基于DCCP的多媒體流實(shí)時(shí)控制算法研究.pdf

1、實(shí)時(shí)多媒體流的傳輸不僅需要解決傳統(tǒng)Internet固有的網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，而且需要滿足其實(shí)時(shí)性要求，因此，解決實(shí)時(shí)多媒體流的傳輸問(wèn)題具有較高的理論意義和工程實(shí)踐意義。本文在研究多媒體流理論和網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的基礎(chǔ)上，首先，研究了TCP/AQM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提出了基于TCP/AQM系統(tǒng)模型的H∞PI控制算法;其次，在類TCP擁塞控制機(jī)制上提出了一種基于類TCP窗口的比例控制器。最后，為了實(shí)現(xiàn)多媒體流的實(shí)時(shí)傳輸，提出了基于卡爾曼濾波的類TCP窗口

2、實(shí)時(shí)控制算法。主要工作如下:
　　(1)為了提高AQM算法在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的魯棒穩(wěn)定性，將H∞控制引入TCP/AQM系統(tǒng)模型，對(duì)AQM算法進(jìn)行改進(jìn)。在研究經(jīng)典流體理論的動(dòng)態(tài)TCP網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到TCP/AQM閉環(huán)傳遞函數(shù)，并建立H∞PI控制器數(shù)學(xué)模型。利用Pade近似將TCP/AQM系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為可被H∞PI控制器作用的被控對(duì)象。在獲取具有H∞性能的PI控制器后，采用LMI方法對(duì)PI控制器參數(shù)進(jìn)行了整定。仿真結(jié)

3、果表明，該算法使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)效率。
　　(2)為了在源端能獲取網(wǎng)絡(luò)狀況，提出了基于比例控制器的類TCP窗口模型，該模型通過(guò)計(jì)算往返時(shí)延RTT和緩沖隊(duì)列的長(zhǎng)度，實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)送窗口大小。首先，提出一個(gè)有n條DCCP連接的單瓶頸鏈路的網(wǎng)絡(luò)模型，計(jì)算瓶頸路由器中的在v時(shí)刻的瞬時(shí)緩沖隊(duì)列長(zhǎng)度q，并將得到的隊(duì)列長(zhǎng)度q作為輸入變量和反饋因子k(l)聯(lián)合構(gòu)造發(fā)送速率的比例控制器;其次，由RTT和發(fā)送速率比例控制器計(jì)算類TCP窗口大小。

4、數(shù)學(xué)分析驗(yàn)證了所提窗口模型能保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和公平性。
　　(3)為滿足多媒體流傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求，提出了一種基于卡爾曼濾波算法的類TCP窗口模型。首先，采用卡爾曼濾波算法對(duì)基于比例控制器的類TCP窗口進(jìn)行近似逼近。然后，通過(guò)獲取類TCP窗口模型的當(dāng)前窗口狀態(tài)測(cè)量值xk，結(jié)合x(chóng)k和上一時(shí)刻對(duì)窗口的預(yù)測(cè)值(x)k進(jìn)行校正，得到估計(jì)誤差協(xié)方差Pk+1。最后，通過(guò)對(duì)類TCP的窗口值進(jìn)行預(yù)測(cè)-校正實(shí)現(xiàn)多媒體流傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性控制。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所