基于控制理论的主动队列管理的研究

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果基于控制理论的主动队列管理的研究为了解决PI控制器的调节时间过长，对路由器缓存大小的依赖性过强的问题，又引入了微分环节，设计用于主动队列管理的PID控制器[3](如图3所示)，可以缩短控制器的调节时间，使队列尽快趋于期望值附近，提高网络的性能。图3模拟PID控制系统原理框图PID控制器是一种线性控制器，其控制规律为：或写成传递函数的形式：K：比例环节(P)，Kp为比例系数1/Tls：

2、积分环节(I)，Tl为积分时间常数TDs：微分环节(D)，TD为微分时间常数当得到被控制参数的误差信号后，比例环节可以将这种误差信号成比例地放大，并产生控制输出作用，以减少系统误差，从而提高系统的控制精度。其实质上是一个具有增益的放大器，它只改变信号的增益而不影响其相位。积分环节具有将小的误差信号积累输出的功能，因而它能够消除系统的静差，提高系统的型别，有利于系统稳态性能的提高。积分作用的强弱取决于积分时间常数，积分常数越大，积分作用越弱，反之越强。微分环节能反应输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系

3、统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。2.PI控制器与PID控制器的比较课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果(1)主动队列管理不仅关心如何保持高链路利用率，而且还要控制分组在路由器队列中的排队时间，PID控制器可以迅速地将队列长度调节到期望值附近，保证以上两个目标的实现，但PI控制器却要花费相当长的时间。人工神

4、经网络[8]是近十几年迅速发展起来的一门新兴的交叉学科，并在控制领域得到了广泛应用，人工神经网络的主要特点在于：①能充分逼近任意复杂的非线性关系；②能够学习和适应不确定系统的动态特性；③具有很强的容错性和鲁棒性；④采用信息的分布式并行处理，可以快速大量运算。因此，对于非线性系统和不确定性系统来说，人工神经网络无疑是一种解决问题的有效途径。考虑到对网络流量进行建模的复杂性，可以尝试在主动队列管理中引入神经网络的方法。神经网络具有较强的学习能力和适应能力，比较适用于那些具有不确定性或高度非线性的控制对象，通过神经网络对

5、网络的队列管理特性进行概括和总结，在此基础上调节丢弃概率，达到避免和解除网络拥塞的目的。当然，将神经网络和模糊系统综合运用有助于解决这一问题。运用神经网络需要解决的是计算延时、学习速率、网络本身复杂性等问题。参考文献[9]提出将传统的PID调节器与神经网络的基本单位单神经元结合起来，解决主动队列管理的控制问题，克服传统PID调节器不易在线实时整定参数，难于对负载波动和缓慢变化进行有效控制的不足。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出

6、发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果文献[10]引入了再激励学习，它可以在没有指导的情况下，从环境探索中获得经验，自主的改进系统性能，使强化信号值最大，具有自学的能力。将其与主动队列管理机制相结合，可以发掘出更新颖而高效的AQM机制，以便降低数据包的丢弃机制中随机数生成的计算开销，优化网络性能。4小结路由器主动队列管理机制是计算机网络拥塞控制的重要组成部分，是互联网的重要研究课题之一。本文研究的目的主要是将控制理论应用于网络拥塞

7、控制中的“主动队列管理”，利用控制理论指导AQM算法的设计，从而减少网络延迟，提高网络利用率。参考文献[1]徐昌彪，鲜永菊.计算机网络重的拥塞控制与流量分析[M].河北：人民邮电出版社，XX[2]HOLLOTCV，MISRAV，TOWSLEYD，etdesigningimprovedcontrollersforAQMrouterssupportingTCPflows[A].ProcofIEEEINFOCOM’O1[C].XX[3]FanYF，RenFY，LinC.DesignaPIDcontrollerforact

8、ivequeuemanagement.In：thethIEEEInt’1Symp(ISCC003).200[4]ChrysostomouC，PitsillidesA.AFuzzyLogicCongestioninTCP/IPBest-EffortNetworks.In：ProceedingsoftheAustralianTelecommunicationNe