[发明专利]一种无线网络的模糊控制方法

说明书

技术领域

本发明属于路由器队列管理和分组调度领域。具体涉及一种无线网络的模 糊控制方法。

背景技术

1965年美国控制论专家LA.Zadeh教授创立了模糊集合论，从而为描述、 研究和处理模糊性现象提供了一种新的工具。而模糊控制是以模糊集合理论为 基础把控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的控制方 法。

在庞大而复杂的网络系统当中，要得到正确而且精密的数学模型是相当困 难的。但网络系统经过了长时间的运作，具有大量的以定性的形式表示的极其 重要的先验信息，以及仅仅用语言规定的性能指标。所有这些系统都具有一种 不精确性，应用一般的控制理论很难实现控制，但是，这类系统由人来控制却 往往容易做到，这是因为过程操作人员的控制方法是建立在直观的和经验的基 础上，他们凭借实践积累的经验，采取适当的对策完成控制任务。于是，人们 把操作人员的控制经验归纳成定性描述的一组条件语句，然后运用模糊集合理 论将其定量化，使控制器得以接受人的经验，模仿人的操作策略，这样就产生 了以模糊集合理论为基础的模糊控制器。

近年来无线网络发展迅速，如何把有线的分组调度机制引入到无线环境当 中使用成为了一个研究的热点问题。由于与有线网络相比，无线网络存在位置 依赖性和突发性的信道错误和竞争等问题，使得网络长期公平性和短期公平性 之间存在着矛盾。因此，无线网络的分组调度机制不能为数据流提供严格的性 能保证。

本专利提出了一种WF2Q+分组调度机制的改进方法。在WF2Q+调度机制的基 础上，结合模糊控制理论，提出了一种基于模糊控制的分组反馈调度机制。由 于WF2Q+调度机制对网络状况不良的用户不能够作出补偿，并不适用于无线网络 的应用，因此本方法利用模糊控制理论针对这个问题进行了改进，使原有机制 能够应用于无线网络。

最后，使用NS-2实验软件，在多种网络环境下对WF2Q+机制和本方法的控 制性能进行对比，结果表明，在无线网络中，直接使用有线网络的WF2Q+，无法 实现对开始信道处于不良状态的业务流进行快速的信道补偿，而使用基于模糊 控制方法的分组反馈调度机制则能够改善这一情况。它能够为业务流获得期望 服务量提供更快速的信道补偿，为确保其服务质量提供更好的保证。使其获得 更公平更有效率的网络服务，更好的QoS。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于信道状态不良的无线网络的利用模糊控制 在线调整调度器当中各个客户端的权值w_i′的基于WF2Q+的自适应的方法——一 种无线网络的模糊控制方法。该发明依次含有如下步骤：

步骤1)：初始化

预设w_i、w_i′、Q_i、Q_i′、Q_sum、a₁₁、a₁₂、a₂₁、a₂₂， 其中，为客户端i第k个数据包到达系统的虚拟时间；

为客户端i第k个数据包开始发送的虚拟时间；

为客户端i第k个数据包完成发送的虚拟时间；

w_i为客户端i的预设权值；

w_i′为从权值调节器中获得的客户端i的调度用权值w_i′；

Q_i为客户端i的期望服务量；

Q_i′为系统反馈所得的客户端i的实际获得服务量；

Q_sum为系统反馈所得的系统实时总服务量；

a₁₁、a₁₂、a₂₁和a₂₂为模糊控制规则的权值修正参数的取值；

步骤2)：在路由器上建立一个基于模糊控制方法的分组反馈调度机制的调度器。

步骤3)：当新分组到来时，判别分组所属的客户端，安排到对应客户端所属的 缓存队列，如果此时对应客户端的缓存队列不为空，转到步骤4)；如 果此时对应客户端的缓存队列为空，转到步骤5)；

步骤4)：判断缓存队列是否有足够空间接纳新分组，如果空间不足直接丢弃；

如果空间充足，分组直接进入对应缓存队列，系统不更新三个值；如果继续有数据包进入队列，回到步骤3)；