بخشی از مقاله
چکیده- دراین مقاله روش جدیدی برای کنترل صف در شبکههای کامپیوتری با تراکم پیشنهاد شده است. تراکم بالا در شبکههای کامپیوتری و در مسیریابها به دلایل مختلف ازجمله تغییرات سرعت در خروجی، تاخیرو تلفات به وجود میآید. از جمله روشهای مدیریت صف برای حل مسئله تراکم، روش کنترل فعال صف است؛ که با فیدبک گرفتن از میزان صف و با تغییر احتمال دور ریختن دادهها اندازه صف را کنترل میکند.
درروش ارائه شده در این مقاله مدل فضای حالت شبکه استفاده شده است و با اضافه کردن یک متغیر حالت، یک کنترلکننده ردیاب برای سیستم طراحیشده است.این کنترلکننده با تغییرات پارامترها و شرای مانند سرعت خروجی، سرعت ورودی، تاخیرو سایر اغتشاشات بهخوبی مرجع تنظیمشده برای طول صف را ردیابی میکند و خطای حالت دائمی ندارد.
-1 مقدمه
اینترنت بهعنوان رسانهای کارا بستری برای انتقال اطلاعات و دادهها است. بسیاری از کاربردهای بلادرنگ نیز چنانچه الزامات حداقلی خود را در مورد تاخیر و انتقال و صحت دریافت اطلاعات به دست آورندمی توانند از این بستر استفاده کنند1@و.>2 به فرآیند کاهش یا افزایش حجم تبادل داده در شبکه به منظور استفاده حداکثری از ظرفیت شبکه بدون رخداد انباشتگی،کنترل تراکم گفته میشود.>3@ بلوک دیاگرام این کنترل در شکل 1 نشان داده شده است. از عوامل ایجاد تراکم می توان به پردازنده کند، نبود حافظه کافی، ترافیک های پشت سر هم، نرخ ورود بیش از ظرفیت لینک اشاره کرد.>4@
یکی از مکانیزم های مهم تأمین کیفیت سرویس و جلوگیری از وقوع ازدحام در شبکههای کامپیوتری، استفاده از مکانیزم های مدیریت فعال صف است.>5@ به کمک این مکانیزم وقوع تراکم، کنترل شده و از کاهش کارآیی شبکه جلوگیری میشود.>6@ موضوع تراکم دادهها در شبکههای مبتنی بر پروتکل TCP به یکی از مباحث مطرح تحقیقاتی تبدیلشده است .>7@ اولین بار این موضوع را ون جاکوبسن در سال 1989 میلادی مطرح نمود.>8@
جاکوبسن برای جلوگیری از بروز تراکم دو راهکار کلی ارائه داد. راهکار اول راهحل را در نقاط ابتدایی وانتهایی ارسال بستهها یعنی فرستنده و گیرنده پیشنهاد میدهد و راهکار دوم اتخاذ سیاستی در نقاط میانی شبکه یعنی مسیریابها را معرفی میکند. مسئله برخورد با تراکم درراهکار اول عموماً به کنترل تراکم از طریق TCP و در راهکار دوم به مدیریت فعال صف موسوم به AQMتعبیر میشود.تا کنون روشهای متعددی از AQMمطرح شده است.>9@
در عمل بایستی کنترل کننده ای طراحی نمود که یک فرآیند را در صورت ناپایداری ذاتی پایدار سازد و همچنین معیارهای کارایی را در حضور سیگنال ها یا اغتشاش، نویز و تغییرات پارامترهای فرآیند و دینامیک های مدل نشده برآورده سازد. این اهداف طراحی موجب شد تا تحقیقات وسیعی جهت برآورده شدن نیازهای مقاومت در سیستم های کنترل فیدبک انجام پذیرد.
از مباحث نوین دیگری که در این زمینه کارشده است میتوان به مقاله آقایان ازبای و فرانکویز که در زمینه ∞خطی، در سال 2004 کارشده است>10@ اشاره کرد و نیز در سال 2005 ایده جدیدی توس سه محقق به نامهای کوچن، چینق هانق، لولیو ارائه شد>11@، هدفشان از ارائه این مقالات ارائه روشهای کنترلی مقاوم برای دستیابی به نقاط عملکردی مطلوب بود که برای دستیابی به این هدف دو استراتژی کلی مطرح شد.
استراتژی اول استفاده از فیدبک حالت و استراتژی دوم استفاده از رویتگر برای سیستمهای دارای تأخیر زمانی با ورودی اشباع بود. همچنین در سال 2013، آقایان چان زو و جانوهی و کونیق وی چن مقالهای را با عنوان طراحی مدیریت فعال صف مقاوم برای کنترل تراکم شبکه ارائه دادند>12@ که درواقع هدف اصلیشان بهبود عملکرد ارسال و دریافت داده در شبکههای اینترنت بود.
مهمترین ایرادی که در همه روشهای کارشده قبلی که در این زمینه انجام شده است مشهود است بحث ردیابی و مقاوم بودن است که در هیچیک از روشها به چشم نمیخورد. روش جدید در این مقاله،بر اساس اضافه کردن یک متغیر حالت جدید به سیستم دینامیکیTCPمی باشد که در این راستا توانستیم هم خطای حالت دائمی را حذف کرده و هم ترکینگ بودن و مقاوم بودن این روش را نشان دهیم. در بخش 2 مقاله مدل دینامیکی سیستم و در بخش 3 روش طراحی کنترل کننده پایدار، در بخش 4 نحوه طراحی کنترل کننده ردیاب،در بخش 5 روش طراحی کنترل کننده پایدار و ردیاب با در نظر گرفتن تأخیر ورودی بیان شده،شبیه سازی های صورت گرفته در بخش6و در نهایت دربخش7 نتیجه گیری حاصل از این پژوهش بیان میشود.
-4 کنترلکننده ردیاب
نکته مهمی که در مورد سیستمهای کنترل باید مورد بررسی قرار گیرد میزان خطای نهایی سیستم است. برای ردیابی یک متغیر حالت به معادلات فضای حالت سیستم اضافه می شود که این متغیرحالت ،ناشی ازانتگرال خطا می باشد. با این روش علاوه بر بدست آوردن ردیابی، از مدل فضای حالت در طراحی در این حوزه بهره میگیریم.
