基于势函数构造拥塞丢包隶属度函数的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于势函数构造拥塞丢包隶属度函数的方法。该方法中，首先构造势函数，然后根据势函数进行类的划分，确定拥塞模式下对应样本的拥塞丢包隶属度函数的参数，再根据样本的变化，自适应调整拥塞丢包隶属度函数的参数，以适应网络环境的变化。本拥塞丢包隶属度函数构造方法可以在误码丢包和拥塞丢包同时存在的情况下，根据训练样本的单向传输时延统计结果，基于势函数确定拥塞丢包隶属度函数的参数，从而对丢包原因进行有效区分。有关的仿真实验表明，利用本方法构造的拥塞丢包隶属度函数具有较好的准确度和时间复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在误码丢包和拥塞丢包同时存在的情况下，根据训练样本的单向传输时延统计结果，基于势函数确定拥塞丢包隶属度函数的参数，从而对丢包原因进行有效区分的方法，属于网络服务质量(QoS)

技术介绍
网络服务质量(QoS)是指网络为特定应用提供更优先服务的可能性。通常情况 下，界定QoS的三个参数为丢包率、延时和抖动，其中丢包率指得是被丢弃的分组所占的 比例；延时指的是分组达到目标目的地所用的时间；抖动指的是连续分组的延时之间的差 别。对于改善网络服务质量(QoS)而言，对这三个参数的有效控制是十分必要的。 在降低丢包率方面，现有技术把所有的分组丢失简单归因于网络拥塞的盲目性严 重恶化了无线网络中TCP的性能。如果TCP仍然遵循丢包必然是由拥塞引起的原则，盲目 减小发送速率，就势必降低带宽利用率，导致TCP性能的无谓恶化。因此，要实现理想的控 制策略，就必须能够正确区分无线误码所造成的丢包和网络拥塞所造成的丢包，从而分别 采取不同的控制策略。 在专利号为03155730. 9的专利技术专利中，提出了一种适合有线/无线混合网络的自 适应拥塞控制方法。该方法包括如下的步骤计算相对单向延迟；估测相对单向延迟的变 化趋势；区分丢包原因；恢复措施。该专利技术根据确认包ACK的相对单向延迟变化趋势来判断 链路的拥塞状况，进而区分丢包是因为链路拥塞引起的还是因为无线出错导致，自适应地 根据不同的丢包原因采取不同的恢复机制。 在专利技术人发表的论文《一种基于Fuzzy丢包区分的TCP拥塞控制算法》(载于《系 统仿真学报》2008年20巻7期)中，提出了一种基于不同丢包模式下丢失包对(Loss Pair) 探测包相对单向传输时ROD (Relative Oneiay Delay)的统计特性，构造不同丢包模式的 隶属度函数，从而进行误码丢包和拥塞丢包区分的方法。该方法的具体内容简述如下 选取丢失包对(Loss Pair)中的探测包的单向传输时延ROD作为统计参数，分别 统计其在网络拥塞丢包模式A。和无线误码丢包模式Aw下的概率分布，从而在论域U = 上，针对两种丢包标准模式分别构造其隶属函数t/^()和^Aw()。最后根据最大隶 属原则进行丢包区分。 丢失包对是指由发送端背靠背发送的一对数据包，其中一个包丢失，因为两个包 传输过程足够接近，所以在丢失包前成功传送的探测包的ROD体现了丢失包在网络传输中 的时延状态。因此，在两种丢包原因区分中，相对于误码丢包，丢失包对中探测包的ROD可 以较好地反映拥塞时数据包在网络中的最大排队时延。 对于只有自拥塞丢包的模式A^由于丢失包对中的探测数据包往往反映了丢失 包在瓶颈链路中的最大排队时延，因此，该数据包的ROD统计特性、,近似服从高斯分布， 即、 N(/^，o^,)。对于交叉拥塞丢包的模式A^假设每个节点的交叉拥塞率一致，均为3P。2，包对中探测包穿越此节点所需的最大排队时延为T ，因此有T N(i!A。2， 0A。22)。其中/^。2为此节点最大排队时延。因为丢失包对中探测包穿越全部n个节点，因而此数据包在链 路中经过最大排队时延的次数i B(n， pe2) ， 1《i《n-l。 因此，对于拥塞丢包模式A。 = Ael U A。2，则此时数据包穿越全部n个节点的ROD隶 属度函数为<formula>formula see original document page 4</formula> 其中；为自拥塞和交叉拥塞同时存在时的延迟因子。 对于无线误码丢包的模式A,，该模式下ROD与最大排队时延无关，考虑到背景流量 的公平性以及网络利用率，该统计量反映丢失包的探测数据包在传输链路队列中的平均排 队时延，WtA N(i,cr二) e其中;为传输链路上的平均R0D。则此模式隶属度函数为 (t) = exp(-(t-气)2 /2<) ( 2 ) 但是，专利技术人在进一步研究中发现在不同模式下，上述方法的有效性对于隶属度 函数的参数准确度依赖较大。由于隶属度函数的参数主要是通过是手动确定的，所采用的 方法是在只有网络拥塞或者只有无线误码的条件下测量ROD，确定出隶属度函数的参数，这 样误判率可能会较高，因此仍然需要进一步加以改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种。利用该 方法可以构造不同丢包模式的隶属度函数，从而进行误码丢包和拥塞丢包进行有效区分。 为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案一种，其特征在于(1) 构造势函数；(2) 根据势函数进行类的划分，确定拥塞模式下对应样本的拥塞丢包隶属度函数 的参数 变化。 (3)根据样本的变化，自适应调整拥塞丢包隶属度函数的参数，以适应网络环境的所述步骤(1)中，用于计算每个样本点的初始势值的初始势函数为<formula>formula see original document page 4</formula>其中ra为一个正常数，表示领域半径。&为该样本点出现的次数 所述步骤(1)中，用于调整剩余样本的势的更新势函数为其中^' =max{A(°),z' = l，...} ，rb为一个正常数，表示领域半径，取rb = 1. 5ra。 所述步骤(2)中，对于样本空间的多个训练样本的单向传输时延数据集合，计算 初始势函数值，取仏'=max{&(())，/ = l，...}，并取对应的xj为;u^ ，然后计算更新势函数公式， 取g; =maxW),/ = l，...}，并取对应的&*确定//~2 。 所述步骤(2)中，进一步求出两个均值/^, ， /^2之间的最低点，作为两个隶属度 函数的分界点，采用迭代的方法求出目标函数的最优解^t, ，OL ，从而分别确定出高斯分布 N(/^，ON( 2，《2)的参数。 所述步骤(3)中，每隔一段时间统计一次单向传输时延训练样本，采用加权平均 的方法来计算更新参数。 通过如下的公式来计算更新参数 =a+(i -=+(i - 其中，a取O. 45， P取O. 45。 本专利技术所提供的拥塞丢包隶属度函数构造方法可以在误码丢包和拥塞丢包同时 存在的情况下，根据训练样本的单向传输时延统计结果，基于势函数确定拥塞丢包隶属度 函数的参数，从而对丢包原因进行有效区分。有关的仿真实验表明，利用本方法构造的拥塞 丢包隶属度函数具有较好的准确度和时间复杂度。附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。 图1和图2分别是理论构造出的混合高斯分布和本方法估算出的隶属度函数对比 图； 图3和图4分别是不同网络条件下本方法对实际ROD样本的拟合示意图； 图5为经过自适应调整后的参数值和实际参数值的均值变化对比图； 图6为经过自适应调整后的参数值和实际参数值的方差变化对比图。具体实施例方式鉴于现有技术主要是通过手动方式确定隶属度函数的参数，可能会带来较高的误 判率，本拥塞丢包隶属度函数构造方法针对上述的不足，提出了在网络拥塞和无线误码同时存在的混沌状态下，根据训练样本ROD统计结果，基于势函数来确定拥塞丢包隶属度函 数的参数。因此，可以自动获取隶属度函数的参数，从而可以准确地区分丢包模式。 下面，对本拥塞丢包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于势函数构造拥塞丢包隶属度函数的方法，其特征在于：（１）构造势函数；（２）根据势函数进行类的划分，确定拥塞模式下对应样本的拥塞丢包隶属度函数的参数；（３）根据样本的变化，自适应调整拥塞丢包隶属度函数的参数，以适应网络环境的变化。

【技术特征摘要】
一种基于势函数构造拥塞丢包隶属度函数的方法，其特征在于(1)构造势函数；(2)根据势函数进行类的划分，确定拥塞模式下对应样本的拥塞丢包隶属度函数的参数；(3)根据样本的变化，自适应调整拥塞丢包隶属度函数的参数，以适应网络环境的变化。2. 如权利要求1所述的基于势函数构造拥塞丢包隶属度函数的方法，其特征在于 所述步骤(1)中，用于计算每个样本点的初始势值的初始势函数为<formula>formula see original document page 2</formula>其中ra为一个正常数，表示领域半径A为该样本点出现的次数。3. 如权利要求1所述的基于势函数构造拥塞丢包隶属度函数的方法，其特征在于所述步骤(1)中，用于调整剩余样本的势的更新势函数为<formula>formula see original document page 2</formula>其中仏'=111肌{《,(())，/ = 1，...}，&为一个正常数，表示领域半径，取& = 1.5ra。4. 如权利要求1所述的基于势函数构造拥塞丢包隶属度函数的方法，其特征在于 所述步骤(2)中，对于样本空间的多个训练...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏放，甄雁翔，向慧侃，范英磊，李智慧，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]