動態網路模型動態網路模型動態網路模型動態網路模型

為了依照每一資料流的需求特性給予不同的服務品質保證， IEFT 組織提出了差別性服務

（Differentiated Services, DiffServ）的服務品質(Quality of Services, QoS)機制。當封包進入邊境路由器時，邊境路由器便將封包分類，並標上類別碼(DSCP, DiffServ Code Point)，當封包進入核心網路時，

核心路由器依照其類別進行相對應服務等級的排程，以提供承諾的服務品質。

圖(三)為一個典型的 DiffServ 架構，當發送端的 DiffServ 網域要發送封包到目的端時，途中到達另一個 DiffServ 網域，當要進入口節點時，封包便被進行分類，進入核心網路後，便依照類別碼給予對應之服務，再從出口節點送往目的端。

由於目前差別性服務網路無法針對個別資料流提供端點對端點(End-to-End)的服務品質保證。在本計畫中，以整合型動態擁塞控制器(Integrated Dynamic Congestion Controller,IDCC)為架構之出發點探討對於差別性服務網路的流量管控，使得資料流能獲得適當的網路資源分配與服務品質，以改進目前差別性服務網路無法針對個別資料流提供服務品質保證的問題。

利用流量守恆定理，假定封包在無遺失情況下對於單一佇列狀態的改變率須滿足:

( )

t f

( )

t f

( )

x =− _out + _in (3.4)

其中x

( )

t 為佇列的狀態變數。

若^λ

( )

^t ^{為整體平均到抵達率，}µ為平均佇列服務率，而流量節點輸出與整體平均服務利用ρ

( )

^t 有關，則f_out

( )

t =µρ

( )

t ，式(3.5)可修改為:

( )

x =−µρ +λ (3.5)

網路鏈為一單進單出(FIFO)，封包根據 Poisson process 抵達，且 mean length 為 1 呈指數型分佈，

則對於 M/M/1 佇列動態流量的模型可以被表示為:

( ) ( )

( )

t x

t t x

x µ +λ

− +

= 1

(3.6)

其中C

( )

t 為鏈路容量。

圖圖圖

圖(三三三三) DiffServ 架構架構架構架構

3.3 整合型動態擁塞控制器整合型動態擁塞控制器整合型動態擁塞控制器整合型動態擁塞控制器

整合型動態擁塞控制器是基於網路非線性模型所發展出來的控制，整合型動態擁塞控制利用在網路中的每個佇列狀態資訊，使有效管控網路流量。IP 差別性服務分為三種基本服務等級：(1)高品質服務(Premium Service)/快速轉送(EF, Expedited Forwarding)[7]；(2)一般服務(Ordinary Service)/保證轉送 (AF, Assured Forwarding)[8]；(3)盡力式服務(Best Effort Service) [9]，利用整合型動態擁塞控制器將高品質服務(Premium Service)、一般服務(Ordinary Service)以及盡力式服務(Best Effort Service)三種 IP 差別性服務等級整合，如圖四。

圖圖圖

圖(四四四) 整合型控制器架構四整合型控制器架構整合型控制器架構整合型控制器架構

Premium Traffic control

此類的封包擁有最高的轉送優先權，通常用來傳遞重要訊息，例如路由器上的信號等。此種服務等級只有一個類別碼，就是所謂的 Guaranteed Service。整合型動態擁塞控制方法利用控制 Premium 的佇列長度使永遠接近於參考值，以間接保證最大時間延遲是在能被容許之範圍。Premium 的容量採動態分配。對於 Premium 而言需選擇一容量C_P

( )

t ，在進來的通信速率λP

( )

^t 是未知且為被允許進入之最大速率kˆ 有界的條件限制下，讓緩衝器平均尺寸_P x_P

( )

t 接近於理想值x^ref_P

( )

t ，取樣週期T 。 _s

( )

t x

( )

t x

( )

e = _P − _P^ref (3.7) 5

Ordinary Traffic control

Ordinary 這個服務等級比 EF 低一點，但比 BE 高。其 AF 又細分為四個等級，每個等級又分成三個不同的封包丟棄優先順序，若遇到網路擁塞現象，則依優先順序丟棄封包。Ordinary 的方法須是透過監控佇列長度以及可用的容量來作為控制，使用非線性控制策略，通知來源端最大允許傳輸率λ_r

( )

t _{。可用的容量：}

( )

[

^C ^C

( )

]

C_r =max0, _server − _P

(3.8)

Best Effort Traffic control

即為傳統 IP 網路上所使用的 BE 封包轉送機制，封包一律排隊，頻寬夠時就繼續送，不夠時

本計畫中考慮一具有三個節點的多路逕回授網路系統模型，由傳感器(sensor) 、決策器(decision maker, DM)、驅動器(actuator)所構成，此控制系統為一階系統，透過通信網路來連結，如圖五；其系統架構圖如圖六所示。

λi ：外部進來的訊務率 , i=1,2,3。

CASE1: Premium Traffic control 選擇一鍊路容量C_P

( )

t ，須滿足:

( )

[

( )

t k

( )

t k

( )

]

(

D F

)

Zt F

[

D Zs F Zs t

]

假如Σ₁<0，則保證方程式(3.16)為漸近穩定，因此証明完成。所以可得定理一如下

( )

∑₂ 5,6 =−F_i^TF_i^TS₆^T +S₅H,

( )

∑₂ 5,7 =F_i^TF_i^TS₇^T −S₅, ∑₂

( )

6,6 =−S₆H−H^TS₆^T , ∑₂

( )

6,7 =S₆+H^TS₇^T ,

( ) (

max min

)

2 min 1

2 7,7 S7 S7^T + τ −τ R +τ R

∑ =− − .

3.5 PSO 與與與 LMI 混合運算與混合運算混合運算混合運算

執行PSO演算法與LMI混合運用時，根據以下步驟：

END

初始化設定 (初始參數) (產生 ε1,ε2,ε3…)

是否已達最大值？

LMI 運算

PSO演算法

經過n代數值是否改變？

是

是否

否

STEP1：首先將所有PSO演算法與LMI運算法的參數設定參數範圍，之後初始化所有應用參數。

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

[1] Low, S.H , Paganini, F. and Doyle, J.C, “Internet congestion control ,” Control System Magazine of the IEEE, Vol. 22, Feb. 2002, pp.28 – 43.

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[5] Ling Q, LemmonM D., “Robust performance of soft real-time networked control systems with data dropouts,” Proceedings of the Conference on Decision and Control, 2002, pp.1225–1230.

[6] Wei Zhang, Michael S. Branicky, and Stephen M. Phillips, “Stability of Networked Control Systems,”

IEEE Control Systems Magazine, February, 2001, pp. 91.

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[8] Pan Ya-Jun, H.J Marquez, Chen Tongwen, “Remote Stabilization of Networked Control Systems with Unknown Time Varying Delays by LMI Techniques,” Decision and Control, 2005 and 2005 European Control Conference, Dec., 2005 , pp. 1589 – 1594.

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[10]HALEVI Y, RAY A. Integrated communication and control systems: Part I—analysis. ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 1988, 110: 367-373.

[11]Wu Junxin ,Liu Jianchang and Guo Zhe; Zhao Lihong, “Optimal controller design based on improved particle swarm optimization for a class of networked control systems,”Control and Decision Conference, July 2008, pp. 388 – 392.

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[13]Chen Ruiru, K. Khorasani, “An Apaptive Control Technique for Networked Control Systems,”

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[14]Yaz, E.E., “Linear matrix inequalities in system and control theory,” Proceedings of the IEEE ,Vol. 86, Dec., 1998,pp. 2473 – 2474.

[15]Kennedy, J. and Eberhart, R., “Particle swarm optimization,” IEEE International Conference , Vol. 4, Dec., 1995, pp. 1942 – 1948.

[16]Jacobson, V., K. Nichols, K. Poduri, An Expedited Forwarding PHB, RFC 2598, June 1999.

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表國科會補助專題研究計畫成果報告自評表國科會補助專題研究計畫成果報告自評表國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）、是否適合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□ 未達成目標（請說明，以 100 字為限）

□ 實驗失敗

□ 因故實驗中斷

□ 其他原因說明：

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：

論文：□已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無專利：□已獲得 □申請中 □無

技轉：□已技轉 □洽談中 □無其他：（以 100 字為限）

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以 500 字為限）

我們在於線性矩陣不等式領域上努力研究，也多方面來學習與精進，因而順

利完成本計畫之研究目標，在研究內容部份也都達成研究之相關總目標。

ICIS 2010 - The 3rd International Conference on Information Sciences and Interaction Sciences

成都成都成都

成都 ICIS 研討會研討會研討會(June 23 –June 25, 2010, Chengdu, China) 研討會

投稿文章：Fuzzy PID Controller Design using Synchronous Bacterial Foraging Optimization

文章編號：ICISTS04-027004P 文章提出者：Te-Jen Su

在成都國際研討會所發表的內容，為關於使用模糊（Fuzzy）控制與同步式細菌搜尋最佳化（SBFO）演算法，改善比例積分微分（PID）控制器效能。

其研究主題為調整比例、積分、微分三參數，使優化模糊 PID 控制器，為了減小或消除傳統控制器的穩態誤差，使用模糊架構與同步式細菌搜尋最佳化演算法調整增益，從模擬結果顯示我們所提出的方法與遺傳演算法（GA）和細菌搜尋最佳化（BFO）演算法相比有較好的效能。

此研討會以資訊科技為主題。資訊科技為一種可以快速處理資訊的技術，其包含運算快速的電腦、輔助制訂決策的數學式、統計、作業研究等學科，並依知識所建立的系統及依據這些技術所撰寫而成的應用程式，資訊科技技術需能支援各形式資訊處理的硬體、軟體、以及人員,大幅使用資訊科技可以降低資訊使用成本。資訊科技廣泛應用在:

人類與資訊科技技術-在教育、文化、歷史、生活、多媒體數位遊戲、大眾

傳播、設計等應用。

資訊科技發展-更進階探討資訊科技在無線網路、衛星通訊技術、人工智慧、

軟體對於資訊科技的應用、資訊安全與管理等議題。除此之外，此議題也探討計算機理論與相關演算法如何在資訊科技之技術上進行改進與分析。透過穩定理論分析與推導使得系統能在穩定條件下運作；而神經網路技術有特性平行處理、容錯、結合式記憶、解決最佳化特性，許多分類與學習問題都能利用類神經技術解決，甚至應用在人工智慧技術上。

關於收斂性議題在科學與環境之外來趨勢-例如綠能科技以、能量分配管理

以及地理學上面，而在科學上面則對於自動化、力學等進行探討。

工業、服務與管理資訊科技方面-物流傳輸與管理、進階電子商務技術、資

訊科技在金融與統計學上的應用。

Keynote Speech:

Keynote Speech 1（Dr. T.Y. Chen）-Fundamentals of Test Case Selection:Diversity, Diversity .

Keynote Speech 2（Dr. Yong Shi）-Intelligent Knowledge: A Study beyond Data Mining

Keynote Speech 3（Dr. Shouyang Wang）-TEI@I Methodology for Crisis Management

Keynote Speech 4（Dr. Jian Zhang）- How to find bugs and generate software test data

此次研討會此次研討會此次研討會

此次研討會之學術領域及議題之學術領域及議題之學術領域及議題：之學術領域及議題：：：專題討論 1-

從學術與工業設計角度對於網路與工程方面進行分析及相關系統整合做討論，近年來 DATICS 已被延伸應用於通訊、電腦科學、軟體工程與資訊技術。

(1)電信系統與通訊領域內容包含數位、類比、VLSI、RF 設計、FPGA 設計、

網路/系統晶片設計、硬體描述語言、模擬與測試技術、半導體技術、Fuzzy 模糊控制、類神經網路、通訊信號處理、無線與多媒體通訊等技術。

(2)電腦科學、軟體工程與資訊技術領域包含探討分散式系統、即時系統、軟體架構與設計、軟體測試與分析、可靠度、程式語言、影像處理、浮水印等技術。

專題討論 2-

以計算機工程技術應用於醫學診斷與外科上為專題，希望藉此次專題演

討會激發出更多工程研發技術對於醫學上的應用靈感。

(1)工程醫學領域內容涵蓋醫學訊號與影像處理、影像分割、生物醫學系統、

放射學成像、電腦輔助診斷等技術。

邀請發表專題 1-

如何研發緊急管理系統對於可能造成生命財產損失的即時災害能給予第一時間的支援與緊急應變管理。對於地震、恐怖份子攻擊或颶風來襲等不同緊急情況進行情報消息的管理與分析，並評估計算災害所帶來的衝擊，在資訊技術上還可以應用在災害供給管理系統上。

邀請發表專題 2-

(1)以軟體工具發展為主題-軟體架構與設計、軟體驗證、軟體專案管理。

(2)軟體性能與設計-對於特殊應用的性能預測、TETO、性能的測試與改進。

(3)軟體安全性-軟體工程上安全性設計、軟體追蹤分析、軟體不可靠性。

(4)敏捷軟體開發- Agile 開發方法、Agile 專案計畫。

(5)軟體專門應用-醫學應用、資料庫相關軟體、藍芽行動通訊軟體應用。

邀請發表專題 3-

以人類所有觀注的科學與技術作為議題，涵蓋內容有政治、教育、文化、

經濟、功率與能量、通訊與網際網路、環境等廣泛議題。

邀請發表專題 4-

以智慧型信號處理與影像處理為議題。

考察心得考察心得考察心得考察心得:

此次成都 ICIS 研討會舉辦在望江賓館，位於歷史文化名城成都市東隅，

賓館備有多個不同規格的會議廳、多功能廳，備有高品質的投影、幻燈等設備，是舉行產品展示、設備洽談、新聞發佈、學術交流等各類會議的理想場所，可惜研討會的規模不大且參予人數不多，但透過國際研討會的請益交流，

能了解國際學術研究最新發展，有助於日後研究方向之新思維。近年大陸地區對於網路系統研究方面發展迅速，因此，此次考察特別著重於資訊技術等議題，期盼能提供授課學生們更多的新知與研究新方向。

此外，這次也拜訪四川大學，四川大學由原四川大學、原成都科技大學、

原華西醫科大學三所重點大學合併而成。四川大學以校訓“海納百川，有容乃大”，校風以“嚴謹、勤奮、求是、創新”為核心，學校設 28 個學科型學院和 1 個體育部，學科覆蓋了文、理、工、醫、經、管、法、史、哲、農、

教等 11 個門類，有 15 個國家重點學科，4 個國家基礎學科人才培養和科學研究基地、1 個工科課程教學基地和 1 個大學生文化素質教育基地，並擁有 5 個一級國家重點學科和 37 個二級國家重點學科，其中二級國家重點學科數量位居中國高校第 7 位。另，四川大學華西醫學中心也是中國最優秀的醫學院之一，其口腔醫學久負盛名。

藉由參加研討會的機會與四川大學做教育上的經驗交流，不僅啟發學術

研究領域新思維也獲教育面的寶貴經驗。

考察照片考察照片考察照片考察照片:

研討會海報成都-望江賓館

望江賓館報到研討會場地

研討會留影研討會留影

無研發成果推廣資料

98 年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人：蘇德仁計畫編號：98-2221-E-151-050-

計畫名稱：以線性矩陣不等式與粒子群最佳化探討網路控制系統之強健穩定度

量化

成果項目

^{實際已達成}

數（被接受或已發表）

預期總達成數(含實際已

達成數)

本計畫實際貢獻百

分比

單位

備註

（質化說明：如數個計畫共同成果、成果列為該期刊之封面故事 ...

等）

期刊論文 0 1 100%

研究報告/技術報告

0 1 100%

研討會論文 0 1 100%

論文著作篇

專書 0 0 100%

申請中件數 0 0 100%

專利已獲得件數 0 0 100% 件

件數 0 0 100% 件

技術移轉

權利金 0 0 100% 千元

碩士生 1 1 100%

博士生 1 1 100%

博士後研究員 0 0 100%

國內

參與計畫人力

（本國籍）

專任助理 0 0 100%

人次

期刊論文 0 0 100%

研究報告/技術報告

0 0 100%

研討會論文 0 0 100%

論文著作篇

專書 0 0 100% 章/本

申請中件數 0 0 100%

專利已獲得件數 0 0 100% 件

件數 0 0 100% 件

技術移轉

權利金 0 0 100% 千元

碩士生 0 0 100%

博士生 0 0 100%

博士後研究員 0 0 100%

國外

參與計畫人力

（外國籍）

專任助理 0 0 100%

人次

其他成果 ( 無法以量化表達之成果如辦理學術活動、獲得獎項、重要國際合作、研究成果國際影響力及其他協助產業技術發展之具體效益事項等，請以文字敘述填列。)

無

成果項目量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性)

0

課程/模組

0

電腦及網路系統或工具

0

教材

0

舉辦之活動/競賽

0

研討會/工作坊

0

電子報、網站

0

科教處計畫加填項

目計畫成果推廣之參與（閱聽）人數

0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）、是否適合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□未達成目標（請說明，以 100 字為限）

□實驗失敗

□因故實驗中斷

□其他原因說明：

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：

論文：□已發表 □未發表之文稿 ■撰寫中 □無專利：□已獲得 □申請中 ■無

技轉：□已技轉 □洽談中 ■無其他：（以 100 字為限）

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以 500 字為限）

1. 由於鮮少有人將線性矩陣不等式與粒子群最佳化演算法結合，因此我們在此方面之研究可以提供後續之研究員對此領域有較深入之認識。

2. 本計畫提出不同於傳統的系統模型，並針對於欲設計之控制器。

3. 本計畫結合了線性矩陣不等式與粒子群最佳化演算法應用於網路控制系統於

網路控制系統領域的應用，相信此類技術的結合可以作為其他相關問題解決的

基石。

在文檔中以線性矩陣不等式與粒子群最佳化探討網路控制系統之強健穩定度 (頁 9-0)

動態網路模型 動態網路模型 動態網路模型 動態網路模型

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( ) ( )

( )

( )

( )

( )

3.3 整合型動態擁塞控制器 整合型動態擁塞控制器 整合型動態擁塞控制器 整合型動態擁塞控制器

Premium Traffic control

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

Ordinary Traffic control

( )

( )

[

( )

]

Best Effort Traffic control

( )

( )

[

( )

( )

( )

]

(

)

[

]

( )

( )

( )

( )

( ) (

)

3.5 PSO 與 與 與 LMI 混合運算 與 混合運算 混合運算 混合運算

LMI 運算

參考文獻 參考文獻 參考文獻 參考文獻

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表 國科會補助專題研究計畫成果報告自評表 國科會補助專題研究計畫成果報告自評表 國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□ 未達成目標（請說明，以 100 字為限）

□ 實驗失敗

□ 因故實驗中斷

□ 其他原因 說明：

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：

論文：□已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無 專利：□已獲得 □申請中 □無

技轉：□已技轉 □洽談中 □無 其他： （以 100 字為限）

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價 值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以 500 字為限）

我們在於線性矩陣不等式領域上努力研究，也多方面來學習與精進，因而順

利完成本計畫之研究目標，在研究內容部份也都達成研究之相關總目標。

ICIS 2010 - The 3rd International Conference on Information Sciences and Interaction Sciences

成都 成都 成都

成都 ICIS 研討會 研討會 研討會(June 23 –June 25, 2010, Chengdu, China) 研討會

投稿文章：Fuzzy PID Controller Design using Synchronous Bacterial Foraging Optimization

文章編號：ICISTS04-027004P 文章提出者：Te-Jen Su

在成都國際研討會所發表的內容，為關於使用模糊（Fuzzy）控制與同步 式細菌搜尋最佳化（SBFO）演算法，改善比例積分微分（PID）控制器效能。

Keynote Speech:

Keynote Speech 1（Dr. T.Y. Chen）-Fundamentals of Test Case Selection:Diversity, Diversity .

Keynote Speech 2（Dr. Yong Shi）-Intelligent Knowledge: A Study beyond Data Mining

Keynote Speech 3（Dr. Shouyang Wang）-TEI@I Methodology for Crisis Management

Keynote Speech 4（Dr. Jian Zhang）- How to find bugs and generate software test data

此次研討會 此次研討會 此次研討會

此次研討會之學術領域及議題 之學術領域及議題 之學術領域及議題： 之學術領域及議題 ： ： ： 專題討論 1-

從學術與工業設計角度對於網路與工程方面進行分析及相關系統整合做 討論，近年來 DATICS 已被延伸應用於通訊、電腦科學、軟體工程與資訊技 術。

3.3 整合型動態擁塞控制器整合型動態擁塞控制器整合型動態擁塞控制器整合型動態擁塞控制器

3.5 PSO 與與與 LMI 混合運算與混合運算混合運算混合運算

參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表國科會補助專題研究計畫成果報告自評表國科會補助專題研究計畫成果報告自評表國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

□ 其他原因說明：

論文：□已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無專利：□已獲得 □申請中 □無

技轉：□已技轉 □洽談中 □無其他：（以 100 字為限）

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以 500 字為限）

成都成都成都

成都 ICIS 研討會研討會研討會(June 23 –June 25, 2010, Chengdu, China) 研討會

在成都國際研討會所發表的內容，為關於使用模糊（Fuzzy）控制與同步式細菌搜尋最佳化（SBFO）演算法，改善比例積分微分（PID）控制器效能。

此次研討會此次研討會此次研討會

此次研討會之學術領域及議題之學術領域及議題之學術領域及議題：之學術領域及議題：：：專題討論 1-

從學術與工業設計角度對於網路與工程方面進行分析及相關系統整合做討論，近年來 DATICS 已被延伸應用於通訊、電腦科學、軟體工程與資訊技術。

(2)電腦科學、軟體工程與資訊技術領域包含探討分散式系統、即時系統、軟體架構與設計、軟體測試與分析、可靠度、程式語言、影像處理、浮水印等技術。

考察心得考察心得考察心得考察心得:

能了解國際學術研究最新發展，有助於日後研究方向之新思維。近年大陸地區對於網路系統研究方面發展迅速，因此，此次考察特別著重於資訊技術等議題，期盼能提供授課學生們更多的新知與研究新方向。

考察照片考察照片考察照片考察照片:

研討會海報成都-望江賓館

望江賓館報到研討會場地

研討會留影研討會留影

本計畫實際貢獻百

備註

論文著作篇

專利已獲得件數 0 0 100% 件

論文著作篇