基于动力学分析的Internet网络拥塞控制研究

基于控制理论，Internet网络拥塞控制是一个具有通信时延的动态非线性反馈系统，系统内部的运动状态是由网络在源端的TCP拥塞避免算法和在连接点的主动队列管理（AQM）策略来控制决定的，而网络拥塞控制的性能严重依赖于系统的动力学行为，故分析拥塞控制机制的非线性动力学行为，具有重要的理论意义和极大的应用价值。本项目利用非线性控制理论和动态系统的分岔理论，分析在不同离散时滞和分布时滞情况下TCP拥塞控制算法和AQM策略的稳定性和鲁棒稳定性，提出具有通信时延拥塞控制算法新的局部渐近稳定判据和全局渐近稳定判据，揭示Internet拥塞控制算法新的动力学特性；进一步分析网络拥塞控制算法失去稳定时系统的动力学演变特性，证明系统存在混沌特性，研究多个不同时滞下的Hopf分岔、共振余维2分岔等，提出分岔周期解的稳定性公式；并设计适当的控制器对分岔、混沌进行控制，从而使网络系统免于崩溃，具有更好的服务性能。

基于控制理论，Internet网络拥塞控制是一个具有通信时延的动态非线性反馈系统，系统内部的运动状态是由网络在源端的TCP拥塞避免算法和在连接点的主动队列管理（AQM）策略来控制决定的，而网络拥塞控制的性能严重依赖于系统的动力学行为，故分析拥塞控制机制的非线性动力学行为，具有重要的理论意义和极大的应用价值。本项目利用非线性控制理论和动态系统的分岔理论，分析了在不同离散时滞和分布时滞情况下AQM策略的稳定性和鲁棒稳定性，提出了具有通信时延拥塞控制算法新的局部渐近稳定判据和全局渐近稳定判据，揭示Internet拥塞控制算法新的动力学特性。分析了网络的的稳定性，包括模型相关的时滞性的马尔可夫跳变的随机神经网络，离散随机遗传调控网络等；进一步分析了网络拥塞控制算法失去稳定时系统的动力学演变特性，证明系统存在混沌特性，研究多个不同时滞下的Hopf分岔等，提出分岔周期解的稳定性公式；并设计适当的网络拥塞控制算法对网络性能进行控制，从而使网络系统免于崩溃；研究了带有时变时滞耦合的复杂网络的鲁棒全局指数同步；对无向图拓扑和有向图拓扑的多智能体的通信开销进行了优化。