本发明专利技术公开了一种用于数据链的优先级阈值设定装置。在该装置中，所述优先级阈值设置装置包括最高优先级阈值计算模块、低优先级阈值计算模块、数据包占比统计模块、统计时间窗计时模块、数据链网络检测模块、优先级阈值更新控制模块。其中，最高优先级阈值计算模块用于获得最高优先级阈值；低优先级阈值计算模块用于计算其它优先级阈值；数据包占比统计模块用于提供各优先级数据包比例。本发明专利技术所公开的技术方案，能够对各优先级阈值动态更新，同时最高优先级阈值计算模块采用数据驱动方式获得，避免利用公式推导获得最高优先级阈值所进行的前提假设，实现了更精确的动态调整优先级阈值，从而更好适应数据链网络的动态变化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种优先级阈值设定装置，尤其涉及一种用于数据链的优先级阈值设定装置。
技术介绍
1、数据链网络连接各型武器装备节点，需要具有多平台动态组网能力，高速数传能力以及保证高优先级信息交换的qos能力等。以spma(statistical priority based mediaaccess)协议为代表随机接入组网协议具有很强的灵活性，可使网内节点能够实时有效迅速地共享信息，并实现随机入网和退网，组网灵活性强，可适应复杂多变的传输环境。spma协议不需事先为节点分配时隙或预约时隙，只需根据信道忙闲程度决定数据包是否接入信道，时效性得到保证。同时，spma协议是基于ad hoc网络所设计的，具有无中心、自组织、抗毁伤、自愈合等特性，能够实现网络节点快速加入或退出网络的功能。spma协议采用统计优先级方式进行信道接入控制，能够有效地满足高速率、低时延、大容量等要求，例如：美军的ttnt数据链技术，采用的就是spma协议。
2、在基于spma协议的数据链网络中，将待发送的数据包划分为多个优先级，并预先设置各优先级阈值，在发送某一优先级数据包时，spma协议将信道占用统计值与对应优先级阈值进行比较，从而判定该优先级数据包是否允许发送。当全网业务量较大时，spma协议算法将会退避低优先级数据包，保证高优先级数据包传输的可靠性，从而将信道占用率控制在良好的状态，有效地解决了随机竞争类mac协议在全网业务量较大时由于信道碰撞加剧导致网络性能严重恶化的问题。由此可知，能否准确设置数据包的各优先级阈值，具有非常重要的意义
3、在现有技术中，数据包优先级阈值设置为固定值，在整个数据链网络的运行过程中均保持不变。然而数据链网络，动态性强，网络拓扑快速变化，若网络运行过程中有节点加入或离开网络，节点个数动态变化，原来的优先级阈值必然不再是最优的，进而对数据链网络的传输性能产生不利影响。而利用公式描述优先级阈值变化规律，实现阈值动态调整的阈值设定装置，存在公式推导中需要对前提进行假设，影响阈值准确性的问题。如果每次节点数目、传输速率发生变化时，都采用aloha协议仿真的方式确定最高优先级阈值的方式，则耗时太长不具实用性，若在网络运行之前就仿真出所有网络状态下的优先级阈值，则存在难以覆盖全部情况且数据存储量过大的问题。
4、因此，如何在保证阈值设置精度的同时，提高数据链优先级阈值设定装置的自适应设置能力，满足数据链网络的动态变化需求，并且有效保证数据链最高优先级业务一次传输成功率达到99％的qos，是现有数据链优先级阈值设置需要解决的难点问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是公开一种用于数据链的优先级阈值设定装置，以在保证阈值设置精度的同时，提高数据链优先级阈值设定装置的自适应设置能力。为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种用于数据链的优先级阈值设定装置，所述优先级阈值设定装置包括数据链网络检测模块、优先级阈值更新控制模块、最高优先级阈值计算模块、统计时间窗计时模块、数据包占比统计模块、低优先级阈值计算模块；其中，
2、所述数据链网络检测模块，用于获得数据链网络节点数和数据传输速率，并将网络节点数目和数据传输速率发送至所述优先级阈值更新模块和所述最高优先级阈值计算模块，所述优先级阈值更新模块主要是依据数据链网络检测模块提供的信息，判断数据链网络状态是否发生了变化，以确定是否应该发出阈值更新的触发指令，所述最高优先级阈值模块接收数据链网络检测模块信息主要是用来计算所述最高优先级阈值。
3、所述优先级阈值更新模块，根据信道检测模块输出的数据链网络状态和间隔固定时间，发送阈值计算触发信号至所述最高优先级阈值计算模块、低优先级阈值计算模块和统计时间窗计时模块。
4、所述最高优先级阈值计算模块，在完成训练过程后，基于深度神经网络，利用所述数据链网络检测模块提供的数据链网络节点个数和数据传输速率，获得数据链最高优先级阈值，同时将最高优先级阈值发送至所述低优先级阈值计算模块；
5、所述统计时间窗计时模块，接收到所述优先级阈值更新模块发送的阈值更新触发信号后，根据数据链端机接收到的数据包感应信号，以及预定时间，控制计时器启动和停止，并发送计时开始和停止信号至所述数据包占比统计模块；
6、所述数据包占比统计模块，在接收到所述统计时间窗计时模块发送的计时开始的信号后，开始对数据链网络中传输的各优先级数据包进行计数，在接收到统计时间窗计时模块发送的计时停止的信号后停止计数，并把统计得到的各优先级数据包比例发送至低优先级阈值计算模块；
7、所述低优先级阈值计算模块：利用最高优先级阈值计算模块提供的最高优先级阈值，以及所述数据包占比统计模块提供的各优先级数据包所占比例，计算其余低优先级阈值：最后将计算得到的低优先级阈值输出。
8、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述最高优先级阈值计算模块中，所述训练过程包括以下步骤：
9、步骤一：构建训练数据集，设置网络节点数和数据传输速率的取值范围，采用基于aloha协议的全连接通信网络，设置网络节点数和数据传输速率，持续增大传输业务量，获得首次传输成功率为99％时的信道占用率，收集相应的网络节点数、数据传输速率和信道占用率，构建训练数据集；
10、步骤二：对最高优先级阈值计算模块进行训练，将网络节点数和数据传输速率输入所述最高优先级阈值计算模块后，基于模块的输出与相应信道占用率之间的误差构成的损失函数，对模块进行参数更新，使误差减小直至收敛。
11、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述最高优先级阈值计算模块中，深度神经网络采用全连接神经网络结构。
12、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述统计时间窗计时模块中，所述控制计时器启动和停止的方式为：当接收到数据包信号时，发出所述计时信号并启动所述统计时间窗计时，当连续10个数据包持续周期没有接收到数据包信号或计时到所述预定时间后，停止所述统计时间窗计时。
13、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述低优先级阈值计算模块中，所述计算低优先级阈值的方法为
14、
15、其中，g为数据包优先级个数，1≤k≤g-1为优先级，hk为优先级阈值，ri为相应优先级数据包所占总数据包的比例。
16、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述训练过程中，损失函数为均方误差函数。
17、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述训练过程中，将训练数据集中的网络节点数据和数据传输速率输入模块的方法为，每次输入随机抽取批量为m的训练数据，m为总数据量的1％。
18、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述训练过程中，更新模块参数的方法为随机梯度下降法。
19、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述最高优先级阈值计算模块中所述深度神经网络层数大于等于3。
20、进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，在所述低优先级阈值本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，包括数据链网络检测模块、优先级阈值更新控制模块、最高优先级阈值计算模块、统计时间窗计时模块、数据包占比统计模块、低优先级阈值计算模块；其中，
2.根据权利要求1所述的一种用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述最高优先级阈值计算模块中，所述训练过程包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述最高优先级阈值计算模块中，深度神经网络采用全连接神经网络结构。
4.根据权利要求1所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述统计时间窗计时模块中，所述控制计时器启动和停止的方式为：当接收到数据包信号时，发出所述计时信号并启动所述统计时间窗计时，当连续10个数据包持续周期没有接收到数据包信号或计时到所述预定时间后，停止所述统计时间窗计时。
5.根据权利要求1所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述低优先级阈值计算模块中，所述计算低优先级阈值的方法为
6.根据权利要求2所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述训练过程中，所述损失函数为均方误差函数。
7.根据权利要求2所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述训练过程中，将训练数据集中的网络节点数据和数据传输速率输入模块的方法为，每次输入随机抽取批量为M的训练数据，M为总数据量的1％。
8.根据权利要求2所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述训练过程中，更新模块参数的方法为随机梯度下降法。
9.根据权利要求3所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述最高优先级阈值计算模块中所述深度神经网络层数大于等于3。
10.根据权利要求5所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述低优先级阈值计算模块中，数据包优先级个数g＝8，优先级从高至低依次为0,1,…,7，0为最高优先级，7为最低优先级。
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【技术特征摘要】
1.一种用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，包括数据链网络检测模块、优先级阈值更新控制模块、最高优先级阈值计算模块、统计时间窗计时模块、数据包占比统计模块、低优先级阈值计算模块；其中，
2.根据权利要求1所述的一种用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述最高优先级阈值计算模块中，所述训练过程包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述最高优先级阈值计算模块中，深度神经网络采用全连接神经网络结构。
4.根据权利要求1所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述统计时间窗计时模块中，所述控制计时器启动和停止的方式为：当接收到数据包信号时，发出所述计时信号并启动所述统计时间窗计时，当连续10个数据包持续周期没有接收到数据包信号或计时到所述预定时间后，停止所述统计时间窗计时。
5.根据权利要求1所述的用于数据链的优先级阈值设定装置，其特征在于，所述低...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘耀宗，赵志勇，张嵩，徐建武，刘传辉，刘凯，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：
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