义从不同的侧面分别表现了自相似性性质的不同特点，如在时间尺度变换下的不变性，自相关函数的长期相关性，业务到达分布律的重尾巴性，以及功率谱密度服从的功率定律。这些特性表明，正是由于业务流量的随机性，使得拥塞控制的问题是一个复杂的随机控制问题。对此控制对象建立恰当的解析模型是设计性能优良的控制算法的一个重要的工作。 (四)业务流量预测是资源分配方案的一种有效措施。准确的业务流量预测，能够为各种网络管理方案如ATM网络中带宽和缓冲区的合理分配提供可靠的数据依据。并由此提高网络的利用率以及有效地避免拥塞的发生。基于自相似性与混沌现象的本质联系，本文研究了混沌时间序列吸引子的特性。它的特征由三个不变的量，Lyapunov指数兄、关联维d和Kolin。岁。v嫡来表征。运用几kens的重构相空间理论和最大切apunov指数的定义，对仿真的自相似业务源的速率值作出了预测，并给出了最大预报时间。该预测模式简单，预测效果好。 (五)深入研究了ABR服务的反馈式控制机制及其实现算法，改进了一种简单有效的流量控制算法，即幻影算法。经过改进后的算法在保留了原来算法的优点，如平滑接入新连接、较强的鲁棒性以及良好的公平性等以外，还通过对设置的不同的拥塞级别采取不同的控制措施的方法，增强了网络避免拥塞的能力。 (六)给出了基于最大切apunov指数的预测算法和改进的幻影算法的仿真实验结果，并进行了分析。 (七)对本文进行了总结，并展望了今后的研究工作。 关键词:拥塞控制，反馈式控制机制，排队理论，自相似性，混沌，预测，仿真实验