LMI方法在大時(shí)滯網(wǎng)絡(luò )擁塞控制器中的應用

Internet的擁塞控制已經(jīng)成為當前計算機網(wǎng)絡(luò )研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò )擁塞的發(fā)生來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )資源和流量分布的不均勻，擁塞使得數據包在傳輸過(guò)程中時(shí)延增大，丟包率上升，吞吐量下降，從而導致網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量下降。近年來(lái)，應用控制理論方法來(lái)處理網(wǎng)絡(luò )的擁塞控制問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
　RED算法是IETF推薦使用的唯一的AQM算法，但研究及實(shí)踐均發(fā)現, RED算法的魯棒性和穩定性并不十分理想, 其性能對網(wǎng)絡(luò )設計參數及運行狀態(tài)很敏感。另外，由于TCP鏈路的物理差別，傳播時(shí)延也有較大的波動(dòng)。但已有的大多數算法和策略都沒(méi)有充分考慮大時(shí)滯對AQM穩定性的影響，從而導致了大時(shí)滯網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的劇烈的系統震蕩，降低了鏈路利用率?，F代時(shí)滯系統分析技術(shù)基于嚴格的理論推導與證明，將時(shí)滯分析技術(shù)應用于網(wǎng)絡(luò )擁塞控制研究是可行的，并且為深入研究網(wǎng)絡(luò )參數和系統穩定性提供幫助。
　本文基于TCP/AQM流體動(dòng)力學(xué)模型,從H∞控制理論的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，將TCP流個(gè)數的擾動(dòng)作為網(wǎng)絡(luò )負載來(lái)考慮，基于LMI方法設計了具有時(shí)滯反饋的網(wǎng)絡(luò )控制系統的H∞擁塞控制器，由控制器得到的數據包分組丟棄概率的變化不僅與隊列的變化率有關(guān)，還與窗口的變化率有關(guān)，并進(jìn)一步說(shuō)明該控制器為基于平均隊列長(cháng)度估計的預測控制器。仿真結果表明，所設計的控制器在高速網(wǎng)絡(luò )中具有良好的穩定性和魯棒性。
1 TCP/AQM反饋控制系統
　Misra等人基于流體動(dòng)力學(xué)提出了TCP/AQM系統模型[1]，用一對非線(xiàn)性微分方程表示：



則TCP/AQM系統模型可化為如下形式的反饋控制系統：