基于動態狀態空間反饋增益控制器的光突發聚合優化方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，包括如下步驟：a)獲取在調度器緩沖器中突發包允許等待的最大時間和最大長度作為控制輸入；b)采用封閉環路控制器的控制突發包允許等待的最大時間和最大長度；c)計算核心節點處的損失／競爭概率以及業務包到達目的地邊緣節點所用時間。本發明提供的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，通過使用增益調度來提供在不同模式之間的動態轉換，提供比單一線性系統更為準確逼近的建模方法。此外，本發明使用了MIMO(多輸入多輸出)系統來考慮在調度器時限參數以及最大長度之間的交互以提供比多個SISO(單輸入單輸出)系統更為準確逼近的建模方法。
【專利說明】基于動態狀態空間反饋增益控制器的光突發聚合優化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光突發聚合優化方法，尤其涉及一種基于動態狀態空間反饋增益控制器的光突發聚合優化方法。
【背景技術】
[0002]在OBS邊緣路由器中使用反饋控制背后的主要概念是使用來自核心網絡的所測得的輸出(例如，突發包延遲及損失)來控制OBS邊緣路由器調度器的行為，方式為調整聚合參數，諸如突發包長度閾值以及聚合時間。在OBS邊緣以及核心路由器的研究中，突發包延遲及損失取決于業務負載以及控制輸入(調度器參數)。
[0003]該業務負載通過數據速率以及包長度分布來表征，但是在現有的實施方案中，該業務負載無法被該等OBS邊緣節點所改變。傳統的OBS邊緣節點系統為開放的環路系統，無法適應此類業務特性參數的任何改變。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，能夠滿足上部層應用要求，同時保護網絡免遭所導致的嚴重突發包損失以及端至端延遲。
[0005]本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，包括如下步驟:a)獲取在調度器緩沖器中突發包允許等待的最大時間和最大長度作為控制輸入山)采用封閉環路控制器的控制突發包允許等待的最大時間和最大長度；c)計算核心節點處的損失/競爭概率以及業務包到達目的地邊緣節點所用時間。
[0006]上述的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，其中，所述封閉環路控制器為PID增益調度器，所述PID增益調度器基于網絡狀態或應用請求而在快交換或慢交換控制系統之間轉換。
[0007]上述的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，其中，所述核心節點處的應用感知服務器提供面向服務應用，請求網絡資源和網絡特性參數。
[0008]上述的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，其中，所述網絡資源包括計算能力、帶寬以及波長，所述網絡特性參數包括數據延遲、抖動以及突發包大小。
[0009]本發明對比現有技術有如下的有益效果:本發明提供的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，通過使用增益調度來提供在不同模式之間的動態轉換，提供比單一線性系統更為準確逼近的建模方法。此外，本發明使用了 MTMO系統(多輸入多輸出)來考慮在調度器時限參數以及最大長度之間的交互以提供比多個SISO系統(單輸入單輸出)更為準確逼近的建模方法。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1為本發明基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化流程示意圖；
[0011]圖2為本發明經由控制層的突發包損失及端至端延遲反饋消息模擬示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
[0013]圖1為本發明基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化流程示意圖。
[0014]請參見圖1，本發明提供的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法包括步驟:
[0015]步驟S1:獲取在調度器緩沖器中突發包允許等待的最大時間和最大長度作為控制輸入；
[0016]步驟S2:采用封閉環路控制器的控制突發包允許等待的最大時間和最大長度；所述封閉環路控制器為PID增益調度器，所述PID增益調度器基于網絡狀態或應用請求而在快交換或慢交換控制系統之間轉換；
[0017]步驟S3:計算核心節點處的損失/競爭概率以及業務包到達目的地邊緣節點所用時間；所述核心節點處的應用感知服務器提供面向服務應用，請求網絡資源和網絡特性參數；所述網絡資源包括計算能力、帶寬以及波長，所述網絡特性參數包括數據延遲、抖動以及突發包大小。
[0018]對于準確的OBS突發包調度器設計來說，對于變化的控制輸入的系統響應的預測是關鍵。為了以準確且簡單的方式建模實施流程以使其更為可行，假定在操作點附近非線性功能可以由線性功能來大致表示。對于每一操作點來說，存在一個線性差等式來表示該系統模型。因為由于快速或慢速交換系統工作范圍的實時動態性，所以所提出的反饋控制系統模型必須使用增益調度來根據當前控制輸入動態地選擇恰當的操作點。
[0019]定義兩個控制輸入:
[0020]時限(TO):突發包允許在調度器緩沖器中等待的最大時間。這是通過對從在調度器緩沖器中第一個包到達的時間至該突發包開始發出的時間來計算得的。
[0021]最大長度(ML):在突發包被發出前的最大突發包長度。這是通過在最后一個突發包被發出之后，對在調度器緩沖器中所儲存的所有包中的字節總數進行計數而計算得的。
[0022]定義兩個系統輸出:
[0023]損失:在核心節點處的損失/競爭概率。這是通過將損失的突發包的數目除以在核心處接收的突發包的總數目而計算得的，并且每隔五個突發包更新此計算。
[0024]延遲:到達目的地邊緣節點所用時間。其被計算為在入口邊緣節點中的延遲、在核心節點中的交換時間以及鏈接傳輸延遲的總和。其也是每隔五個突發包重新計算并更新。
[0025]訓練數據(training data)是經由OPNET模擬獲得的，其由到達該系統的控制輸入以及對應輸出的觀測所組成。此外，其被表示為向量數組序列
Ilif- X; f i'k C: [1.-.(在本發明中，向量被表示為加粗帶下標字母，矩陣被表
示為加粗帶上標字母；其他的被表示為正常的字體字母)，其中U,'表示在樣本時間k時的控制輸入，即TO以及ML。樣本時間k的單元為OBS核心路由器接收5個突發包所用的時間；
1.表示在樣本時間k時的對應輸出，即損失與延遲。訓練數據的平均值被表示為(tt.1) >其被假定為操作點。偏移值為》〃 一.?.Xa.= Xi +- X并且用于建模目標系
統。為了建模并簡明地表達在MIMO系統中的輸入與輸出之間的關系并且考慮到在輸入之間的干擾，狀態空間模型被用于描述系統動態。在此項工作中用于該目標系統的初始狀態空間模型圖示于方程式(I)中，
[0026]
【權利要求】
1.一種基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，其特征在于，包括如下步驟: a)獲取在調度器緩沖器中突發包允許等待的最大時間和最大長度作為控制輸入； b)采用封閉環路控制器的控制突發包允許等待的最大時間和最大長度； c)計算核心節點處的損失/競爭概率以及業務包到達目的地邊緣節點所用時間。
2.如權利要求1所述的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，其特征在于，所述封閉環路控制器為PID增益調度器，所述PID增益調度器基于網絡狀態或應用請求而在快交換或慢交換控制系統之間轉換。
3.如權利要求2所述的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，其特征在于，所述核心節點處的應用感知服務器提供面向服務應用，請求網絡資源和網絡特性參數。
4.如權利要求3所述的基于動態狀態空間的反饋增益調度控制優化方法，其特征在于，所述網絡資源包括計算能力、帶寬以及波長，所述網絡特性參數包括數據延遲、抖動以及突發包大小。
【文檔編號】H04L12/827GK103491022SQ201310479872
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】秦軼軒 申請人:南京艾科朗克信息科技有限公司