互联网远程实时控制系统短时间窗口往返时延测量、分析与建模

于赫,秦贵和,2,孙铭会,2,李滨,吴星辰

(1.吉林大学计算机科学与技术学院, 130022, 长春;2.吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室, 130022, 长春)



互联网远程实时控制系统短时间窗口往返时延测量、分析与建模

于赫1,秦贵和1,2,孙铭会1,2,李滨1,吴星辰1

(1.吉林大学计算机科学与技术学院, 130022, 长春;2.吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室, 130022, 长春)

为了得到准确地描述互联网远程实时控制系统时延的分布模型,对短时间窗口往返时延(round-trip time, RTT)进行了测量、统计和分析,提出了一种短时窗RTT时延混合威布尔(Weibull)模型。该混合模型满足网络控制系统的实时性需求,具备对短期非平稳的短时间窗口RTT时延样本随机聚类特性的描述能力,并利用期望最大化(expectation-maximization, EM)算法估计模型的混合分量密度及混合分量模型参数。实验结果表明:使用二重混合威布尔模型建模短时窗RTT时延样本能够很好地反映时延的随机聚类特性,K-S检验显示该模型对样本匹配效果评价可接受,该模型为互联网远程控制系统的优化控制提供了一种更准确的参考模型。

RTT时延;网络控制系统;混合威布尔模型;期望最大化算法

以互联网为基础设施和实现工具,将互联网与传统产业相结合是新一代信息技术与创新的发展方向。近年来,网络接入的速度和移动终端的计算性能都成几何级数增长,通过互联网进行的远程实时控制应用焕发出新的活力。然而,Internet的复杂性远超经典NCS使用的现场总线、工业以太网等网络系统,当控制系统以互联网为基础设施时,网络时延对控制系统设计、优化的影响是不可忽视的。……