[发明专利]互联网中的模糊离散全局滑模拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明属于互联网拥塞控制领域。

背景技术

随着千兆以太网、光纤网等技术的广泛应用，互联网正逐步进入下一代高速互联阶段，我国的各行各业，尤其是国有大中型企业，为了实现越来越多的信息交换，更离不开高速互联网的参与。然而随着互联网规模的急剧膨胀，拥塞现象时有发生，为解决拥塞问题，近年来，相继出现了许多拥塞控制方法。在文献On the design of AQM supporting TCP flows using robust control theory(IEEE Transactions on Automatic Control,2004,49(6):1031-1036)中，作者基于H_∞控制理论，对时滞的网络拥塞控制系统进行了主动队列管理控制器的设计，其性能优于传统的RED和PI控制器。在文献A prediction-based active queue management for TCP networks(IEEE Symposium on Computers and Communications,2012:271-276)中，作者提出的控制方法α_SNFAQM能够提前预测出拥塞的发生，使路由器中的队列长度保持稳定。

但由于互联网是由分布在世界各地的各种不同型号、不同功能的计算终端、路由器及链路组成的，这些设备千差万别，不确定性因素如影随形，因此控制方法的鲁棒性或者说健壮性就显得尤为重要。而离散滑模控制中的滑动模态只与滑模面的具体形式有关，即使系统本身中含有不确定性因素，只要滑模面的数学表达式是确定的，则滑模面上的滑模运动就与这些不确定性因素无关，具有理想的鲁棒性，这一特点使得滑模控制特别适用于互联网的拥塞控制。近年来，相继出现了一些滑模拥塞控制方法。在文献Active queue management(AQM)for TCP/IP networks using discrete time sliding mode control(DSMC)(Proceedings of the 2005 IEEE Conference on Control Applications,Toronto,Canada,2005:727-730)中，作者设计了离散滑模AQM控制器，有效地抑制了不确定和时滞因素的影响，一定程度上提高了网络的服务质量。在文献Sliding mode based AQM for robust control of IP based network(International Conference on Control,Automation and Systems,Kintex,Korea,2011:149-154)中，作者利用滑模理论和LMI技术，对带有非匹配不确定和时滞的网络系统设计了SMC控制器，对时变因素具有较好的鲁棒性。在文献Discrete-time sliding-mode congestion control in multisource communication networks with time-varying delay(IEEE Transactions on Control Systems Technology,2011,19(4):852-867)中，作者考虑到了网络中的时变时滞因素，设计了离散滑模AQM控制器，在可用带宽范围内降低了数据包的丢失率。

然而上述文献中的方法却大都存在着各自的不足，如有的方法是针对连续时间系统提出的；有的方法中的抖振现象过于明显；有的方法没有综合考虑不确定和时滞因素的影响；有的方法是针对线性网络拥塞控制模型提出的，模型精度不高等等。总之，该领域仍有一定的研究空间。

发明内容

本发明的目的在于提出一种模糊离散全局滑模拥塞控制方法，用以解决互联网中的拥塞现象，从而减少丢包率、缩短端到端的队列时延，提高网络的服务质量。本发明的特征在于该方法含有如下步骤：