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综合业务数字网是未来通信技术的发展趋势,ATM网络已被国际电信联盟作为一项典型传输技术加以推广。在ATM网络中,信息的拥塞及丢失是影响网络业务服务质量的主要因素。由于ABR业务是唯一一种可采用反馈机制进行流量控制的业务,ABR业务流量的控制和管理问题目前已成为一研究热点,引起了控制和通信学者的广泛关注。本文将控制理论引入到网络通讯中,对控制、通信而言均具有重要的理论意义和实用价值。为了较好地解决可控流的拥塞控制问题,本文主要作了以下研究工作:
首先,在分析了ABR业务反馈机制的基础上,给出了ATM网络单瓶颈节点模型,在此基础上,将PID控制引入到网络控制中,设计出了适用于ATM网络模型的PID控制器,并给出了保证系统闭环稳定的充分条件。
其次,为了较好地应用PID控制,本文选用了遗传算法和粒子群算法对PID控制器进行参数优化,经过优化的PID控制器能较好地控制ATM网络流量,减少拥塞,提高网络资源利用率。
另外,针对基本粒子群算法容易陷入局部最优值的缺点,提出了两种改进的粒子群算法。一种是基于粒子运动方向变异的改进粒子群优化算法,此算法通过改变部分粒子的运动方向来达到扩大种群多样性的目的;另一种是基于混沌思想的混合粒子群算法,此算法通过引入算法早熟判断机制,并结合混沌算法的随机性、遍历性、规律性来提高算法的搜索能力和搜索效率。这两种改进的粒子群算法都具有较强的全局搜索能力,能较好的解决普通粒子群算法容易陷入局部最优解的问题。
最后,将经过智能优化算法整定的PID控制器应用于提出的ATM网络模型中,使得系统的稳态/动态性能有所改善,并使系统具有一定的鲁棒性,抑制了交换机的队列长度的大幅波动。