一种源端网络拥塞传输控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113759698A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202110981481.9(22)申请日2021.08.25(71)申请人中通服公众信息产业股份有限公司地址830000新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市黄河路191号(72)发明人张鹏张宝石魏晟坤王秀英(74)专利代理机构济南智圆行方专利代理事务所(普通合伙企业)37231代理人杨际伟(51)Int.Cl.G05B11/42(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种源端网络拥塞传输控制方法(57)摘要本发明提供了一种源端网络拥塞传输控制方法，属于网络数据传输技术领域。其技术方案为：一种源端网络拥塞传输控制方法，创建源端拥塞控制目标函数P，在测量状态下探测网络带宽和RTT变化规律得到控制目标函数及网络最佳工作点，在控制状态下利用目标函数P训练RBF神经网络并对PID控制器参数进行辨识，整定后的PID控制器对源端发送速率进行闭环控制。本发明的有益效果为：提出源端拥塞控制目标函数P，将网络发送速率和RTT结合起来，避免了复杂的理论建模，以及理论模型与实际不符造成投入使用后控制偏差过大的问题问题；采用RBF整定PID控制器，能较好适应网络传输的时变特性，网络状态发生变化后依然能够通过RBF神经网络进行学习重新整定PID控制器。CN113759698ACN113759698A权利要求书1/3页1.一种源端网络拥塞传输控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，实时测量源端发送速率以及RTT值；S2，根据所述发送速率和RTT值的联动变化规律，创建源端拥塞控制目标函数P：其中D为源端发送速率，R为源端测量的RTT值；S3，根据当前源端网络带宽，初始化所有参数；S4，进入测量阶段，根据(3)式，逐步增大源端发送速率D，测定目标函数P的极值和最优工作点C，其中最优工作点C即为目标函数P达到极值时所对应的网络传输工作点；S5，在一定时间窗口内目标函数P维持稳定说明源端网络状态相对稳定，切换到控制阶段；S6，进入控制阶段后，通过RBF神经网络对PID参数进行整定，采用PID控制器对源端发送速率进行闭环控制，确保源端网络工作点处于最优工作区，其中最优工作区为以最优工作点C为中心的区域；S7，在一定时间窗口内，采用当前整定好的PID控制器无法使工作点回归最佳区域，则认定网络拥塞情况发生变化，当前的PID参数失效，则重新进入测量阶段；S8，重复步骤S4‑S7，根据网络状态的变化在测量阶段和控制阶段之间切换，调整源端网络发送速率，使得源端网络避免拥塞。2.根据权利要求1所述的一种源端网络拥塞传输控制方法，其特征在于，所述R具体为：所述D具体为：其中，x为网络在传数据，C点为网络最优工作点，即拥塞和未拥塞的分界位置，C点横坐标值为xc，此处RTT值最小且网络在传数据x最大，r0为最优工作点C处的RTT值，此时对应的源端发送速率D值最大，目标函数P取得最大值Pmax，f(x，t)为拥塞发生后的RTT函数，随x增大递增，g(x，t)为拥塞发生前的网络传输速率的函数，g(x，t)，f(x，t)是非线性、时变函数。3.根据权利要求2所述的一种源端网络拥塞传输控制方法，其特征在于，所述PID控制器具体为：采用增量式PID控制算法，设测量得到的目标函数值P为r(k)，当前系统输出为y(k)，则控制误差为：e(k)＝r(k)‑y(k)(4)；所述PID控制器的三个输入分别为：xc1(k)＝e(k)‑e(k‑1)(5)；xc2(k)＝e(k)(6)；xc3(k)＝e(k)‑2e(k‑1)+e(k‑2)(7)；2CN113759698A权利要求书2/3页所述PID控制器的输出为：u(k)＝u(k‑1)+kpxc1+kixc2+kdxc3(8)；其中，kp，ki，kd，为所述PID控制器的PID参数。4.根据权利要求3所述的一种源端网络拥塞传输控制方法，其特征在于，所述RBF神经网络对PID参数进行整定具体为：RBF神经网络对PID控制的目标函数为：通过梯度下降法得到PID参数更新方法：其中，ηp，ηi和ηd为学习速率，可根据系统初始化值选择设定；为Jacobinan信息，能够通过RBF神经网络辨识得到。5.根据权利要求4所述的一种源端网络拥塞传输控制方法，其特征在于，所述RBF神经网络辨识具体过程为：TT在RBF神经网络中，设输入为X＝[x1，x2...xn]，径向基向量为H＝[h1，h2...hm]，则高斯基函数hj为：其中bj为节点j的基宽参数，cj为节点j的中心向量；RBF网络输出可表示为：ym(k)＝h1w1+…+hjwj+…+hmwm(14)；设测量得到目标函数P为辨识系统理论输出y(k)，则RB