[發明專利]一種通信網絡數據傳輸平穩運行的可靠控制方法

有效

• 申請號: 201911343892.4
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111030872B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 張俊鋒;楊浩月;丁丹
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L41/14
• 分類號: H04L41/14;H04L41/142
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明公開了一種通信網絡數據傳輸平穩運行的可靠控制方法。本發明利用正馬爾科夫跳變系統的狀態反饋飽和控制方法，針對含有網絡擁塞、網絡崩潰、網絡錯誤等隨機發生故障的通信網絡數據傳輸過程進行數據測量與采集且建立系統中數據包數量的正馬爾科夫跳變系統模型。然后，對建模后的系統設計一種可靠控制器，從而獲得通信網絡數據傳輸平穩運行的可靠飽和控制方法。與現存的控制技術相比，本發明方法可以有效的改善并解決通信網絡數據傳輸過程中的擁塞、崩潰和錯誤等問題，實現復雜通信網絡中數據的平穩傳輸。

技術領域

本發明屬于自動化技術與現代控制領域，涉及一種通信網絡數據傳輸過程中通過控制數據中心發出數據包的數量來實現網絡數據傳輸過程平穩運行的可靠控制方法，可用于網絡數據傳輸過程。

背景技術

近些年，網絡為人們的生活帶來了極大的便利，如通過網絡瀏覽新聞、查閱資料、進行娛樂活動等，這些行為都會產生大量的網絡數據，這也使得網絡傳輸過程出現了各種各樣的問題，導致數據傳輸受到阻塞或因網絡數據傳輸錯誤、網絡攻擊等因素使得網絡運行中斷。這些問題會影響人們的工作效率、降低生活質量，甚至可能導致信息安全問題。由此可見，通信網絡系統的平穩健康運行，對于網絡中數據的及時傳輸、網絡的安全以及信息安全都至關重要。因此維護網絡正常運行不出現故障，并確保出現故障后能夠迅速、準確地定位并排除問題是非常必要的。

一個數據通信網絡包括忙時和閑時兩種階段。忙時和閑時分別表示網絡中存在大量數據包和少量數據包。實際上，很難區分通信網絡系統的忙時和閑時。它們之間的切換是隨機的和不準確的。它更可能依賴于某個隨機過程。因此，一個數據通信網絡中忙時和閑時的切換更適合用一個馬爾科夫隨機過程表示。網絡系統的狀態變量(待發送的數據個數)總是非負的，如果一個系統的狀態在任意時刻都是非負的，那么這個系統被稱為正系統。因此，采用正系統的分析方法可以更有效地分析網絡數據傳輸過程中的數據包變化。

在互聯網快速發展的時代，網絡的使用是必不可少的。對于一個突發事件或重大新聞，網絡系統需要接收或發送大量的數據信息。這意味著系統需要長時間持續不斷地處于工作狀態，而如此高強度、長時間的運行會導致網絡系統傳輸速度變慢而發生網絡擁塞甚至傳輸故障。這就是典型的執行器故障問題。網絡的帶寬限制、外部攝動、網絡時延的發生和網絡速度的降低都是執行器故障現象。網絡數據傳輸過程中的故障也是變化的、隨機發生的。這些故障的發生更適合用一個馬爾科夫隨機過程來表示。如果不解決這些傳輸故障，網絡擁塞和網絡崩潰現象就會發生。這給人們的生活帶來極大不便，更有可能造成社會資源浪費以及信息安全問題。因此，以帶有執行器故障的正馬爾科夫跳變系統模型和正系統的方法分析網絡數據傳輸中數據包的變化是非常合理的，且具有明顯的優勢。

發明內容

本發明的目的是針對通信網絡數據傳輸過程出現的故障問題，提出一種網絡數據傳輸平穩運行的可靠控制方法。

本發明采用正馬爾科夫跳變系統的可靠飽和控制方法，對通信網絡數據傳輸過程中的數據包進行控制，設計含有隨機發生執行器故障的正馬爾科夫跳變系統的可靠飽和控制器實現通信網絡數據的平穩傳輸。具體技術方案如下：

一種通信網絡數據傳輸平穩運行的可靠控制方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、建立通信網絡數據傳輸過程數據報數量的狀態空間模型，具體方法是：

1.1分析通信網絡數據傳輸動態過程并采集模型數據，建立系統狀態空間模型；

1.2設計馬爾科夫跳變信號及其轉移概率滿足的條件；

步驟2、設計對網絡數據傳輸過程產生影響非線性條件；

步驟3、設計系統期望的增益性能指標；

步驟4、設計通信網絡數據傳輸平穩運行的可靠控制器。

進一步的，步驟1.1具體如下：

分析該通信網絡數據傳輸過程，建立數據包數量的狀態空間模型如下：