基于一致性分析的复杂网络下拥塞控制建模与算法研究

Due to the unbalance distributions of the network resources and traffics, the occurrence of congestion is an intrinsic characteristic of the Internet. The consensus congestion control algorithms which deal with the congestion in multi routers will be investigated based on the complex network theory in the project. The proposed algorithms maintain the better quality of service (turoughput, time delay, fairness, et al) in complex network condition. The multi routers network topology will be modelled based on the directional graph. Furthermore, the relationship between the consensus problem and the congestion control will be investigated by studying the network congestion phenomenon. The main contents of this project are as follow: the model in multi routers network topology; the analysis of the information intergrity, the time-varying topology and the weighted directional graph; the congestion control algorithm design based on the complex network model; the anglysis of time delay, packet drop ratio and Qos. Finally, Multi router network simulation environment with variable network parameters is structured by Ns2, which is designed to verify the feasibility of the proposed algorithm as the congestion control algorithm testing platform.

由于网络资源和网络流量分布的不均衡，拥塞是Internet网络的固有属性。针对多路由器网络拥塞现象，本项目基于复杂网络理论，拟设计多路由器网络环境下的一致性拥塞控制算法，提高拥塞控制算法在复杂网络环境下的服务质量(链路吞吐量、队列延时、公平性等)。通过有向图对多路由器网络拓扑建模，在对拥塞现象产生原因的分析基础上，将网络拥塞控制问题描述为复杂网络下的一致性问题，具体内容包括：多路由器环境下的网络拓扑结构建模；节点信息完整性、时变拓扑结构和权重有向图分析；基于复杂网络模型的网络拥塞控制算法设计；时滞、丢包率和网络服务质量分析。最后，基于Ns2仿真软件构造变网络参数的多路由器网络仿真环境，为拥塞控制算法提供测试平台并验证所设计算法的有效性。

由于网络拥塞会降低整个网络的吞吐量，增加丢包率，进而导致网络性能的下降，因此本项目首先基于复杂网络一致性理论设计了多路由器拥塞控制算法，主要内容包括：基于有向图方法的多路由器环境下的网络模型建立；多路由器网络模型动态性能分析；基于一致性的拥塞控制算法设计以及基于Ns-2 的算法测试平台构建。其次，针对网络拓扑结构及其参数的随机性和不可预测性，项目引入T-S模糊控制方法，设计了主动队列管理算法。然后，考虑到在实际的多路由器网络拓扑中，不同节点设置的是不同的拥塞控制算法，因此项目基于多模型控制方法，研究了不同拥塞控制算法之间的关系，并讨论了该模型下的自适应拥塞控制算法，为权重的设置提供理论依据。最后，通过Matlab和Ns-2仿真软件验证了上述所提算法的有效性。本项目针对网络拥塞问题提出几种有效提高网络服务质量的算法，撰写论文成果8篇，授权发明专利3项，在推进先进网络技术的产业化进程方面发挥了积极作用。