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在短短数十年内,Internet从一个美国政府建立的研究性网络发展成为今天全球性的商用网络,充分体现了IP技术所具有的简单性,灵活性以及良好的适应性。随着计算机网络的高速发展,人们对网络的要求也越来越高。由于对时延及时延抖动敏感的实时业务越来越多地在网上传输,一方面使得网络资源极大地丰富但同时也引入了如何保证服务质量的问题。当多种业务或多个连接同时达到某个节点,或高速链路接入慢速网络时,易引起此节点的缓冲区队列长度迅速上升而溢出,导致拥塞。拥塞又会引起网络处理延时的增加,进一步使拥塞加剧,甚至导致网络崩溃。因此,设计有效的算法控制网络拥塞,是提高网络资源利用率和改善网络服务质量的首要任务。
本文在系统介绍TCP拥塞控制和各种AQM拥塞控制的基础上,介绍了几种比较典型的AQM拥塞控制算法,并采用NS-2网络仿真软件,在多种网络环境下对其中几种算法的性能进行了仿真,比较研究了各种算法的有效性和鲁棒性。
针对PI和PID算法的参数是事先选定好的,一旦选定就不变,所以不能很好的适应于现实中变化的复杂的网络系统。因此,本文提出了一种参数自适应PI算法(API)和一种参数模糊自适应PID算法(FLA-PID),这两种算法能根据网络的实时拥塞情况来更新参数,参数在运行的过程中能根据网络拥塞情况进行自适应的改变。然后通过NS-2仿真软件将API算法与PI算法进行仿真、比较和分析。通过仿真证明,在不同的情况下API算法均比PI算法性能良好,收敛速度更快,稳定性更好;将FLA-PID算法与PID算法进行了仿真、比较和分析。仿真研究表明,FLA-PID算法在多种变化的网络环境和突发数据流的情况下均能有效地将队列长度稳定在期望值附近,具有较强的稳定性和鲁棒性,算法性能优于PID算法。