基于动态状态空间反馈增益控制器的光突发聚合优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，包括如下步骤：a)获取在调度器缓冲器中突发包允许等待的最大时间和最大长度作为控制输入；b)采用封闭环路控制器的控制突发包允许等待的最大时间和最大长度；c)计算核心节点处的损失／竞争概率以及业务包到达目的地边缘节点所用时间。本发明提供的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，通过使用增益调度来提供在不同模式之间的动态转换，提供比单一线性系统更为准确逼近的建模方法。此外，本发明使用了MIMO(多输入多输出)系统来考虑在调度器时限参数以及最大长度之间的交互以提供比多个SISO(单输入单输出)系统更为准确逼近的建模方法。
【专利说明】基于动态状态空间反馈增益控制器的光突发聚合优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光突发聚合优化方法，尤其涉及一种基于动态状态空间反馈增益控制器的光突发聚合优化方法。
【背景技术】
[0002]在OBS边缘路由器中使用反馈控制背后的主要概念是使用来自核心网络的所测得的输出(例如，突发包延迟及损失)来控制OBS边缘路由器调度器的行为，方式为调整聚合参数，诸如突发包长度阈值以及聚合时间。在OBS边缘以及核心路由器的研究中，突发包延迟及损失取决于业务负载以及控制输入(调度器参数)。
[0003]该业务负载通过数据速率以及包长度分布来表征，但是在现有的实施方案中，该业务负载无法被该等OBS边缘节点所改变。传统的OBS边缘节点系统为开放的环路系统，无法适应此类业务特性参数的任何改变。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，能够满足上部层应用要求，同时保护网络免遭所导致的严重突发包损失以及端至端延迟。
[0005]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，包括如下步骤:a)获取在调度器缓冲器中突发包允许等待的最大时间和最大长度作为控制输入山)采用封闭环路控制器的控制突发包允许等待的最大时间和最大长度；c)计算核心节点处的损失/竞争概率以及业务包到达目的地边缘节点所用时间。
[0006]上述的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，其中，所述封闭环路控制器为PID增益调度器，所述PID增益调度器基于网络状态或应用请求而在快交换或慢交换控制系统之间转换。
[0007]上述的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，其中，所述核心节点处的应用感知服务器提供面向服务应用，请求网络资源和网络特性参数。
[0008]上述的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，其中，所述网络资源包括计算能力、带宽以及波长，所述网络特性参数包括数据延迟、抖动以及突发包大小。
[0009]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，通过使用增益调度来提供在不同模式之间的动态转换，提供比单一线性系统更为准确逼近的建模方法。此外，本发明使用了 MTMO系统(多输入多输出)来考虑在调度器时限参数以及最大长度之间的交互以提供比多个SISO系统(单输入单输出)更为准确逼近的建模方法。
【专利附图】
【附图说明】[0010]图1为本发明基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化流程示意图；
[0011]图2为本发明经由控制层的突发包损失及端至端延迟反馈消息模拟示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0013]图1为本发明基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化流程示意图。
[0014]请参见图1，本发明提供的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法包括步骤:
[0015]步骤S1:获取在调度器缓冲器中突发包允许等待的最大时间和最大长度作为控制输入；
[0016]步骤S2:采用封闭环路控制器的控制突发包允许等待的最大时间和最大长度；所述封闭环路控制器为PID增益调度器，所述PID增益调度器基于网络状态或应用请求而在快交换或慢交换控制系统之间转换；
[0017]步骤S3:计算核心节点处的损失/竞争概率以及业务包到达目的地边缘节点所用时间；所述核心节点处的应用感知服务器提供面向服务应用，请求网络资源和网络特性参数；所述网络资源包括计算能力、带宽以及波长，所述网络特性参数包括数据延迟、抖动以及突发包大小。
[0018]对于准确的OBS突发包调度器设计来说，对于变化的控制输入的系统响应的预测是关键。为了以准确且简单的方式建模实施流程以使其更为可行，假定在操作点附近非线性功能可以由线性功能来大致表示。对于每一操作点来说，存在一个线性差等式来表示该系统模型。因为由于快速或慢速交换系统工作范围的实时动态性，所以所提出的反馈控制系统模型必须使用增益调度来根据当前控制输入动态地选择恰当的操作点。
[0019]定义两个控制输入:
[0020]时限(TO):突发包允许在调度器缓冲器中等待的最大时间。这是通过对从在调度器缓冲器中第一个包到达的时间至该突发包开始发出的时间来计算得的。
[0021]最大长度(ML):在突发包被发出前的最大突发包长度。这是通过在最后一个突发包被发出之后，对在调度器缓冲器中所储存的所有包中的字节总数进行计数而计算得的。
[0022]定义两个系统输出:
[0023]损失:在核心节点处的损失/竞争概率。这是通过将损失的突发包的数目除以在核心处接收的突发包的总数目而计算得的，并且每隔五个突发包更新此计算。
[0024]延迟:到达目的地边缘节点所用时间。其被计算为在入口边缘节点中的延迟、在核心节点中的交换时间以及链接传输延迟的总和。其也是每隔五个突发包重新计算并更新。
[0025]训练数据(training data)是经由OPNET模拟获得的，其由到达该系统的控制输入以及对应输出的观测所组成。此外，其被表示为向量数组序列
Ilif- X; f i'k C: [1.-.(在本发明中，向量被表示为加粗带下标字母，矩阵被表
示为加粗带上标字母；其他的被表示为正常的字体字母)，其中U,'表示在样本时间k时的控制输入，即TO以及ML。样本时间k的单元为OBS核心路由器接收5个突发包所用的时间；
1.表示在样本时间k时的对应输出，即损失与延迟。训练数据的平均值被表示为(tt.1) >其被假定为操作点。偏移值为》〃 一.?.Xa.= Xi +- X并且用于建模目标系
统。为了建模并简明地表达在MIMO系统中的输入与输出之间的关系并且考虑到在输入之间的干扰，状态空间模型被用于描述系统动态。在此项工作中用于该目标系统的初始状态空间模型图示于方程式(I)中，
[0026]
【权利要求】
1.一种基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，其特征在于，包括如下步骤: a)获取在调度器缓冲器中突发包允许等待的最大时间和最大长度作为控制输入； b)采用封闭环路控制器的控制突发包允许等待的最大时间和最大长度； c)计算核心节点处的损失/竞争概率以及业务包到达目的地边缘节点所用时间。
2.如权利要求1所述的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，其特征在于，所述封闭环路控制器为PID增益调度器，所述PID增益调度器基于网络状态或应用请求而在快交换或慢交换控制系统之间转换。
3.如权利要求2所述的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，其特征在于，所述核心节点处的应用感知服务器提供面向服务应用，请求网络资源和网络特性参数。
4.如权利要求3所述的基于动态状态空间的反馈增益调度控制优化方法，其特征在于，所述网络资源包括计算能力、带宽以及波长，所述网络特性参数包括数据延迟、抖动以及突发包大小。
【文档编号】H04L12/827GK103491022SQ201310479872
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】秦轶轩 申请人:南京艾科朗克信息科技有限公司