重要提示：1．本电子文档标准格式中的各类说明（用蓝色字体表示）仅供参考，在参阅后请自行删除（包括本提示），黑色字体的内容全部保留。 2．本文档中日期的填写务必与“毕业设计（论文）任务书”中的工作进度计划相符。 3．2000级保送研究生毕业设计（论文）的起始时间按有关文件规定执行。 南 京 理 工 大 学

毕业设计(论文)开题报告

学 生 姓 名： 专 业： 设计(论文)题目：

指 导 教 师:

学 号： 自动化 网络拥塞控制中的 AQM算法及其仿真研究

年 月 日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 引言 主动队列管理机制(AQM)作为一种重要的网络中间节点拥塞控制方法，可有效克服传统被动策略下的满队列、死锁和全局同步问题，因而其研究受到广泛关注。本课题主要针对AQM中几种经典的拥塞控制算法进行仿真研究，在此基础上设计得到基于PID控制的自适应虚拟队列管理（PID-AVQ）算法，并从队列稳定、延时和丢包率等性能指标对各种AQM算法进行仿真对比. AQM概念及原理 AQM(active queue management)即主动队列管理，它的主要思想是在路由器的缓冲区没有溢出之前，根据网络的拥塞状况，以一定的概率丢弃报文。AQM是作用在网络中间节点上的拥塞控制策略,保证较高吞吐量的基础上可以有效地控制队列长度,其目标是使网络运行在高吞吐率低丢失率和低延迟的状态下,从而为要求时延保证的业务提供一种良好的实现机制.。[2][1] AQM的发展及现状 最早提出AQM算法的是Floyd和Jacobson的随即早期检测(Random Early Detection，简称RED)算法，该算法的影响至今都相当广泛。RED算法是基于平均队列长度预测可能到来的网络拥塞，一旦发现拥塞逼近，就采用随机选择的策略对分组进行丢弃或标记，这样就随机地选择了源端来通知拥塞，使它们在队列溢出之前降低发送数据速率，以缓解网络拥塞，达到拥塞避免的目的。[3] 仿真结果显示, RED 的性能优于DropT ail, 但是它存在两个主要缺陷:①对参数设置很敏感, 改变参数对性能影响很大, 且这些参数还没有明确的设定方法; ② 随着网络中流（Flow ,指一个T CP连接) 数目的增加, 网关的平均队列长度会逐渐增加。为了解决这些问题，研究人员提出了许多RED的改进算法，有ARED算法、SRED算法、FRED算法、BLUE算法、GREEN算法、AVQ算法，，但这些算法缺乏系统理论设计与分析的工具，仍然存在参数配置、稳定性等问题,例如AVQ的设计基于“虚队列”(virtual queue)，

AVQ的设计有3个特点。首先，在AVQ中，控制目标是链路的到达速率，而不是队列长度。使用AVQ无法直接控制队列长度。其次，在AVQ的计算中同样使用了积分环节。这使AVQ同样具有反应速度慢的问题。[5][6][7][4] 近年来人们从系统的角度分析传输控制协议( TCP) 拥塞控制模型,利用经典控制理论中的方法解决如何使用户和网络使用率最大化的问题, 同时提高系统的健壮性和稳定性。例如基于控制理论中的经典比例积分( PI) 控制的RED 算法;Hollot等人对建立的控制论模型进行了合理的线性化处理,提出了PI 算法。这些改进算法提高了系统在不同网络环境下的适用性, 但是在系统收敛速度和系统稳定性方面还未达到令人满意的程度,同时AQM 控制器的鲁棒性也较差。为了进一步提高网络拥塞控制性能，针对基于流体流理论提出的网络流量模型的近似问题，提出了网络流量的精确模型，并且基于该模型把一类PID设计方法用于主动队列管理(AQM)控制器的设计，建立了一种新的拥塞控制算法：PID控制器的AQM算法。相比于PI控制器在参数整定上的试凑方法具有盲目性，算法的瞬态性能指标也不够理想，PID控制器引入微分环节来增强系统的响应能力，同时给出了基于稳定裕度的参数整定方法，使得PID控制器的稳定性有了很好的保证。PID控制器设计的作用在路由器上的队列管理算法与PI控制算法相比，不仅有效地提升了算法的瞬态特性,同时也没有降低算法的稳态特性.[8][9][10] AQM存在的问题及前景 虽然这些基于经典线性控制理论所设计的AQM算法增强了对路由器队列长度的控制能力，但是也存在着以下的问题： （1）但在网络高速变化的动态环境下(TCP连接数目较多，变化较大，存在UDP流)，这些算法也很难抵抗负载扰动和噪声的干扰，控制器参数难以整定，顽健性较差，算法稳定性难以保证。其主要原因在于：这些控制器属于线性控制器，未能抓住网络的非线性动态本质。[6][13] （2)没有充分考虑被控对象模型的不精确性，导致所设计的算法不能达到预期的性能指标.[2] (3)对被控对象缺乏深入的分析，导致AQM 控制器不能很好地保证系统的稳态性能和暂态性能.[2] (4)当前的控制模型忽略了网络中多个路由器采用异种AQM 机制时报文标记效果的相互影响，而这是AQM 获得应用必须要解决的问题。[2]