CN113268023B - 适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统，包括以下步骤：滑模控制器、SCPS‑TP协议Vegas模块、网络路由器模块、预测模块和干扰估计模块，其中，滑模控制器包括趋近律滑模面模型和补充项，与SCPS‑TP协议Vegas模块单向连接；SCPS‑TP协议Vegas模块包括非线性模块和匹配型干扰新模块，与网络路由器模块单向连接；网络路由器模块与干扰估计模块单向连接；预测模型不置于控制回路内，与滑模控制器直接连接；干扰估计模块与滑模控制器双向连接。该控制系统具有抗干扰能力且保持较好的稳定性和鲁棒性，能够应对长时延带来的负面影响，最终实现对卫星空间信息传输网络的拥塞控制。

Description

适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统。

背景技术

北斗卫星在2020年完成组网后，已经开启了大规模的商业化产业融合推进，在航天、农业、制造业以及养殖业中已经取得了不错的效益，越来越多的行业将采用北斗卫星实现信息传输。但北斗卫星的通信性能一直是约束其自身发展的瓶颈问题，现如今地面北斗接收设备数量不断扩大时，由于卫星链路带宽是不可轻易增加的，当卫星系统无法承受地面发出的大量数据时，卫星的通信链路可能会处于拥塞状态，进而会造成卫星-地面链路的通信不稳定和较差的通信质量。因此，为了应对北斗卫星未来发展面临的既定通信约束，需要设计适用于卫星空间通信的拥塞控制方法，以提高卫星的通信能力。

北斗卫星在空间中以混合星座模式分布于中高轨道，建立通信链路后的传输时延是不可忽略的重要问题，通常链路单向时延在100～120ms范围内，同时地面向卫星传输的数据流量具有突发性，上述两个问题使得卫星通信网络与地面现有TCP网络不同，针对地面TCP/IP网络设计的拥塞控制算法直接应用于卫星通信网络时，通信缓存器中的队长会发生大幅度的波动，甚至在短时间内无法收敛到控制目标长度，这种现象会引发地源端降低发送速率，但实际的网络中有大量的带宽资源且网络不处于拥塞状态，进而浪费了大量的链路资源。SCPS-TP是应对远距离传输的重要模型，其拥塞处理Vegas动态机制中将时延变化率考虑为判断拥塞的重要标准，因此可设计在Vegas机制的基础上，考虑了卫星链路中的特殊性，建立了更符合北斗卫星信息传输的模型，但现有的控制方法多针对于TCP模型设计，而针对SCPS-TP模型设计的控制算法较少，需要重新考虑控制器设计中出现的特殊性问题。

进一步地在卫星空间信息传输网络控制器设计过程中，存在以下几个方面问题：(1)现有的拥塞控制器设计多基于针对地面通信网络设计的TCP/IP传输协议，但是卫星-地面链路传播时延大且信道带宽误码率高、非对称性强。TCP/IP协议无法应用于卫星信息传输网络，而SCPS-TP协议将通信时延变化率作为动态更新拥塞窗口的因素之一，加强了模型本身应对星地高时延影响的能力，但由于模型非线性过强导致现有研究较少且模型单一；(2)现有的SCPS-TP通信协议采用Vegas拥塞控制机制，但模型中并没有考虑星地链路高误码率的现象，其中误码率主要受卫星信道中短时突发流的影响，这是卫星网络流量即使具备长相关性，也无法避免的匹配型干扰；(3)虽然可以选择引入干扰项，但引入必然会导致控制器不稳定，同时由于通信时延是星地链路中不可忽略的问题，高时延会抑制通信源端的传输速率，这种保守机制会降低卫星通信的带宽利用率，这也是与地面通信网络不同而需要重新考虑的重要问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统。

为达到上述目的，本发明实施例提出了适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统，包括：滑模控制器、SCPS-TP协议Vegas模块、网络路由器模块、预测模块和干扰估计模块，其中，滑模控制器包括趋近律滑模面模型和补充项，与SCPS-TP协议Vegas模块单向连接；SCPS-TP协议Vegas模块包括非线性模块和匹配型干扰新模块，与网络路由器模块单向连接；网络路由器模块与干扰估计模块单向连接；预测模型不置于控制回路内，与滑模控制器直接连接；干扰估计模块与滑模控制器双向连接。

本发明实施例的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统，针对卫星空间通信有区别于地面通信的特殊性问题，其中包括上下行链路的高误码率和星地距离的高时延，通过采用偏导数理论将模型转换SCPS-TP协议Vegas模块引入匹配型干扰新模块，使得更适用于卫星高时延下的信息传输；再通过将干扰估计和滑模控制器相结合，基于带有干扰估计误差项的滑模趋近率重新设计符合卫星空间信息传输的控制策略，提高卫星信息传输过程中的鲁棒性；也设计了基于时间戳的预测发生器，解决了时延问题，从而实现了对卫星空间信息传输网络的拥塞控制，解决了卫星通信星地链路传播时延大且环境复杂的问题。

另外，根据本发明上述实施例的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述SCPS-TP协议Vegas模块通过偏导数理论转化原始Vegas模块得到，用于传输卫星信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述网络路由器模块用于接收所述SCPS-TP协议Vegas模块输出的发送速率信号，并通过路由处理后将输出信息Queue分别传递给所述滑模控制器和所述干扰估计模块。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述滑模控制器用于接收目标值Object与输出信息Queue的差值，同时接收所述干扰估计模块输出的干扰估计值，将所述差值和所述干扰估计值经过自身的解算处理，将输出的分组/丢包概率传输给所述SCPS-TP协议Vegas模块。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述干扰估计模块用于接收并处理所述滑模控制器的历史控制信息和所述网络路由器模块的输出信息Queue，得到干扰估计值，并将所述干扰估计值传输给所述滑模控制器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述干扰估计值为上一时刻卫星缓存队列实际输出量和控制量的函数，用于实时在线动态优化滑模面方程。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预测模块用于接收所述滑模控制器的相关实时信息对所述滑模控制器的方程进行实时更新。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统的结构示意图；

图2是短时延无干扰环境下本发明实施例与其它方法的控制性能对比图；

图3是短时延带短时突发流干扰环境下本发明实施例与其它方法的控制性能对比图；

图4是长时延环境下本发明实施例与其它方法的控制性能对比图。

附图标记说明：10-适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统、100-滑模控制器、101-趋近律滑模面模型、102-补充项、200-SCPS-TP协议Vegas模块、201-非线性模块、202-匹配型干扰新模块、300-网络路由器模块、400-预测模块和500-干扰估计模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统。

图1是本发明一个实施例的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统的结构示意图。

如图1所示，该系统10包括：滑模控制器100、SCPS-TP协议Vegas模块200、网络路由器模块300、预测模块400和干扰估计模块500。

其中，滑模控制器100包括趋近律滑模面模型101和补充项102，与SCPS-TP协议Vegas模块200单向连接；SCPS-TP协议Vegas模块200包括非线性模块201和匹配型干扰新模块202，与网络路由器模块300单向连接；网络路由器模块300与干扰估计模块500单向连接；预测模型400不置于控制回路内，与滑模控制器100直接连接；干扰估计模块500与滑模控制器100双向连接。

具体地，滑模控制器100包括两部分，一部分为传统的趋近律滑模面模型101，另一部分是本发明对传统的趋近律滑模面模型的补充项，这部分估计值与干扰估计模块500双向连接，负责接收干扰估计模块500发送出来的干扰估计误差信号，干扰估计值表示为上一时刻卫星缓存队列实际输出量和控制量的函数，用于实时在线动态优化滑模面方程，滑模面根据每一时刻的干扰估计误差值来进行优化自身的滑模方程式，同时，滑模控制器100还将标记概率(分组/丢包概率)传输至本发明结合偏导数理论设计的SCPS-TP协议Vegas模块200。

具体地，SCPS-TP协议Vegas模块200同样包括两部分，一部分是原有的非线性模型201，另一部分则是本发明实施例设计的匹配型干扰新模型202，经过SCPS-TP协议Vegas模块200即产生最终需要对网络路由器模块300进行控制的速率信号，网络路由器模块300负责整个卫星信息网络的队列长度控制与优化并输出真实值与目标值相比较，将控制误差作为下一时刻的输入信号作用于滑模控制器100。

接下来，对本发明实施例中各部分的主要功能进行详细说明：

因现有滑模控制器模块是针对地面传输高稳定状态下设计的模块，但卫星信息传输过程中存在大量的短时突发流，因此本发明实施例设计的滑模控制器100由两部分组成，即在原有的趋近律滑模面模型101上加入补充项102，加入了每一时刻的干扰估计误差值作为重要参数，以实现卫星信道应对短时突发流的能力。从而滑模控制器100可用于接收目标值Object与输出信息Queue的差值，同时接收干扰估计模块500输出的干扰估计值，将差值和干扰估计值经过自身的解算处理，将输出的分组/丢包概率传输给SCPS-TP协议Vegas模块200。

进一步地，SCPS-TP协议将通信时延变化率作为动态更新拥塞窗口的因素之一，加强了模型本身应对星地高时延影响的能力，但由于模型非线性过强，现有技术仅研究了Vegas本身，并没有进行深入的优化设计，因此本发明实施例提出结合偏导数理论对SCPS-TP协议Vegas模块200进行优化，使SCPS-TP协议Vegas模块200由原有的非线性模型201和匹配型干扰新模型202组成，进而使SCPS-TP协议Vegas模块200更适用于卫星高时延下的信息传输。

进一步地，网络路由器模块300负责接收SCPS-TP协议Vegas模块200输出的发送速率信号，并通过路由处理后将输出信号Queue分别传递给滑模控制器100和干扰估计模块500，滑模控制器100将该信号与目标信号Object比较，而干扰估计模块500将该信号作为干扰误差估计的重要信息。

进一步地，由于星地链路中会有通信时延影响，如高时延会抑制通信源端的传输速率，保守机制会降低卫星通信的带宽利用率，与地面通信网络明显不同，因此本发明实施例设计了基于时间戳的预测发生器(即预测模块400)，其与现有卫星信息传输发明设计不同，其模块本身不在控制回路内，预测模块400要求必须与滑模控制器100直接连接并实时接收滑模控制器100的信息，进而通过滑模控制器100可以解决卫星-地面带来的高时延问题，提高了针对性。

进一步地，干扰估计模块500处理的是匹配型干扰，干扰存在于系统内部，而不是外部，同时卫星网关的存在保证了在突发流下的流量也是近似光滑有界的，而不是方波。该模块与滑模控制器100双向连接通道，滑模控制器100输出的历史控制信息和网络路由器模块300的输出信息Queue传递给干扰估计模块500，同时干扰估计模块500将干扰估计误差值传给滑模控制器100。

下面对本发明实施例提出的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统的具体构建步骤进行详细说明。

步骤1：考虑到TCP/IP地面网络模型的局限性和卫星通信网络的特殊性，本发明实施例结合偏导数理论设计的SCPS-TP协议Vegas模块200，其执行如下子步骤：

步骤1.1，首先建立SCPS-TP协议的Vegas拥塞控制模型：

其中，N_p、C_p、μ_p、η、α_p由协议本身决定，x_p(t)是网络路由器模块300输出的发送速率信号，T_p(t)是链路时延d_p和缓存时延的和，b_p(t)∈(0,B_size)是缓存长度，p_d(t)∈(0,1)是SCPS-TP协议Vegas模块200输出的分组/丢包概率，τ_f(t)/τ_b(t)卫星上下行时延。

步骤1.2，

显然与f_p(x_p(t),b_p(t),p_d(t))惯有，则本发明实施例将上述方程线性化：

现有技术仅针对该模型进行研究，即SCPS-TP协议Vegas模块中的非线性模块201，但是该形式无法解决干扰和时延问题，所以本发明实施例继续设计下面的子步骤1.3、1.4、1.5、1.6。

步骤S1.3，由于通信网络确定后的参数稳定，则

且上式可以被重写：

步骤S1.4，本发明实施例定义

δp_d(t)＝u(t)，D(t)＝δb_p(t)并离散化，重写方程为：

其中，

步骤S1.5，信道传输的采样周期为h，则在在既定区间[kh,(k+1)h]内的模型可以描述为：

其中，

为SCPS-TP协议Vegas模块200中的干扰项，即SCPS-TP协议Vegas模块200中的匹配型干扰新模块202。

步骤S1.6，本发明实施例中SCPS-TP协议Vegas模块200的匹配型干扰新模块202中的y_p(k+1)与u(k)和y_p(k)有关，则需要SCPS-TP协议Vegas模块200在内部记录每一次历史输出值来更新自身。对SCPS-TP协议Vegas模块200的历史输出值做向量表示ΔU(k)＝[Δu(k),Δu(k-1),L,Δu(k-N_c+1)]^T，Δy_p(k)＝y_p(k)-y_p(k-1)，N_c为记录数量，又因为|Δy_p(k+1)≤υ|ΔU(k)||在

和||ΔU(k)||≠0条件下通过调整常数υ是可以实现的，则继续定义向量

则

当||ξ||≠0时||ξ(k)||≤υ是成立的，上式可以转化为Δy_p(k+1)＝ξ^T(k)ΔU(k)，即为本发明实施例针对SCPS-TP协议Vegas模块200在现有非线性模块201基础上提出的偏导数新式，定义X(k)＝[Δu(k-1),Δu(k-2),L,Δu(k-N_c)]^T，则SCPS-TP协议Vegas模块200的最终表示为：

X(k+1)＝ΩX(k)+Ψ(Δu(k)+d(k))

Δy_p(k)＝Γ^TX(k)

其中，

Ψ＝[1 0 … 0]^T

κ∈(0,1]，γ>0，

步骤2，针对干扰估计模块500用于估计卫星信息传输信道中的短时突发流干扰，其执行子步骤如下：

步骤2.1，令Δd(k)＝d(k)-d(k-1)，定义α,β，满足|Δd(k)|≤α且|d(k)|≤β条件，则本发明实施例在匹配干扰下的估计值d(k)定义为：

步骤2.2，将干扰估计值

带入SCPS-TP协议Vegas模块200中重写：

Δy_p(k)＝ΓX(k)

其中，

是干扰估计模块500核心的估计误差，则上式可以写为：

步骤2.3，估计结果方程如下：

上述方程中ΔX(k)＝X(k)-X(k-1),ΔX(k+1)＝X(k+1)-X(k)，Δu(k)是滑模控制器100输出的第k次的值，Δu(k)-Δu(k-1)是历史和当前时刻滑模控制器100输出的差值，本发明实施例为后续数学描述简便，定义

且

步骤3，本发明实施例针对滑模控制器100的设计要具备稳定性和鲁棒性，其执行子步骤如下：

步骤3.1，由于SCPS-TP协议Vegas模块200是新推导的模型，且干扰估计模块500已经实现了干扰估计，下面滑模控制器100可以定义如下趋近率：

s_i(k+1)＝(1-qh)s_i(k)-εhsgn(s_i(k))+φ_i(k)

上述方程中的i＝1，2，…，N_c，h是采样周期q>0,ε>0为后续有待确定的常数量，需要满足1-qh>0且

条件，该趋近率是滑模控制器100的核心部分，与干扰估计模块500结合，使本发明实施例可应用于对抗干扰的卫星信道中。

步骤3.2，在滑模控制器100的滑模趋近率中，稳定性和进入滑动状态后的输出值保持在有限范围

内由下述证明：

在本发明实施例预设的范围

内，可以进行分析：

同时

当s_i(k)>0Us_i(k)<0时，

上面证明了在滑模控制器100的管理下，当卫星通信中的缓存队列长度一旦进入区域Θ后，将在小幅度波动范围内实现稳定，具有鲁棒性。

步骤3.3，本发明实施例的滑模控制器100基于经典的滑模面：

s(k+1)＝ρe(k+1)+σΔe(k+1)

其中ρ、σ为预设值，将SCPS-TP协议Vegas模块200的模型带入上式中，则：

s(k+1)

＝ρe(k+1)+σΔe(k+1)

＝(ρ+σ)[y^*(k+1)-y_p(k+1)]-σ[y^*(k)-y_p(k)]

＝(ρ+σ)[y^*(k+1)-y_p(k)-Γ^T(k+1)X(k+1)]-σ[y^*(k)-y_p(k)]

＝(ρ+σ){[y^*(k+1)-y_p(k)]-Γ^T(k+1)[ΩX(k)+Ψ(Δu(k)+d(k))]}-σ[y^*(k)-y_p(k)]

其中，e(k+1)＝y_p(k+1)-y^*(k+1),Δe(k+1)＝e(k+1)-e(k)。

步骤3.4，将步骤3.1、3.3子步骤建立等式，则：

Γ^T(k+1)[ΩX(k)+Ψ(Δu(k)+d(k))]

＝[y^*(k+1)-y_p(k)]-1/(ρ+σ)[(1-qh)s(k)-εhsgn(s(k))+φ(k)+σ(y^*(k)-y_p(k))]

步骤3.5，由步骤3.4子步骤可以推导出：

Δu(k)

＝(Γ^T(k+1)Ψ)^-1{(y^*(k+1)-y_p(k))-1/ρ+σ×[(1-qh)s(k)-εhsgn(s(k))+φ(k)+σ(y^*(k)-y_p(k))]-Γ^T(k+1)ΩX(k)}.

步骤3.6，步骤3.5子步骤推导出Δu(k)，本发明实施例设计的目标是y^*(k)＝p＝constant，本子步骤的目的是证明存在ρ>0,σ>0，使得p-y_p(k)＝e(k)→0,k→∞成立，即表明滑模控制器100具有鲁棒性和稳定性。

可以发现上式是典型的收敛形式，其中当k→∞时，满足s(k)→0且ρ、σ可以满足

则表明本发明实施例设计的滑模控制器100具有稳定性。

步骤4，针对预测模块400的设计是要实现滑模控制器100具备预测能力，解决卫星通信高时延的既定约束，其执行子步骤如下：

步骤4.1，高通信时延是本发明考虑的问题，这是卫星和地面设备建立通信链路过程中不可避免要研究的，而现有技术中主要集中于地面网络，卫星通信如果采用该模式，会大幅度降低地面源端的发送速率，卫星链路的资源非常宝贵，现有发明无法解决这种保守性，因此预测模块400与滑模控制器100安置在一起，通过实时的交互来更新y_p(k)、Δu(k)、s(k)，提高方法性能。对每个数据包标记时间戳，并定义总时延τ＝τ_f+τ_b，则有：

k+1时刻滑模控制器100中的方程更新为：

s(k-τ(k)+1|k-τ(k))

＝(ρ+σ)(y^*(k-τ(k)+1)-y_p(k-τ(k)+1|k-τ(k)))-σ(y^*(k-τ(k))-y_p(k-τ(k)))

k+1时刻滑模控制器100的输出更新为：

步骤4.2，以此类推，当τ≤τ_max且i＝1,2,L,τ_max满足时，在后续时间段[k-τ(k)+2,k-τ(k)+τ_max]内，预测模块400对滑模控制器100中的方程持续更新：

滑模控制器100中的滑模面更新为：

s(k-τ(k)+i|k-τ(k))

＝(ρ+σ)(y^*(k-τ(k)+i)-y_p(k-τ(k)+i|k-τ(k)))-σ(y^*(k-τ(k)+i-1)-y_p(k-τ(k)+i-1|k-τ(k))).

步骤4.3，将步骤4中的上述子步骤结合，经过模块8更新的滑模控制器100最终输出值为：

u(k-τ(k)+i|k-τ(k))＝u(k-τ(k)+i-1)+Δu(k-τ(k)+i|k-τ(k))

步骤5，将本发明实施例设计的滑模控制器100和预测模块400结合可以得到最终的控制指令，传递给本发明实施例结合偏导数理论设计的SCPS-TP协议Vegas模块200，控制其分组/丢包概率；然后SCPS-TP协议Vegas模块200将速率控制信号传递给网络路由器模块300，最终实现卫星空间信息传输。

因此，本发明实施例提出的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统的工作流程是：网络路由器模块300将卫星信道状态变量，其中包括缓存区队长、窗口大小等，传递给干扰估计模块500和滑模控制器100；然后，干扰估计模块500根据来自滑模控制器100的历史状态和当下时刻的状态进行干扰估计，并将估计值计算结果传递给滑模控制器100；其次，滑模控制器100目标信号与反馈信号的差值，同时接收来自干扰估计模块500的干扰估计值，将上述信号经过自身的解算处理，输出分组/丢包概率到SCPS-TP协议Vegas模块200；最后，SCPS-TP协议Vegas模块200将分组/丢包率作用于自身模型中并将数值记录保存，建立历史数据表，并将处理后的输出信号到网络路由器模块300，而网络路由器模块300接收SCPS-TP协议Vegas模块200传递的速率控制信号，并最终完成考虑高时延和干扰等空间环境特殊性下的卫星空间信息传输拥塞控制方法。

进一步地，如图2-4所示，本发明实施例为了验证上述步骤1-5的有效性，采用软件仿真本发明设计的方法SMPC，其中SCPS-TP协议Vegas模块200的参数设定如下：C＝1750packet/s，N＝100，q₀＝200packet，报文数据量为1024bytes，R0＝10ms，同时采用PI、RED以及SMC与本发明实施例的SMPC在三种不同环境下做对比，其中环境一为短时延无干扰环境，是理想情况，环境二为短时延带短时突发流干扰环境下在环境一的基础上分别两次加入干扰，而环境三为长时延环境下在环境一的基础上加入长时延，通过三种环境下四种方法的比较来证明本发明设计的有效性。通过仿真曲线和数据分析可以看出，在本发明实设计提出的控制器的作用下，卫星通信网络能够克服短时信息流干扰和链路高时延的影响，在人为加入流干扰的情况下，能够快速跟踪上设定的目标队列长度，虽然波动增加，但是本发明在四种方法中的波动增加幅度是最小的，这使得本发明设计的方法不仅可靠，而且会在一定程度上增加卫星带宽利用率。

综上，本发明实施例提出的适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统，通过设计了更符合卫星信息传输的SCPS-TP协议Vegas模块200，与现有针对地面通信网络不同，SCPS-TP协议Vegas模块200充分考虑了短时突发流对卫星通信的影响，并结合偏导数理论将模型重写；另外，与现有与基于TCP/IP的网络相比，建立了基于干扰估计模块500和滑模控制器100互相连接的模式，干扰估计模块500通过在线干扰估计误差值来对滑模控制器100的滑模趋近率更新，提高了卫星信息传输过程中的鲁棒性；最后，与现有仅在TCP模型中考虑了时延，充分考虑了卫星-地面传输过程中的高时延特性，提出针对新Vegas模型重新设计了预测模块400来解决时延问题，也通过数字仿真验证了方法的可行性和有效性，进而解决了卫星通信星地链路传播时延大且环境复杂的问题。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种适用于卫星空间信息传输网络的滑模预测拥塞控制系统，其特征在于，包括：滑模控制器、SCPS-TP协议Vegas模块、网络路由器模块、预测模块和干扰估计模块，其中，

所述滑模控制器包括趋近律滑模面模型和补充项，与所述SCPS-TP协议Vegas模块单向连接，其中，所述滑模控制器用于接收目标值Object与输出信息Queue的差值，同时接收所述干扰估计模块输出的干扰估计值，将所述差值和所述干扰估计值经过自身的解算处理，将输出的分组/丢包概率传输给所述SCPS-TP协议Vegas模块；

所述SCPS-TP协议Vegas模块包括非线性模块和匹配型干扰新模块，与所述网络路由器模块单向连接，其中，所述SCPS-TP协议Vegas模块通过偏导数理论转化原非线性模块得到，用于传输卫星信息；

所述网络路由器模块与所述干扰估计模块单向连接，用于接收所述SCPS-TP协议Vegas模块输出的发送速率信号，并通过路由处理后将输出信息Queue分别传递给所述滑模控制器和所述干扰估计模块；

所述预测模块不置于控制回路内，与所述滑模控制器直接连接，用于接收所述滑模控制器的相关实时信息对所述滑模控制器的方程进行实时更新；

所述干扰估计模块与所述滑模控制器双向连接，用于接收并处理所述滑模控制器的历史控制信息和所述网络路由器模块的输出信息Queue，得到干扰估计值，并将所述干扰估计值传输给所述滑模控制器，所述干扰估计值为上一时刻卫星缓存队列实际输出量和控制量的函数，用于实时在线动态优化滑模面方程。

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