[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)濾波的帶寬預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310743784.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN104079447A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尼加提;王曉磊;馬天福;尹蕊;米爾阿力木江;李凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)新疆電力公司信息通信公司
• 主分類號(hào): H04L12/26
• 分類號(hào): H04L12/26
• 代理公司: 烏魯木齊新科聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 65107
• 代理人: 祁磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)信息處理技術(shù)，特別是基于自適應(yīng)濾波的帶寬預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

帶寬是反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的重要參數(shù)，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)鏈路中數(shù)據(jù)包的最大傳輸速率。通過測(cè)量鏈路可用帶寬，就可以在數(shù)據(jù)發(fā)送端調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包的發(fā)送速率，既充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬又不造成擁塞，使鏈路帶寬達(dá)到充分利用，因此測(cè)量鏈路可用帶寬變得越來越重要。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不確定性導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延的不穩(wěn)定性，帶寬的測(cè)量通常根據(jù)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)容量和時(shí)延的比值來計(jì)算，因而帶寬作為衡量網(wǎng)絡(luò)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，同樣具有不確定性。因此，帶寬不能用簡(jiǎn)單的時(shí)變函數(shù)來表示和預(yù)測(cè)。但是，時(shí)延的統(tǒng)計(jì)特性顯著，即帶寬具有很典型的自相似性，可以考慮通過其自相似性尋求預(yù)測(cè)帶寬的途徑。

在信號(hào)處理領(lǐng)域，自適應(yīng)濾波是一種以適應(yīng)系數(shù)和歷史信號(hào)值為基礎(chǔ)來預(yù)測(cè)某一時(shí)刻信號(hào)值的典型方法。該方法通過獲取歷史參數(shù)，調(diào)整過濾器系數(shù)，使它自動(dòng)適應(yīng)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

針對(duì)上述兩點(diǎn)，本發(fā)明將自適應(yīng)濾波方法應(yīng)用到可用帶寬值預(yù)測(cè)中，通過計(jì)算實(shí)際可用帶寬值與預(yù)測(cè)可用帶寬值的誤差，調(diào)整自適應(yīng)濾波器的適應(yīng)系數(shù)，做出對(duì)下一個(gè)可用帶寬值的預(yù)測(cè)。通過不斷的預(yù)測(cè)和調(diào)整，使預(yù)測(cè)值無限接近實(shí)際值，達(dá)到精確預(yù)測(cè)可用帶寬值的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于自適應(yīng)濾波的帶寬預(yù)測(cè)方法，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)帶寬值。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于自適應(yīng)濾波的帶寬預(yù)測(cè)方法，步驟1：設(shè)定基數(shù)m和變量i的初始值；步驟2：測(cè)定從i到m+i-1的連續(xù)m個(gè)可用帶寬的值；步驟3：通過濾波器權(quán)重系數(shù)向量和預(yù)測(cè)基數(shù)參數(shù)向量，預(yù)測(cè)第m+i個(gè)可用帶寬的值；步驟4：測(cè)定第m+i個(gè)可用帶寬的值；步驟5：根據(jù)所述預(yù)測(cè)的第m+i個(gè)可用帶寬的值和所述測(cè)定的第m+i個(gè)可用帶寬的值，修改濾波器權(quán)重系數(shù)向量；步驟6：變量i加1，返回步驟3進(jìn)行下一個(gè)可用帶寬的值的預(yù)測(cè)。

本發(fā)明利用網(wǎng)絡(luò)流量的自相似性，在數(shù)據(jù)發(fā)送端通過實(shí)際測(cè)定的m個(gè)可用帶寬的值，使用自適應(yīng)濾波方法，預(yù)測(cè)出下一個(gè)可用帶寬的值，從而達(dá)到了精確預(yù)測(cè)可用帶寬值的目的。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

一種基于自適應(yīng)濾波的帶寬預(yù)測(cè)方法，如圖1所示：

步驟101：設(shè)定基數(shù)m和變量i的初始值。基數(shù)m的取值取決于經(jīng)驗(yàn)值，一般情況下，本發(fā)明優(yōu)選的m取值范圍是在25和100之間，因此本實(shí)施例中，取25≤m≤100；變量i的初始值取大于零的自然數(shù)，本實(shí)施例中取1。

步驟102：測(cè)定從i到m+i-1的連續(xù)m個(gè)可用帶寬的值；在數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)包，同時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包發(fā)送速率，設(shè)定當(dāng)前數(shù)據(jù)包發(fā)送速率為當(dāng)前可用帶寬；同時(shí)根據(jù)發(fā)送速率的改變比例改變當(dāng)前可用帶寬；連續(xù)測(cè)定從i到m+i-1的m個(gè)可用帶寬的值。

步驟103：初始化濾波器權(quán)重系數(shù)向量；濾波器權(quán)重系數(shù)向量是自適應(yīng)濾波方法中的重要向量參數(shù)，在本發(fā)明中，就是通過調(diào)整濾波器權(quán)重系數(shù)向量中各個(gè)向量的數(shù)值，做出對(duì)適應(yīng)系數(shù)的修正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)可用帶寬值的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。本實(shí)施例中，濾波器權(quán)重系數(shù)向量為：W_n＝[w_1n?w_2n?…?w_mn]^T；其中，向量元素w_kn的初始值為1≤k≤m。

步驟104：將測(cè)定的從i到m+i-1的m個(gè)可用帶寬的值依次賦給預(yù)測(cè)基數(shù)參數(shù)向量X_n的向量元素。預(yù)測(cè)基數(shù)參數(shù)向量為列向量X_n＝[x_1n?x_2n?…?x_mn]^T。

步驟105：通過濾波器權(quán)重系數(shù)向量和預(yù)測(cè)基數(shù)參數(shù)向量，預(yù)測(cè)第m+i個(gè)可用帶寬的值。預(yù)測(cè)方法是通過公式計(jì)算第m+i個(gè)可用帶寬的值。

步驟106：測(cè)定第m+i個(gè)可用帶寬的值；測(cè)定第m+i個(gè)可用帶寬的值使用的方法與步驟102中，測(cè)定從i到m+i-1的連續(xù)m個(gè)可用帶寬的值使用的方法一樣。

步驟107：計(jì)算預(yù)測(cè)的第m+i個(gè)可用帶寬的值和測(cè)定的第m+i個(gè)可用帶寬的值之間的誤差e_n；具體計(jì)算公式是：其中，band_n為測(cè)定的第m+i個(gè)可用帶寬的值，為預(yù)測(cè)的第m+i個(gè)可用帶寬的值。

步驟108：計(jì)算收斂因子μ的值；根據(jù)公式計(jì)算收斂因子μ的值。其中，X[j]為測(cè)定的第j個(gè)可用帶寬的值。