多时滞ATM网络中ABR流量的积分滑模控制
摘 要:针对含有多个时滞的异步传输模式(ATM)网络的拥塞问题,设计了积分滑模控制器,对可用比特率(ABR)业务流量进行控制,并引入预估器来补偿输入时滞.所设计的控制算法不但能够克服变化的ABR带宽给闭环系统带来的不利影响,而且还能保证含有多输入时滞闭环系统的稳定性,同时还可实现带宽按权重分配和缓冲队列长度的跟踪.
关键词:拥塞控制; ABR流量;积分滑模;多时滞
高速计算机网络(如ATM网络)的拥塞问题是导致网络服务质量下降的主要原因.近年来,对ATM网络拥塞控制的研究越来越引起人们的视.ATM论坛最终选择了基于速率的拥塞控制机制作为ABR流量控制的标准[1],该机制又可分为二进制反馈机制和显示速率反馈机制.
目前的研究热点主要集中在显示速率反馈机制上.文献[2]利用解析的方法设计PD控制器,但由于该方法的参数求解比较复杂,实现起来十分困难.
文献[3]设计了双PD控制器,虽然降低了计算复杂度,但当网络环境变化较大时,效果仍不理想.文献[4]在假设ABR带宽不变的前提下,对控制器参数进行了求解,这给实际应用带来了很大的局限.文献[5]采用Smith预估补偿器来处理网络中存在的时滞问题,但在有时延预估误差时鲁棒性较差.文献[6]设计了H∞控制器来解决多时延问题,通过理论分析得到控制器的增益,取得了较好的效果.文献[7]设计了模糊免疫PID控制器,并通过仿真结果表明该方法对于变化的ABR带宽有很强的自适应能力和鲁棒性.
综上所述,ATM网络中存在的多个输入时滞及变化的ABR带宽是设计控制器的难点.因为滑模控制方法可有效抑制系统的外部扰动,所以适于解决ATM网络的拥塞控制问题.文献[8]提出积分滑模控制(ISMC)方法,其主要特点是消除了传统滑模面的到达时间,在控制器的设计中有更大的自由度[8-10].为此,本文采用ISMC的思想,通过引入预估器对系统作状态变换,在此基础上为含有多输入时滞的标称系统设计标称控制器,最后设计了非线性控制器来抑制变化的ABR带宽给系统带来的不利影响.
本文针对含有多个时滞的ATM网络,通过引入预估器对系统作状态变换以补偿输入时滞的负面影响,并设计ISMC来抑制变化的ABR带宽,从而
实现了缓冲队列长度的指数跟踪及带宽的公平分配.仿真结果验证了本文方法的有效性与合理性.
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