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基于效用优化的网络拥塞控制研究

作　者: 龚盼芸
导　师: 谭连生
学　校: 华中师范大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 网络效用最大化(NUM) 拥塞控制资源分配链路重要性价格机制
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 53次
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内容摘要

伴随着网络用户的急剧增加,网络拥塞控制问题显得越来越重要。然而传统的TCP拥塞控制协议是基于端系统的流量控制的,它们已经无法适应这些变化。微观经济学中效用和价格概念的引入为拥塞控制的研究提供了新的方向。价格工具能够有效的使各种市场达到平衡条件,它们同样可以用来控制复杂的网络系统。网络定价能够更好的来理解网络管理并让用户理性使用网络,而且对网络服务的适当定价能使用户选择合适的服务质量,满足应用服务器的平衡要求,以及正确评估不同级别和质量的服务。效用概念表达了用户对其所获得的网络服务的满意程度。效用最大化(NUM)问题已经得到多方面学者的注意,它结合了计算机网络、数学优化方法、控制理论和经济学等多方面的知识。拥塞控制和资源分配的关系密切,合理的资源分配是拥塞控制的一种手段。效用最大化模型提供了一种新的资源分配研究方法,它结合了资源分配的效率和公平性,能够从这两个方而进行统一的研究,从而更全面的衡量网络资源分配。对于NUM的研究方向主要是改变效用函数或者增加约束条件,这样会产生不同的定价方案,直接影响拥塞控制算法。本文介绍了效用最优化的一般模型和它的求解过程,文中都采用的是梯度投影算法来计算链路价格,分析了它的基本性能。本文综合考虑用户和链路,引入链路重要性结合效用做了两方面的工作：一是基于链路重要性提出了新的最短路算法,将其与效用模型相结合,产生了一种新的拥塞控制方法；二是将其引入到考虑链路成本的效用模型中。另外介绍了一个新的效用模型,它改进了原有的链路价格定价方案,引入了链路利用率变化因子,与原有链路拥塞价格一起来调节源端的发送速率。本文的目的分为两个方面：一是体现使用价格机制来管理网络的重要性和可行性。另一个就是说明将链路重要性和效用模型相结合的可行性,并通过最终的对比分析可以看出它的有效性,反映了链路端反馈的信息除了可以促使源端调整发送速率外,还可以优化路由选择。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 拥塞控制和资源分配  11-12
    1.2.1 拥塞控制的一般原理  11-12
    1.2.2 拥塞控制、流量控制和资源分配  12
  1.3 国内外研究现状  12-15
    1.3.1 拥塞控制算法  12-13
    1.3.2 基于效用模型的研究  13-14
    1.3.3 网络效用最大化(NUM)和资源分配  14-15
  1.4 本文的工作  15-16
  1.5 本文的组织结构  16-17
第2章优化理论和效用优化  17-27
  2.1 网络优化相关的数学基础  17-19
    2.1.1 相关概念  17
    2.1.2 Lagrange multipliers方法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)定理  17-18
    2.1.3 梯度法  18-19
  2.2 经济学的相关概念  19-21
  2.3 资源分配的公平性  21-23
  2.4 价格法：一般模型和基本理论  23-25
  2.5 网络效用最大化  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第3章引入链路重要性的拥塞控制方法  27-38
  3.1 链路重要性的评价方法  27-28
  3.2 基于链路重要性的Dijkstra最短路径算法  28-29
  3.3 基于价格的网络拥塞控制模型  29-33
    3.3.1 不考虑链路成本的模型NUM  30-31
    3.3.2 考虑链路成本模型NUM-T  31-32
    3.3.3 不同的网络模型：SumNet和MaxNet  32-33
  3.4 引入链路重要性的动态路由DRPT  33-34
  3.5 一个新的效用模型NUM-PD  34-36
  3.6 本章小结  36-38
第4章实验与分析  38-50
  4.1 实验结果  38-42
  4.2 实验结果分析  42-47
  4.3 引入链路重要性的效用模型NUM-DT  47-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章总结与展望  50-52
  5.1 全文总结  50-51
  5.2 展望  51-52
参考文献  52-56
致谢  56

基于效用优化的网络拥塞控制研究

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