[发明专利]虚拟带宽自适应控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种虚拟带宽自适应控制系统，其特征在于，包括：数据采集处理模块、虚拟带宽控制模块和参数在线调整模块，其中：数据采集处理模块负责采集数据流速等信息并进行预处理输入到虚拟带宽控制模块，虚拟带宽控制模块基于输入的信息进行虚拟带宽的控制，参数在线调整模块负责控制参数的优化调整。

2.一种根据权利要求1所述系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，数据采集处理模块在每个数据报文到达路由器时，读取当前队列长度q(t)，同时从数据输入端口测量得到路由器的数据流速λ(t)，并计算数据流速误差及其变化率；

步骤二，虚拟带宽控制模块根据数据采集处理模块所得的数据流速误差e(t)、数据流速误差的变化率Δe(t)和数据流速误差变化率的变化率Δe²(t)，依照下式控制虚拟带宽其中：g是增益数值，w₁，w₂和w₃是连接权值，和为相应连接权值经过归一化处理后的数值，加权参数和增益g(t)都是实时调整的控制参数；

步骤三，参数在线调整模块对连接权值的归一化数值增益g(t)和期望的链路利用率γ(t)进行实时调整，以适应网络环境变化。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是，所述的计算数据流速误差及其变化率是指：

3.1)按照下式计算数据流速误差e(t)：e(t)＝γ(t)·C-λ(t)；其中：C是实际的链路带宽大小；γ为期望的链路利用率，在0～1范围内取值；

3.2)计算数据流速误差的变化率，为Δe(t)＝e(t)-e(s)；

3.3)计算数据流速误差变化率的变化率，为Δe²(t)＝Δe(t)-Δe(s)；其中：t和s分别表示当前时刻以及前一个时刻。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是，所述的步骤三包括以下步骤：

4.1)连接权值w₁(t)，w₂(t)和w₃(t)的调整方法如下：

w1(t)=w1(s)+η1·v1(t)w2(t)=w2(s)+η2·v2(t)w3(t)=w3(s)+η3·v3(t),]]>

其中：η₁，η₂，η₃为设定的步长参数，v₁，v₂和v₃为递归信号，

4.2)对连接权值进行归一化处理，得到

w‾1(t)=w1(t)/(|w1(t)|+|w2(t)|+|w3(t)|)w‾2(t)=w2(t)/(|w1(t)|+|w2(t)|+|w3(t)|)w‾3(t)=w3(t)/(|w1(t)|+|w2(t)|+|w3(t)|),]]>

其中：|*|表示取绝对值；

4.3)增益g(t)的调整方法如下：首先计算如果数值大于0，将符号参数Sgn设置为1，否则设置为-1；然后按下式调整g(t)：其中：η₄为调整步长，需要取较小的数值以保证系统稳定；

4.4)期望的链路利用率γ(t)的调整方法如下：首先，计算丢包概率：然后，选取期望的队列长度q_ref(t)；最后，按照下式调整期望的链路利用率：其中：q(t)-q_ref(t)表示实际队列长度与期望队列长度的误差；η₅为调整步长，需要选取较小的数值以保证系统稳定；k为常数，设置为N为TCP连接数。