多延迟多瓶颈网络拥塞鲁棒控制研究
单 纯,陈晓龙
(1广东技术师范学院,广东广州510090; 2茂名学院计算机与电子信息学院,广东茂名525000)
摘 要:研究了具有多延迟用户源端和多瓶颈链路端的复杂网络的主动队列管理控制器的设计和稳定性分析.建立了具有非线性、输入带有时滞和不确定参数扰动的通用网络TCP/AQM动态模型.在平衡点线性化后,采用还原算法进行延迟补偿和预估,将该模型转化为无时滞的线性模型.在系统状态矩阵和输入矩阵参数扰动不满足匹配但有界的条件下,采用积分滑模变结构控制算法,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出了滑模可到达和渐进稳定的可行条件,根据该条件设计鲁棒主动队列管理算法.理论证明了该算法的稳定性.
关键词:多延迟;多瓶颈;不匹配;积分滑模;鲁棒
中图分类号:TP273 文献标识码: A 文章编号:1000-7180(2009)05-0256-06
1 引言
目前对简化的单同构源端、单瓶颈链路拥塞控制器设计和稳定性分析已有深入研究.但对通用网络拓扑的可扩展性控制器设计还是一个尚未解决的问题.随着光通信技术的发展,出现了带宽10Gbps的高速网络.这些网络的连接距离可能超过10000km,延迟时间长,网络拓扑结构复杂.为了得到一个通信质量高、响应平稳和链路利用率高的网络系统,常应用鲁棒性强、对参数扰动不敏感的主动队列管理算法(AQM)[1-2].但网络拥塞控制系统本质上是一个不确定、非线性、控制带有时滞的复杂系统,特别在广域网和Internet上时延的影响更是不容忽视.文献[3-5]中考虑了时延问题,滑动模带有预测记忆延迟补偿,但不确定性参数引起的扰动,往往不满足匹配条件,此时所设计的AQM控制器无
4 结束语
考虑多个异构用户源端和多个瓶颈链路端的TCP/AQM拥塞控制模型本质上是一个非线性、输入带有时滞、不确定参数扰动和具有分布式控制复杂系统.针对非线性模型,在其平衡点进行线性化后,研究其局部稳定性.针对控制带有时滞的线性化模型,采用还原方法将其转化为标准线性模.针对系统参数不确定性,采用对参数扰动不敏感的积分滑模变结构控制方法.针对系统矩阵扰动不满足匹配的条件,用常用的滑模变结构控制器无法消除不匹配的干扰,无法保证滑模的不变性,采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式鲁棒控制方法给出了滑模可到达和滑模渐进稳定的可行条件,根据该可行条件设计鲁棒控制器能够消除不确定干扰,使得滑模具有良好的动态特性.理论上证明了这些方法结合能保证系统的稳定性和拥塞控制的有效性.
|
