吉林大学学报(工学版) ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (4): 1089-1095.

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基于预测控制的时滞网络主动队列管理

王萍,陈虹,卢晓晖   

  1. 吉林大学 通信工程学院|长春 130022
  • 收稿日期:2010-05-07 出版日期:2011-07-01 发布日期:2011-07-01
  • 通讯作者: 陈虹(1963-),女,教授,博士生导师.研究方向:预测控制,鲁棒控制及非线性控制的理论与应用. E-mail:chenh@jlu.edu.cn
  • 作者简介:王萍(1982-)|女|博士研究生.研究方向:预测控制|通信网的数据流优化控制. E-mail:wangping08@mails.jlu.edu.cn
  • 基金资助:

    国家杰出青年科学基金项目(60725311).

Active queue management of delay network based on model predictive control

WANG Ping, CHEN Hong, LU Xiao-hui   

  1. College of Communication Engineering|Jilin University|Changchun 130022|China
  • Received:2010-05-07 Online:2011-07-01 Published:2011-07-01

摘要:

针对Internet网络这种典型的延迟系统,基于模型预测控制理论,提出了一种新的主动队列管理算法——MPAQM算法。首先考虑时滞系统的因果性定义预测输出,根据预测模型和状态估计器,预测瓶颈链路队列的未来动态特性;然后将拥塞控制的控制要求转化为优化目标函数,求解优化问题得到丢包率。在单瓶颈和多瓶颈网络拓扑中进行仿真验证,结果显示MPAQM算法能快速平稳地收敛于队列长度的期望值,丢包率小且具有较好的稳定性和鲁棒性。

关键词: 自动控制技术, 控制理论, 网络拥塞控制, 主动队列管理, 模型预测控制

Abstract:

Based on the theory of model predictive control, a novel Active Queue Management (AQM) algorithm is proposed for typical Internet systems with large delay, called MPAQM. First, the predicted output is defined by considering the causality of time-delay system. Then, according to the predictive model and state estimator, the future dynamic queue length in data buffer is predicted. Finally, the control requirement of congestion is converted to optimal control objective function, and drop probability is obtained by solving the optimal problem. The performances of MPAQM are evaluated through a series of simulations in simulator NS2 with single and multiple-bottleneck network topologies. Simulation results show that the proposed MPAQM algorithm outperforms RED and PI algorithms in terms of stability, disturbance rejection and robustness.

Key words: automatic control technology, control theory, network congestion control, active queue management, model predictive control

中图分类号: 

  • TP273
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