基于组播拥塞控制研究.pdf

华中师范大学
硕士学位论文
基于组播的拥塞控制研究
姓名:尹敏
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:谭连生

⑨摘要随着谌蚍段У难杆俜⒄梗缬τ糜绕涫嵌嗝教逵τ玫脑龀ぃ原有的拥塞控制中某些假设和算法已经不再适用。同时,特殊网络环境和应用也需要特殊的流量控制技术的支持。拥塞控制的目的是希望通过对输入交通流的控制以达到拥塞避免即避免丢包和较高网络吞吐率之间的一种平衡。但目前在拥塞控制方面的研究对于网络节点的缓冲占有量的抖动性即系统稳定性考虑不多。当系统稳定时可以防止因为抖动而造成数据包的丢失,而且在网络可用带宽增加时可以迅速加以利用,提高网络系统的吞吐率。本文针对计算机高速互联网中组播流的速率调节问题,在单点对多点的组播流量模型基础上,提出了一类由发送方驱动的单速率组播拥塞控制器的设计方法。并且运用现代控制理论和方法,特别是狢芯莺蚏—稳定性分析方法,讨论如何利用基于组播的单速率拥塞控制方法来对组播信源端节点的发送速率进行调节,从而使得信源端节点的发送速率趋于稳定:为了深入研究控制器性能,本文运用对所提出的拥塞控制方案进行了个例仿真。仿真结果显示,这些拥塞控制方案使网络性能表现良好。关键词:计算机通信网络,组播,拥塞控制,稳定性,缓冲占有量本论文的研究工作受到国家自然科学基金己牛和湖北省自然分支节点缓冲占有量趋于稳定,没有出现动态抖动,可以防止丢失数据包:拥塞控制器可以保证组播的公平性。科学基金重点项目己牛淖手硕士学位论文苨闞’
⑧;;硕士学位论文甅,珻.,瑃,,,’甀,痩———瓸,甌篊痶’Ⅱ
⑧甜矩舣!第一章概论至概述随着信息社会的来临,计算机网络变得越来越庞大,网络容纳的节点也对网络的拓扑结构、网络的负荷能力提出挑战。当一个或多个网络连接失效时或者当必须传输的分组数超过网络的负荷能力时,潜在的后果是网络产生拥塞,或在一个甚至多个网络节点上大量分组堆积。网络产生猢资源在相关网络节点的承载量时,则称该资源在该节点在该时阳诓擞献钤绲挠等⑸阬拢笔蓖绲耐掏侣视陆越来越多,路由策略必须能够应付不断增多的分组数量。不断增长的需求会塞的严重后果则是网络的性能降低,甚至导致网络瘫痪。简单地讲,所谓拥塞是指在某一时刻当网络中某一资源的到达量超过了该塞。随着网络的日益普及,网络用户的急剧增加,网上业务尤其是多媒体业务的同益增多,不断增长的需求会对网络的拓扑结构和负荷能力提出挑战。图拥塞发生时系统的情况曲¨脚姐娆
⑧者对拥塞的发生做出反应,也就是使负载保持在点附近。拥塞控制主要拥塞产生的原因量和功率的增长趋于缓慢,但延迟增长较快;当负载超过阒螅掏考虑端节点之间的网络环境,目的是使负载不超过网络的传送能力;而流量拥塞产生的根本原因在于用户虺莆6讼低提供给网络的负载琎档偷取S等坏┓⑸如果不采取正确的方法来加以控制,会继续加重网络的负担,最终将导致整据包会在这个端口排队等待被处理。如果没有足够的存储空问来存储,输加存储空问在某种程度上可以缓解这一矛盾,但是如果路由器有无限大的存储量时,拥塞的情况只会变得更坏,而不是免好。因为随着路由器的存储容量的增加,数据包在队列中等待的时问也会随之而变长,等到这些数据包经过长时问排队完成转发时,它们早己超时,此时发送方会认为它们已经被丢弃因而重新发送这些数据包,从而浪费网络资源,加重网络捅塞带宽容量相对不足。在低速链路中进行高速数据流的传输时也会产生拥一般使用图柬描述拥塞的发生。当负载较小时,吞吐量和功率的增跃与负载基本呈线性关系,而延迟增长缓慢:在负载超过点之后,吞吐量和功率急剧下降,延迟急剧上升。可以看出,负载在点附近时网络的使用效率最高。塞控制实际上就是网络节点采取措施来避免拥塞的发生或控制主要考虑发送端与接收端之间的点对点通信量,目的是使发送端的发送速率不超过接收端的接收能力。犬于网络资源容量和处理能力。鈐塞的具体表现为:数据包时延增加、数据包丢失概率增大、服务质量个网络的崩溃。拥塞产生的直接原因¨’主要表现在:】娲⒖占洳蛔恪5奔父鍪淙胧菹蛲桓鍪涑龆丝诜⑺褪莅氖焙颍出端口就会将排列在队尾的数据包丢弃。当有突发数据流时更是如此。增的情况。硕士学位论文~’
⑧耻騌敞拥塞控制均功率,P诺来。所有信源发送的速率匦胄∮诨虻扔谛诺廊处理器处理能力弱,速度慢。如果路由器的诖砼哦踊捍妫路由表等功能时,处理速度跟不上高速链路的要求,同样也会产生拥塞。此外,低速链路对高速不岵等要避免拥塞的发生,对以上三点原因需要综合考虑。例如,提高链路速率而不改变处理器,只会转移网络瓶颈,而不能从真正意义上避免拥塞,所以拥塞往往也是系统各部分不匹配的结果。拥塞一旦发生,往往会形成一个恶性循环,而且不断加重的过程。如果路由器没有空余的缓存,它就必须丢弃新到的数据包。当数据包丢弃时