專利名稱：一種多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域和控制領(lǐng)域，特別是涉及無線網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代控制理論，以 及模糊控制理論。
背景技術(shù)：
隨著通信網(wǎng)的不斷發(fā)展擴大，業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步要求日益提高，現(xiàn)正由單一 通信網(wǎng)絡(luò)向多通信網(wǎng)絡(luò)過渡，并且高速數(shù)據(jù)網(wǎng)和SDH傳輸系統(tǒng)的大量使用，對同步的性能 提出了更高的要求。如仍然采用傳統(tǒng)的同步方式，將無法保證同步質(zhì)量及可靠性。網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)的基本功能是準(zhǔn)確地將同步信息從基準(zhǔn)時鐘向同步網(wǎng)各同步節(jié)點 傳遞，從而調(diào)節(jié)網(wǎng)中的時鐘以建立并保持同步，滿足傳遞業(yè)務(wù)信息所需的傳輸和交換性能 要求。目前，常見的網(wǎng)絡(luò)同步基本方式有三種，即主從同步、互同步和準(zhǔn)同步以及混合同步。(1)準(zhǔn)同步方式準(zhǔn)同步方式是指在網(wǎng)內(nèi)各個節(jié)點上，都設(shè)立高精度的獨立時鐘， 這些時鐘具有統(tǒng)一的標(biāo)稱頻率和頻率容差，各時鐘獨立運行，互不控制。雖然各個時鐘的頻 率不可能絕對相等，但由于頻率精度足夠高，產(chǎn)生的滑動可以滿足指標(biāo)要求。其優(yōu)點是簡 單、靈活，缺點是對時鐘性能要求高，成本高，存在周期性的滑動。采用這種同步方式的網(wǎng)絡(luò) 稱為準(zhǔn)同步網(wǎng)。(2)主從同步方式主從同步方式是指在網(wǎng)內(nèi)設(shè)置基準(zhǔn)時鐘和若干從鐘，以主基 準(zhǔn)時鐘控制從鐘的信號頻率。主從同步方式又分為直接主從同步方式和等級主從同步方 式，在等級主從同步網(wǎng)中，定時信號從基準(zhǔn)時鐘向下級從鐘逐級傳送，各從鐘直接從其上級 鐘獲取同步信號。同步信號可以從傳送業(yè)務(wù)的數(shù)字信號中提取，也可以使用專用鏈路傳送 定時信號。從鐘使用鎖相技術(shù)將其輸出信號的相位鎖定到輸入信號的相位上，正常鎖定時 其輸出信號具有與基準(zhǔn)信號相同的精度。主從同步的優(yōu)點是，正常情況下不存在周期性滑 動，且對從鐘性能要求低，建網(wǎng)費用低。其缺點是傳輸鏈路的不可靠會影響時鐘傳送，同時 存在產(chǎn)生定時環(huán)路的可能。(3)互同步方式互同步方式是指網(wǎng)內(nèi)不存在主基準(zhǔn)時鐘，每個時鐘接受其他節(jié) 點時鐘送來的定時信號，將自身頻率鎖定在所有接收到的定時信號頻率的加權(quán)平均值上， 各時鐘相互作用。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇合適時，全網(wǎng)的時鐘就將趨于一個穩(wěn)定的系統(tǒng)頻率，實現(xiàn) 網(wǎng)內(nèi)時鐘同步。互同步方式的優(yōu)點是具有較高的可靠性，且對時鐘性能要求不高。但穩(wěn)態(tài) 頻率取決于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，難以事先確定，且整個網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的反饋系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化 容易弓I起系統(tǒng)性能變化甚至進入不穩(wěn)定狀態(tài)。(4)混合同步方式在主從同步方式中，當(dāng)定時相互傳送距離很長時，因傳輸鏈路 和外界干擾引起的信號質(zhì)量劣化和可靠性降低使得網(wǎng)絡(luò)性能降低?；旌贤椒绞绞菍⑷?網(wǎng)劃分為若干個同步區(qū)，在區(qū)內(nèi)設(shè)置主基準(zhǔn)鐘，各同步節(jié)點配置從鐘，同步區(qū)內(nèi)為主從同步 網(wǎng)，同步區(qū)間為準(zhǔn)同步方式。這樣可以減少時鐘級數(shù)，縮短定時信號傳送距離，改善同步網(wǎng) 性能。當(dāng)同步區(qū)主基準(zhǔn)時鐘精度較高時，區(qū)間鏈路的周期性滑動很少，滿足指標(biāo)要求。綜上所述現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)僅考慮單個獨立的網(wǎng)絡(luò)同步問題，極少考慮對多個主從網(wǎng)絡(luò)整體的同步問題，因此有必要考慮多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同步問題，以提高多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可 靠性，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為提供一種基于反饋控制回路和 模糊控制技術(shù)的多網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定同步的方法，該方法通過動態(tài)調(diào)節(jié)反饋控制增益和控制行為的 人工調(diào)制變量使得多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步；其特征在于通過發(fā)明一種針對多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中接 收端的反饋回路，結(jié)合模糊控制技術(shù)實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步，包括以下步驟A、在多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)送端的每一側(cè)設(shè)置相應(yīng)的常數(shù)矩陣模塊，并采用信號檢測器 和緩存匯聚從發(fā)送端的每一側(cè)出來的時鐘信號；B、在多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)送端的每一側(cè)設(shè)置相應(yīng)反饋增益模塊和常數(shù)矩陣模塊；C、通過運用反饋控制要求和調(diào)節(jié)控制行為的人工調(diào)制變量相結(jié)合，實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)的穩(wěn)定同步。所述步驟A中，在多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)送端每一側(cè)設(shè)置相應(yīng)的常數(shù)矩陣模塊H(i)，i = 1，2，. . .，1，其中H(i)，i = 1，2，. . .，1為nXn常數(shù)矩陣，并對流經(jīng)多個發(fā)送端的時鐘信號進
行線性疊加，獲得流經(jīng)此多個發(fā)送端的時鐘信號為，并且σ = [Η(1)，
η(2)，· · · ,H(I)],
權(quán)利要求
1.一種多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步方法，采用現(xiàn)代控制理論和模糊控制技術(shù)實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 穩(wěn)定同步，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)的高效傳輸。包括如下步驟A、在多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)送端的每一側(cè)設(shè)置相應(yīng)的常數(shù)矩陣模塊，并采用信號檢測器和緩 存匯聚從發(fā)送端的每一側(cè)出來的時鐘信號；B、在多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)送端的每一側(cè)設(shè)置相應(yīng)反饋增益模塊和常數(shù)矩陣模塊；C、通過運用反饋控制要求和調(diào)節(jié)控制行為的人工調(diào)制變量相結(jié)合，實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的 穩(wěn)定同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，對于所述步驟A其特征在于在多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)送端每一 側(cè)設(shè)置相應(yīng)的常數(shù)矩陣模塊H(i), i = 1，2，. . .，I，其中H⑴，i = 1，2，. . .，I為nXn常數(shù) 矩陣，并對流經(jīng)多個發(fā)送端的時鐘信號進行線性疊加，獲得流經(jīng)此多個發(fā)送端的時鐘信號為叭⑴ω⑴=σχ，并且σ = [Η(1)，Η(2)，…，Η(Ι)]，,=[(』)'，(《⑵廣…和⑴廣]，/=1L_其中#)=/⑴&⑷⑴)，i = 1, I，其中^=[#，...，必)] 發(fā)送端的時鐘狀態(tài)向量，并且/ eo^grxiR"，")為已知函數(shù)。通過采用信號檢測器和緩存匯聚從發(fā)送端每一側(cè)出來的時鐘信號，等待發(fā)送端對匯聚的時鐘信號L=吖進行統(tǒng)一傳輸。/=1
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，對于所述步驟B其特征在于當(dāng)匯聚的時鐘信號Wm 二 W')=嚇被接收端接收后，先流經(jīng)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中接收端的反饋增益模塊，然后將 /■=1發(fā)送端每一側(cè)中與接收端每一側(cè)相對應(yīng)的時鐘信號傳送至相應(yīng)的接收端，然后每一側(cè)的時 鐘信息流經(jīng)相應(yīng)的常數(shù)矩陣模塊H(i)，i = 1，...，J，然后進行匯聚，對于多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的接 收端可采用模糊控制技術(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)控制行為的人工調(diào)制變量θ (i)，實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)送端與其接收端實現(xiàn)粗同步，其中第i個從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為=/W(i，#)) + 0W, i = l,2,...,I,其中.,#]『。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，對于所述步驟B其特征在于對于控制行為的人工調(diào)制 變量θ⑴的調(diào)節(jié)，采用模糊控制技術(shù)。控制行為的人工調(diào)制變量θ (i)通過模糊化處理， 然后通過判斷修正因子對此變量θ (i)進行修正，最后進行清晰化處理，并重復(fù)此流程， 在此過程中不斷積累和運用知識庫和經(jīng)驗庫對對整個流程不斷進行修正和改進。終端 時鐘信號g流經(jīng)反饋控制器，并通過匹配檢測單元判斷在多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中接收端反饋增益C =丨((^廣和吁，…和…)7丨是否滿足反饋控制器要求，若不滿足要求，則運用非線性補償單元改變多通信系統(tǒng)中接收端反饋增益C，然后回饋至反饋控制器，進行從新匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，對于所述步驟C其特征在于若經(jīng)過反饋控制器的終端時 鐘信號g通過匹配檢測時滿足反饋控制器的要求，則將終端時鐘信號g與控制行為的人工 調(diào)制變量θω相結(jié)合使得多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步。首先預(yù)估計多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)送端的控制 行為的人工調(diào)制變量θ α)，判斷多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否穩(wěn)定同步。若多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步，則停 止對控制行為的人工調(diào)制變量θω調(diào)整，反之，則重新對控制行為的人工調(diào)制變量0 調(diào)整，直至實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，對于所述步驟C其特征在于反饋增益C需滿足反饋控制器要求 xmax(C0+ CT+Q(t)+QT(t)) = 2m，其中 ￠ = ((/^(/2^,...,(/1], 則—Φ( ,,) , Ψ = [(^(1))Γ^(2)Γ>···^(/)Γ]7，則 Ψ = Φ(“Ψ) + "。其中 W = Id ’,…，(0⑷)]，反饋時鐘信號也=含多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同步的誤差時鐘信號為e= σ (Ψ )，輸出反饋的閉環(huán)方程為⑶=/(’,#)) + (( ,i = 1， ，…，I，因此| = + ，其中C = [(C⑴廣…⑵廣…和⑴廣]為反饋增益，其為多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收端的狀態(tài)和時間的函數(shù)，可動態(tài)調(diào)節(jié)使多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步。令E= Ψ-Υ,則動態(tài)誤差 Ψ-f = Φ( ,·Ε)-Φ( ，Ψ-五)+ Ccr 五= ^^ 五+ Δ + Οτ 五，其中 Δ 為 cD(t， 的高階項。令5(0 = ^1 ,m為非負實數(shù)，為開環(huán)傳遞函數(shù)。 采用模糊控制方式預(yù)測控制行為的人工調(diào)制變量θ α)，模糊控制器輸入輸出變量的模糊子集分別為e、e σ、AKd, Δ Ke，各變量語言值為{負大，負中，負小，零)，隸屬函數(shù)均為靈敏度強的三角函數(shù)，論域為[_2，+2]，網(wǎng)絡(luò)延遲τ = τ1+τ2，其中τ i為前向網(wǎng)絡(luò)延遲，τ 2為后向網(wǎng)絡(luò)延遲，e為偏差，e0為偏差變化，AKt^P Δ Ke為修正參數(shù)，Kd和Ke為微分系數(shù)，α和β為增益系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于反饋控制回路和模糊控制技術(shù)的多網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定同步的方法，該方法通過動態(tài)調(diào)節(jié)反饋控制增益和控制行為的人工調(diào)制變量使得多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定同步。本發(fā)明的顯著效果是通過獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，運用人工智能和現(xiàn)代控制技術(shù)，滿足了多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定同步，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)的高效傳輸。
文檔編號H04L7/00GK102148680SQ20111007185
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者黃東 申請人:黃東