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当今的互联网中,无线/移动网络与互联网相结合已成为未来无线/移动通信发展的趋势。无线/移动网络因其用户的可移动性、联网方便快捷性、建网灵活性、低维护费用性、规模可伸缩性,使得无线/移动网络得到了迅猛的发展和广泛的部署。无线/移动网络的迅速发展,以及各种便携式终端的大量使用,使得人们在无线/移动网络环境下对互联网服务的需求不断增长。同时随着无线/移动网络的发展用户对于具有服务质量保障的多媒体服务等新型应有需求越来越多。一方面,这些多媒体传输等新型应用呈现出新的特性,对无线/移动网络的QoS支持提出了更高的要求,迫切地需要提出结合新型应用和无线/移动网络特性的动态、高效QoS资源分配方案。另一方面无线/移动网络的核心矛盾是无线资源匮乏。目前对无线/移动网络资源的分配都是从某些关键技术出发,以局部的思想提出问题的解决方案,缺乏整体、系统的观点。所以需要从系统和控制论的角度出发加强端系统与中间节点资源的控制,在有限的资源条件下,为无线/移动网络内端用户终端提供差异性服务质量保障。此外由于无线/移动网络固有的特性:比如误码率高、时延大、带宽低且具有时变性、信道不对称以及频繁的移动等,这些特性使得无线/移动网络对现有互联网技术和应用服务质量保障提出了更多更高的挑战。所以研究无线/移动网络环境下自适应QoS资源分配成为未来网络发展的重要部分。
研究无线/移动网络自适应QoS资源分配技术,必须从体系结构的高度出发,整体的分析研究无线/移动网络中自适应QoS资源分配关键技术,并以控制论的思想指导协议算法的设计。本论文首先根据无线/移动网络特性和通用QoS资源分配框架,提出了一种面向服务的无线/移动网络自适应QoS资源分配体系结构参考模型ISWNA,然后使用自适应控制理论对贯穿整个传输平面空间交互所包含的自适应QoS资源分配关键技术,如流速与拥塞控制、主动队列管理和资源调度等关键技术进行了深入的研究,全面地剖析了无线/移动网络环境所面临的问题,针对这些问题提出相应的协议或算法。在流速与拥塞控制的研究中,本论文通过研究无线/移动网络链路特性给TCP传输协议性能造成的影响,讨论了避免这些影响所采用的一些方法。在此基础上,针对无线/移动网络环境设计了符合TCP友好性要求的无线/移动网络自适应TCP拥塞控制算法(TCP-AW),算法在自适应与公平性方面有着良好的特性;在队列管理的研究中,本论文提出一种自适应无线/移动网络多媒体QoS保证的主动队列管理算法(adaptive-MQWB),算法利用带宽的动态变化与MAC层报文服务时延之间的变化率关系,以改变主动队列的目标队长为实现目标,较精确地控制主动队列的目标队长。adaptive-MQWB算法在带宽时变的无线/移动网络中对于实时流媒体传输服务质量有着明显的保障作用。另外,本论文结合应用服务与无线/移动网络特性提出无线/移动网络鲁棒性的主动队列管理算法(RAQM)。在证明无线/移动网络可逆性的基础上,研究无线/移动网络频繁切换造成的暂时性中断以及当前WEB服务的广泛发展造成的短连接请求等情况,利用自适应控制理论与神经网络逆系统方法提出了一种满足鲁棒性要求的无线/移动网络主动队列管理算法:在资源调度研究中,本论文研究了无线/移动网络环境下自适应公平调度模型,讨论了服务区分的必要性和无线/移动网络调度补偿方法,设计了一种二级结构的服务区分自适应公平调度算法(TWFS),算法能够区分不同服务类型,公平分配网络资源。对于链路造成的暂时性服务中断给予了多级服务补偿,并通过分组级的公平资源分配,保障服务质量和流队列的平滑降级。
此外,论文通过仿真实验分别对所提出的算法进行了分析和验证,并对论文进行了总结,指出了不足以及将来的研究方向。