[发明专利]基于小波神经网络的拥塞控制方法

权利要求书

1.一种基于小波神经网络的拥塞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在路由器上建立一个用于有线网络的基于小波神经网络的控制器，并且支 持TCP/IP协议和显示拥塞通知技术，同时具有队列控制功能；

(2)每隔一个采样周期T，采集一次路由器中的队列长度q(k)，它由接口提供， 执行调用；

(3)将队列长度q(k)减去预先设定的队列目标值q^*(k)，得到队列误差e(k)；

(4)将所得的队列误差e(k)与上一个采样周期内的队列误差e(k-1)相减，得 到误差的变化率Δe(k)；

(5)将计算所得的队列误差e(k)，以及误差变化率Δe(k)，输入到小波神经网 络控制器中，由步骤(1)得到控制器的输出即为数据包标记概率p(k)；

(6)根据标记概率p(k)，决定对当前数据包是否标记：若要标记，则将ECN 标志位，由0更改为1；否则，不进行标记操作；

(7)在每个采样周期内，对控制器参数进行更新；

其中，参数k为采样时刻，所述的控制器设计包含如下步骤：

(1)初始化控制器中的以下变量：

u₁和u₂分别为控制器的输入，

w₁₁、w₂₁、w₁₂、w₂₂、w₁₃和w₂₃分别为输入层节点到隐层计算节点的加权系数；

t₁、t₂和t₃为平移参数，

x₁、x₂和x₃为经过加权累加后的隐层输入信号，

s₁、s₂、s₃为隐层的输出，

w′₁、w′₂、w′₃分别为隐层计算节点到输出节点的加权系数，

x′、y和θ分别是输出层节点的输入、输出信号和设定系数；

(2)计算隐层的输入信号x_j，它由进入小波神经网络输入层的信号u_i进行 加权组合而得：

x₁(k)＝w₁₁(k)u₁(k)+w₂₁(k)u₂(k)-t₁(k)

x₂(k)＝w₁₂(k)u₁(k)+w₂₂(k)u₂(k)-t₂(k)

x₃(k)＝w₁₃(k)u₁(k)+w₂₃(k)u₂(k)-t₃(k)

其中，i＝1，2为输入层节点的个数，j＝1，2，3为隐层节点的个数，w_ij为加 权系数，t_j为平移参数；

(3)计算隐层节点的输出信号s_j，即根据隐层的输入信号x_j，依照下式计算：

s₁(k)＝(1-x₁(k)²)exp(-x₁(k)²/2)

s₂(k)＝(1-x₂(k)²)exp(-x₂(k)²/2)

s₃(k)＝(1-x₃(k)²)exp(-x₃(k)²/2)

(4)计算输出层节点的输入x′′，它由隐层输出信号s_j进行加权组合而得：

x′(k)＝w′₁(k)s₁(k)+w′₂(k)s₂(k)+w′₃(k)s₃(k)

其中，w′₁、w′₂、w′₃均为隐层和输出层之间的加权值；

(5)计算神经网络的输出y：

若x′(k)≥0，则y(k)＝1-θ(k)^-x′(k)；

否则，y(k)＝0

其中，θ是大于1的系数；

所述的控制器中的各参数在每个采样周期内更新，包括如下步骤：

(1)初始化变量：更新计算的步长η′₁、η′₂、η′₃、η₁₁、η₁₂、η₂₁、η₂₂、η₃₁、η₃₂、η_t1、η_t2和η_t3·公共项λ，符号位Sgn，隐层节点输出对输入的变化率Δsx，其中， η_t1、η_t2和η_t3中的t₁、t₂、t₃是平移参数；

(2)计算标记概率的变化率Δp，即将当前标记概率减去上一个采样周期中的 概率大小，可得Δp(k)＝p(k)-p(k-1)；

(3)将队列误差变化率Δe(k)，和标记概率变化率Δp(k)进行符号比较，如果 两者的乘积大于或者等于0，则将预先定义的符号位Sgn记为1；否则，记 为-1；

(4)计算预先定义的公共项λ：

λ(k)＝e(k)·Sgn·1nθ(k)·θ(k)^-x′(k)

这里的各项：e(k)、Sgn、θ(k)和x′(k)都在以前的步骤中计算过，这里只 需调用；

(5)逐个计算更新下一个周期内的连接权值w′_j大小：

w′_j(k+1)＝w′_j(k)-η′_j·λ(k)·s_j(k)

其中，η′_j为步长系数，是预先设定好的正数，j分别取1，2，3，以表示有三个 连接权值；

(6)依照下式计算s_j(k)相对于x_j(k)的变化率Δsx：

Δsx=sj(k)-sj(k-1)xj(k)-xj(k-1)]]>

(7)逐个计算更新下一个周期内的加权系数w_ij大小：

w_ij(k+1)＝w_ij(k)-η_ij·λ(k)·w′_j(k)·u_i(k)·Δsx

其中，η_ij为步长系数，是预先设定好的正数，i分别取1，2，j分别取1，2，

其它各余项都已经在以前的步骤中计算过，余项执行调用；

(8)逐个计算更新下一个周期内的平移参数t_j大小：

t_j(k+1)＝t_j(k)+η_tjλ(k)w′_j(k)Δsx

其中，η_tj为步长系数，也是预先设定好的正数，η_tj中的t_j是平移参数，j分 别取1，2，3。