一、理论基础

(1) 输入输出变量模糊划分

本小节将依照FFSI推理方法建立自适应传输模糊控制器，首先对输入、输出变量进行模糊划分，以往返时延的差值和当前时刻的发包时间间隔Tc作为模糊控制器的输入，模糊控制器的输出是下一次发包时间间隔的调整，通过与当前时刻发包时间间隔Tc累加作为下一时刻的发包间隔Tn。

往返时延差模糊划分

根据第四章网络时延的测量可知，端到端网络时延整体上随时间变化幅度较大，不适合直接用RTT值作为模糊控制器的输入变量。本文采用当前时刻预测时延与当前时刻的往返时延值RTTc的差值作为ATFC的一个输入变量。的隶属度函数如图5.9所示，论域为[-15ms，15ms]，共分为7个模糊等级，分别为：负大（NB）、负中（NM）、负小（NS）、零（ZE）、正小（PS）、正中（PM）、正大（PB）。

②当前发包间隔Tc模糊划分

当前发包间隔Tc的隶属度函数如图5.10所示，Tc的论域为[100ms，500ms]，共分为5模糊个等级，分别为：很短（S）、较短（SM）、中等（M）、较长（ML）、很长（L）。

③发包间隔的调整模糊划分

图为发包间隔的调整的隶属度函数，的论域为[-200ms，200ms]，共分为5个模糊等级，分别为较大减小（LD）、较小减小（SD）、不变（NC）、较小增大（SI）、较大增大（LI）。

ATFC应用在网络拥塞场景下，当拥塞恶化时应增大发包间隔，减少网络拥塞对能耗数据包的影响，降低传输丢包率；当拥塞减缓时应减小发包间隔的原则，提高能耗数据包的传输效率。结合先验经验制定ATFC模糊控制规则如表所示。

Tc	NB	NM	NS	ZE	PS	PM	PB
S	NC	NC	NC	NC	SI	LI	LI
SM	SD	SD	SD	NC	SI	LI	LI
M	LD	SD	SD	NC	SI	SI	LI
ML	LD	LD	SD	NC	SI	SI	SI
L	LD	LD	LD	NC	NC	NC	NC

(3) 反模糊化

通过式进行反模糊化求解，进一步将发包间隔调整与当前的发包间隔Tc累加计算下一次的的发包时间间隔Tn，同时为了避免累加之后Tn出现过大或者过小的情况，利用Tc的论域为[100ms，500ms]作为对发包间隔进行限制，如式所示：

整个算法的整体流程图如下所示：

二、核心程序


  
   
    
     
    
    
     
      clc;
     
    
   
    
     
    
    
     
      clear;
     
    
   
    
     
    
    
     
      close all;
     
    
   
    
     
    
    
     
      warning off;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      %一次待发送总数据包大小为
      25kB
     
    
   
    
     
    
    
     
      Pg_Size_all = 
      25;
     
    
   
    
     
    
    
     
      Pg_Size_sub = 
      4;
     
    
   
    
     
    
    
     
      Time        = 
      100;
     
    
   
    
     
    
    
     
      %仿真时间为
      4000ms
     
    
   
    
     
    
    
     
      Times       = 
      8000;
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      %注入背景流量，使得网络进入拥塞状态，即网络时延明显变大，时延抖动加剧，
     
    
   
    
     
    
    
     
      %空闲状态下时延值要求在
      30~
      60ms，拥塞状态下要求在
      120~
      180ms，我们要对比的区间就是在拥塞状态下。
     
    
   
    
     
    
    
     
      MTKL = 
      100;%蒙特卡洛循环次数
     
    
   
    
     
    
    
     
      DBL1 = cell(
      1,MTKL);
     
    
   
    
     
    
    
     
      for jj = 
      1:MTKL
     
    
   
    
     
    
    
     
          jj
     
    
   
    
     
    
    
     
          RandStream.setDefaultStream(RandStream(
      'mt19937ar',
      'seed',jj));
     
    
   
    
     
    
    
     
          DBL2        = [];    
     
    
   
    
     
    
    
     
          %即能够存放
      1000kB数据量
     
    
   
    
     
    
    
     
          ability     = 
      4.4;%网络（FIFO）
      1ms内传输能力
     
    
   
    
     
    
    
     
          FIFO_Depth  = 
      200;
     
    
   
    
     
    
    
     
          bg_Size     = zeros(
      1,Times);
     
    
   
    
     
    
    
     
          pg_Size     = zeros(
      1,Times);
     
    
   
    
     
    
    
     
          FIFO_Size   = FIFO_Depth*ones(
      1,Times);
     
    
   
    
     
    
    
     
          DB          = 
      0;%定义丢包次数
     
    
   
    
     
    
    
     
          ALL         = 
      0;%总发送次数
     
    
   
    
     
    
    
         
      for i  = 
      1:Times
     
    
   
    
     
    
    
     
              %发送数据包,原始传输方法，每
      100ms发送一次
     
    
   
    
     
    
    
             
      if 
      mod(i,
      100) == 
      1
     
    
   
    
     
    
    
     
                 pg_Size(i)  = Pg_Size_sub;
     
    
   
    
     
    
    
     
                 ALL         = ALL +
      1;
     
    
   
    
     
    
    
             
      else
     
    
   
    
     
    
    
     
                 pg_Size(i)  = 
      0; 
     
    
   
    
     
    
    
             
      end    
     
    
   
    
     
    
    
     
              %建立一个虚拟的FIFO，当网络空闲的时候，数据包通过这个FIFO需要 
     
    
   
    
     
    
    
     
              %产生随机大小的背景流量填充到FIFO中
     
    
   
    
     
    
    
     
              bg_Size(i)  = 
      floor(
      8*rand(
      1,
      1))+
      1;
     
    
   
    
     
    
    
     
              %计算当前时刻网络中的剩余符合流量
     
    
   
    
     
    
    
             
      if i == 
      1
     
    
   
    
     
    
    
     
                 FIFO_Size(i)= 
      max(FIFO_Depth     - bg_Size(i) - pg_Size(i) + ability,
      0);
     
    
   
    
     
    
    
             
      else
     
    
   
    
     
    
    
     
                 FIFO_Size(i)= 
      max(FIFO_Size(i
      -1) - bg_Size(i) - pg_Size(i) + ability,
      0); 
     
    
   
    
     
    
    
             
      end
     
    
   
    
     
    
    
     
              %判断是否丢包
     
    
   
    
     
    
    
             
      if  
      mod(i,
      100) == 
      1
     
    
   
    
     
    
    
                 
      if FIFO_Size(i) < Pg_Size_sub%丢包
     
    
   
    
     
    
    
     
                     DB = DB + 
      1;
     
    
   
    
     
    
    
                 
      else
     
    
   
    
     
    
    
     
                     %在等候时间内，以一个小概率事件丢包
     
    
   
    
     
    
    
     
                     P = rand();
     
    
   
    
     
    
    
                    
      if P < 
      0.01
     
    
   
    
     
    
    
     
                        DB = DB + 
      1;
     
    
   
    
     
    
    
                    
      else
     
    
   
    
     
    
    
     
                        DB = DB; 
     
    
   
    
     
    
    
                    
      end
     
    
   
    
     
    
    
                 
      end
     
    
   
    
     
    
    
             
      end
     
    
   
    
     
    
    
     
              %计算当前环境下的丢包变换曲线并显示最后的丢包率值
     
    
   
    
     
    
    
     
              DBL2(ALL) = DB/ALL;
     
    
   
    
     
    
    
         
      end
     
    
   
    
     
    
    
     
          DBL1{jj}  = DBL2;
     
    
   
    
     
    
    
     
          Lens(jj)  = ALL;
     
    
   
    
     
    
    
     
      end
     
    
   
    
     
    
    
      
     
    
   
    
     
    
    
     
      %计算均值
     
    
   
    
     
    
    
     
      DBLavg = zeros(
      1,
      min(Lens));
     
    
   
    
     
    
    
     
      for i = 
      1:
      min(Lens)
     
    
   
    
     
    
    
     
          tmps = 
      0;
     
    
   
    
     
    
    
         
      for jj = 
      1:MTKL
     
    
   
    
     
    
    
     
              tmps = tmps + DBL1{jj}(i);
     
    
   
    
     
    
    
         
      end
     
    
   
    
     
    
    
     
          DBLavg(i) = tmps/MTKL;
     
    
   
    
     
    
    
     
      end
     
    
   
    
     
    
    
     
      figure;
     
    
   
    
     
    
    
     
      subplot(
      211);
     
    
   
    
     
    
    
     
      plot(FIFO_Size);
     
    
   
    
     
    
    
     
      xlabel(
      '时间');
     
    
   
    
     
    
    
     
      ylabel(
      '网络流量承载能力变换情况');
     
    
   
    
     
    
    
     
      grid on
     
    
   
    
     
    
    
     
      subplot(
      212)
     
    
   
    
     
    
    
     
      plot(
      100*DBLavg,
      'b-*');
     
    
   
    
     
    
    
     
      xlabel(
      '传输次数');
     
    
   
    
     
    
    
     
      ylabel(
      '丢包率');
     
    
   
    
     
    
    
     
      grid on
     
    
   
    
     
    
    
     
      STR = [
      '最终丢包率：',num2str(
      100*DBL2(
      end)),
      '%'];
     
    
   
    
     
    
    
     
      text(length(DBL2)/
      2,
      70,STR);
     
    
   
    
     
    
    
     
      axis([
      0,length(DBL2),
      0,
      100]);