基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，該算法實(shí)現(xiàn)了全同步調(diào)度、全異步調(diào)度、同步/異步混合調(diào)度以及兼顧應(yīng)急信道的混合調(diào)度，能夠模擬多種型號(hào)衛(wèi)星虛擬信道調(diào)度。該算法把信道調(diào)度劃分為應(yīng)急窗口、同步窗口以及異步窗口等三類窗口，實(shí)現(xiàn)了窗口調(diào)度的順序式以及獨(dú)占式調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)了同步信道調(diào)度的順序式以及獨(dú)占式調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)了異步信道調(diào)度的搶占式以及非搶占式調(diào)度策略，通過參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)這八種調(diào)度策略的切換。
【專利說明】
基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種在高級(jí)在軌系統(tǒng)(A0S，Advanced Orbiting Systems)中廣泛使用 的虛擬信道調(diào)度方法，該方法在航天測(cè)控領(lǐng)域廣泛使用。本發(fā)明所研究的方法主要用于實(shí) 現(xiàn)多種型號(hào)衛(wèi)星虛擬信道調(diào)度算法，以實(shí)現(xiàn)多種型號(hào)衛(wèi)星信道調(diào)度的通用仿真。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國航天技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，航天器各分系統(tǒng)和設(shè)備需要對(duì)不同的應(yīng)用過 程(事件)產(chǎn)生不同格式、不同發(fā)生率和不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)包，從而要求遙測(cè)系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)組 織傳送這些數(shù)據(jù)包的能力，即分包遙測(cè)體制。分包遙測(cè)引入最主要的新概念是"虛擬信道"， 它是一種多信源分時(shí)共享同一物理信道的機(jī)制。與傳統(tǒng)多路時(shí)分制不同的是，傳統(tǒng)多路機(jī) 制是靜態(tài)時(shí)分或者說是事先固定安排的，而虛擬信道是動(dòng)態(tài)時(shí)分機(jī)制，分包遙測(cè)體制不但 可以大大提高遙測(cè)能力和信道利用率，更可以很好地適應(yīng)不同任務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)高柔性和 低成本。
[0003] 在分包遙測(cè)體制中，又可以有分包遙測(cè)和高級(jí)在軌系統(tǒng)(A0S)兩種主要的鏈路協(xié) 議，分包遙測(cè)適應(yīng)于數(shù)據(jù)量不太大、數(shù)據(jù)速率不太高的應(yīng)用場(chǎng)合，A0S是在分包遙測(cè)的基礎(chǔ) 上進(jìn)行了業(yè)務(wù)擴(kuò)充，能在寬的數(shù)據(jù)率范圍和多樣的傳輸要求上對(duì)多路業(yè)務(wù)有更好的適應(yīng) 性。因此，從性能上講，分包體制優(yōu)于PCM體制，A0S體制又優(yōu)于分包遙測(cè)。
[0004] 目前國際上A0S系統(tǒng)正在逐漸成為主流體制，而我國已經(jīng)有多種型號(hào)衛(wèi)星開始采 用A0S體制，而虛擬信道調(diào)度算法是實(shí)現(xiàn)A0S體制的關(guān)鍵內(nèi)容，國內(nèi)外開展了大量的研究。虛 擬信道調(diào)度算法按調(diào)度方式不同可分為全同步調(diào)度算法、全異步調(diào)度算法、同步/異步混合 調(diào)度算法以及兼顧應(yīng)急信道的混合調(diào)度算法，空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)CCSDS建議書中針 對(duì)虛擬信道調(diào)度，推薦了同步與異步相結(jié)合的策略，但由不同廠家研制的衛(wèi)星數(shù)據(jù)特性互 有差異，采用的虛擬信道調(diào)度算法互不相同，目前尚未有一種能夠兼容多種衛(wèi)星虛擬信道 調(diào)度的通用算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種性能最優(yōu)的調(diào)度算法， 能夠模擬多種型號(hào)衛(wèi)星虛擬信道調(diào)度的通用仿真算法。
[0006] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào) 度算法，在調(diào)度開始前，預(yù)先配置好調(diào)度策略表、窗口調(diào)度比率表、同步信道調(diào)度表和異步 信道調(diào)度表，所述方法包括以下步驟： 步驟A、把應(yīng)急調(diào)度、同步調(diào)度和異步調(diào)度納入窗口管理，分別為應(yīng)急窗口、同步窗口和 異步窗口，并采用窗口調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)兼顧應(yīng)急信道的同步/異步混合調(diào)度算法，通過窗口調(diào) 度比率表設(shè)置調(diào)度比率； 步驟B、把同步/異步混合調(diào)度區(qū)分為順序式調(diào)度以及獨(dú)占式調(diào)度，順序式調(diào)度方式下， 采用同步信道和異步信道輪流的方式進(jìn)行，獨(dú)占式調(diào)度方式下，僅當(dāng)同步信道調(diào)度完畢后 再進(jìn)行異步調(diào)度，通過調(diào)度策略表設(shè)置調(diào)度方式； 步驟C、把同步信道調(diào)度區(qū)分為順序式調(diào)度以及獨(dú)占式調(diào)度，順序式調(diào)度方式下，采用 多個(gè)同步信道之間采用輪流的方式進(jìn)行，獨(dú)占式調(diào)度方式下，僅當(dāng)上一個(gè)同步信道調(diào)度完 畢后再調(diào)度下一個(gè)同步信道，通過調(diào)度策略表設(shè)置同步調(diào)度方式，通過同步信道調(diào)度表設(shè) 置同步信道的初始調(diào)度順序； 步驟D、把異步信道調(diào)度區(qū)分為搶占式調(diào)度以及非搶占式調(diào)度，搶占式調(diào)度方式下，優(yōu) 先級(jí)高的異步信道將搶先調(diào)度，即使當(dāng)前的異步信道數(shù)據(jù)未發(fā)送完畢。搶占式調(diào)度方式下， 優(yōu)先級(jí)高的異步信道當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前的異步信道數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢后再搶占信道，通過調(diào)度 策略表設(shè)置異步調(diào)度方式，通過異步信道調(diào)度表設(shè)置異步信道的初始調(diào)度順序。
[0007] 優(yōu)選地，在步驟A中，窗口調(diào)度比率表中包括應(yīng)急窗口、同步窗口和異步窗口，通過 配置三個(gè)窗口的比例系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)全同步調(diào)度、全異步調(diào)度以及同步/異步混合調(diào)度；當(dāng)應(yīng) 急窗口 =0、同步窗口 =1、異步窗口 =0時(shí)，實(shí)現(xiàn)全同步調(diào)度；當(dāng)應(yīng)急窗口 =0、同步窗口 =0、異步 窗口 =1時(shí)，實(shí)現(xiàn)全異步調(diào)度；當(dāng)應(yīng)急窗口 =0、同步窗口辛0、異步窗口辛0時(shí)，實(shí)現(xiàn)同步/異步 混合調(diào)度；當(dāng)應(yīng)急窗口辛0、同步窗口辛0、異步窗口辛0時(shí)，實(shí)現(xiàn)兼容應(yīng)急信道的同步/異步 混合調(diào)度。
[0008] 優(yōu)選地，在步驟B中，通過配置調(diào)度策略表中的窗口調(diào)度對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略，可實(shí)現(xiàn) 同步信道和異步信道之間的順序式調(diào)度或獨(dú)占式調(diào)度，當(dāng)調(diào)度策略值為1時(shí)實(shí)現(xiàn)順序式調(diào) 度，填〇時(shí)實(shí)現(xiàn)獨(dú)占式調(diào)度。
[0009] 優(yōu)選地，在步驟C中，通過配置調(diào)度策略表中的同步調(diào)度對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略，可實(shí)現(xiàn) 同步信道的順序式調(diào)度或獨(dú)占式調(diào)度，當(dāng)調(diào)度策略值為1時(shí)實(shí)現(xiàn)順序式調(diào)度，填〇時(shí)實(shí)現(xiàn)獨(dú) 占式調(diào)度； 優(yōu)選地，在步驟C中，通過配置同步信道調(diào)度表設(shè)置同步信道的初始調(diào)度順序以及初始 輪轉(zhuǎn)次數(shù)。其中"初始輪轉(zhuǎn)次數(shù)"（Ni)計(jì)算方法為： 把虛擬信道VS1~VSm按照傳輸周期Tl~Tm從小到大排序，即TKT2彡……彡Tm，假設(shè)遙 測(cè)幀周期為T，Ti為T的整數(shù)倍，計(jì)算虛擬信道輪轉(zhuǎn)次數(shù)Ni (1彡i彡m) : Ni=Tm/Ti，有N1彡N2 ^......多Nm，且Nm=l;如果Ni中存在非整數(shù)，把Ni中所有數(shù)據(jù)乘以一個(gè)系數(shù)，歸整為整數(shù)。
[0010] 優(yōu)選地，在步驟D中，通過配置調(diào)度策略表中的異步調(diào)度對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略，可實(shí)現(xiàn) 異步信道的搶占式調(diào)度或非搶占式調(diào)度，當(dāng)調(diào)度策略值為1時(shí)實(shí)現(xiàn)搶占式調(diào)度，填〇時(shí)實(shí)現(xiàn) 非搶占式調(diào)度。
[0011] 優(yōu)選地，在步驟D中，通過配置異步信道調(diào)度表設(shè)置異步信道的初始調(diào)度順序以及 初始傳輸幀數(shù)，其中"初始傳輸幀數(shù)"（Si )計(jì)算方法為： 把虛擬信道VA1~VAn按照初始優(yōu)先級(jí)P1~Pn從大到小排序，即P1彡P(guān)2彡……彡P(guān)n，假設(shè) 遙測(cè)幀周期為T，虛擬信道占用的傳輸時(shí)間分別為T1~Τη。計(jì)算虛擬信道傳輸幀數(shù) n)：Si=Ti/T〇
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1、基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，能夠模擬多種型號(hào)衛(wèi)星虛擬信道調(diào)度算 法，實(shí)現(xiàn)了全同步調(diào)度算法、全異步調(diào)度算法、同步/異步混合調(diào)度算法以及兼顧應(yīng)急信道 的混合調(diào)度算法，滿足多種型號(hào)衛(wèi)星虛擬信道仿真需求。
[0013] 2、本發(fā)明具有8種可選的調(diào)度模式，可應(yīng)用于虛擬信道的實(shí)際調(diào)度任務(wù)，其中窗口 調(diào)度實(shí)現(xiàn)了順序式調(diào)度/獨(dú)占式調(diào)度策略，同步信道調(diào)度實(shí)現(xiàn)了順序式/獨(dú)占式調(diào)度策略， 異步信道調(diào)度實(shí)現(xiàn)了搶占式調(diào)度/非搶占式調(diào)度策略。
[0014] 3、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了兼顧應(yīng)急信道的同步/異步混合調(diào)度，該調(diào)度算法與傳統(tǒng)同步/異 步混合調(diào)度算法相比，能夠滿足某些緊迫度和重要性在所有同步和異步數(shù)據(jù)之上的數(shù)據(jù)及 時(shí)發(fā)出的要求，克服了傳統(tǒng)算法當(dāng)輪到同步虛擬信道傳輸時(shí)，可能存在同步數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備完 畢，而發(fā)送填充數(shù)據(jù)的情況，提高了信道利用率。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明所述的獲取同步虛擬信道函數(shù)GetSyncVC流程圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明所述的獲取異步虛擬信道函數(shù)GetAsynVC流程圖。
[0017] 圖3是本發(fā)明所述的獲取動(dòng)態(tài)窗口函數(shù)GetDynamicW流程圖。
[0018] 圖4是本發(fā)明所述的基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020] 圖1是本發(fā)明所述的獲取同步虛擬信道函數(shù)GetSyncVC流程圖，圖中注（1)表示在 順序式輪轉(zhuǎn)調(diào)度模式下，當(dāng)搜索到最后一個(gè)信道且未發(fā)現(xiàn)有需要調(diào)度的信道時(shí)，需要返回 調(diào)度表的頭部重新進(jìn)行一次搜索，以防止本次調(diào)度輪空;注@表示在順序式輪轉(zhuǎn)調(diào)度模式 下，下一次調(diào)度下一個(gè)信道;而在獨(dú)占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度模式下，當(dāng)本信道調(diào)度完畢后，下一次才 調(diào)度下一個(gè)信道。函數(shù)原型為int GetSyncVC( int *Ci，int η，int &nNextVC，B00L bSeq)， 其中其中Ci[]為信道i剩余調(diào)度次數(shù)(初始化為Ni[])，n為同步信道個(gè)數(shù)，nNextVC為下一次 可能被調(diào)度的虛擬信道(初始化為〇)，bSeq為TRUE表示順序式輪轉(zhuǎn)調(diào)度，bSeq為FALSE表示 獨(dú)占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度，返回值表示當(dāng)前被調(diào)度的虛擬信道(-1表示本次調(diào)度結(jié)束）。
[0021 ]圖2是本發(fā)明所述的獲取異步虛擬信道函數(shù)GetAsynVC流程圖，圖中注CD表示在搶 占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度模式下，高優(yōu)先級(jí)的信道均優(yōu)先調(diào)度，即時(shí)當(dāng)前信道數(shù)據(jù)未調(diào)用完畢，也從 信道〇開始調(diào)度(算法開始前，已經(jīng)按照優(yōu)先級(jí)從高到低排序）;注②表示當(dāng)該信道調(diào)度完畢 后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒標(biāo)志置為FALSE。且在非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度模式下，當(dāng)某個(gè)信道調(diào)度完畢 后，才返回調(diào)度表頭重新進(jìn)行調(diào)度。函數(shù)原型為int GetAsynVC(int *Ci，int *Ri，int η, int &nNextVC，B00L bPreemptive)，其中Ci[]為信道i剩余調(diào)度次數(shù)(初始化為Si[ ])，Ri[] 為信道i就緒標(biāo)志，n為異步信道個(gè)數(shù)，nNextVC為下一次可能被調(diào)度的虛擬信道(初始化為 0)，bPreemptive為TRUE表示搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度，bPreemptive為FALSE表示非搶占式優(yōu)先級(jí) 調(diào)度，返回值表示當(dāng)前被調(diào)度的虛擬信道(-1表示本次調(diào)度結(jié)束）。
[0022]圖3是本發(fā)明所述的獲取動(dòng)態(tài)窗口函數(shù)GetDynamicW流程圖，圖中注①表示應(yīng)急窗 口調(diào)度完成后，以后僅在同步窗口和異步窗口之間調(diào)度，因此起始為1。函數(shù)原型為int GetDynamicW(int Ci[3]，int &nNextVC，B00L bSeq)，其中Ci[]為動(dòng)態(tài)窗口 i剩余調(diào)度次數(shù) (初始化為{E，S，A})，nNextVC為下一次可能被調(diào)度的窗口（初始化為0)，bSeq為TRUE表示順 序式輪轉(zhuǎn)調(diào)度，bSeq為FALSE表示獨(dú)占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度，返回值表示當(dāng)前被調(diào)度的虛擬窗口（-1 表示本次調(diào)度結(jié)束，〇表示應(yīng)急窗口有效，1表示同步窗口有效，2表示異步窗口有效）。
[0023] 圖4是本發(fā)明所述的基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法流程圖，算法使用了 圖1所示的獲取動(dòng)態(tài)窗口函數(shù)GetDynamicW()、圖2所示的獲取同步虛擬信道函數(shù)GetSyncVC ()以及圖3所示的獲取異步虛擬信道函數(shù)GetAsynVC()。
[0024] 本實(shí)施例中的一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，所述虛擬信道調(diào)度算 法可分為全同步調(diào)度算法、全異步調(diào)度算法、同步/異步混合調(diào)度算法以及基于動(dòng)態(tài)窗口的 通用調(diào)度算法，所述方法包括以下步驟： 步驟A、實(shí)現(xiàn)全同步調(diào)度算法。設(shè)虛擬信道VC1~VCn為同步信道，傳輸周期分別為T1~Tn， 且Τ1<Τ2<……<Τη，遙測(cè)幀周期為Τ，顯然Ti應(yīng)當(dāng)為Τ的整數(shù)倍。設(shè)計(jì)了時(shí)間輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 實(shí)現(xiàn)虛擬信道的同步調(diào)度，時(shí)間片的長(zhǎng)度選擇為一個(gè)遙測(cè)幀周期T。按照調(diào)度采用的策略不 同，算法可分為兩種類型，即獨(dú)占式輪轉(zhuǎn)算法以及順序式輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，算法描述如下： (1) 根據(jù)虛擬信道傳輸周期和遙測(cè)幀周期，計(jì)算虛擬信道輪轉(zhuǎn)次數(shù)Ni(l<i<n):Ni = Tn/Ti。顯然有N1多N2多……多Nn，且Nn=l。如果Ni中存在非整數(shù)，把Ni中所有數(shù)據(jù)乘以一個(gè) 系數(shù)，歸整為整數(shù)。
[0025] (2)系統(tǒng)維護(hù)一張?zhí)摂M信道調(diào)度表，該表采用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，如表1所示，"序號(hào)"表示對(duì) 信道的調(diào)度順序，"發(fā)送計(jì)數(shù)"表示本輪周期內(nèi)該信道還剩余的調(diào)度次數(shù)，初始化時(shí)"發(fā)送計(jì) 數(shù)" Ci被設(shè)置為Ni。
[0026] 表1時(shí)間輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中的虛擬信道調(diào)度表
(3)獨(dú)占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中，當(dāng)前信道數(shù)據(jù)均調(diào)度完畢后，再調(diào)度下一個(gè)信道數(shù)據(jù)。即 當(dāng)調(diào)度時(shí)機(jī)到來時(shí)，系統(tǒng)按照如下步驟搜索虛擬信道調(diào)度表： (2) 系統(tǒng)依次從前往后搜索。如果Ci大于0,則調(diào)度虛擬信道i，對(duì)應(yīng)的"發(fā)送計(jì)數(shù)"Ci減 1，在接下來的Ni-Ι個(gè)周期內(nèi)，均調(diào)度信道i，直至Ci計(jì)數(shù)值為0,此時(shí)調(diào)度下一個(gè)信道i+Ι;如 果Ci為0,則該虛擬信道不參與調(diào)度。
[0027] 當(dāng)最后一個(gè)信道η調(diào)度完畢后，則所有虛擬信道的"發(fā)送計(jì)數(shù)"Ci恢復(fù)為初始值 Ni，重復(fù)步驟①，直至系統(tǒng)退出。
[0028] (4)順序式輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法與獨(dú)占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法略有不同，當(dāng)前信道不是一次性 調(diào)度完畢，而是僅調(diào)度1次，下一次調(diào)度下一個(gè)信道數(shù)據(jù)。即當(dāng)調(diào)度時(shí)機(jī)到來時(shí)，系統(tǒng)按照如 下步驟搜索虛擬信道調(diào)度表： ①系統(tǒng)依次從前往后搜索。如果Ci大于0,則調(diào)度虛擬信道i，對(duì)應(yīng)的"發(fā)送計(jì)數(shù)"Ci減 1，下一次調(diào)度虛擬信道i+Ι;如果Ci為0，則該虛擬信道不參與調(diào)度，直接調(diào)度虛擬信道i+Ι。
[0029] (|)當(dāng)最后一個(gè)信道η被調(diào)度時(shí)，返回調(diào)度表起始處，重復(fù)步驟0)，直至所有信道均 被調(diào)度完畢，即Ci均為0，則所有虛擬信道的"發(fā)送計(jì)數(shù)" Ci恢復(fù)為初始值Ni，重復(fù)步驟(Β，直 至系統(tǒng)退出。
[0030]設(shè)計(jì)了獲取同步虛擬信道函數(shù)int GetSyncVC( int *Ci，int η，int &nNextVC, BOOL bSeq)實(shí)現(xiàn)該算法，函數(shù)流程圖如圖1所示。假設(shè)有4個(gè)同步信道VC1、VC2、VC3、VC4^ 度周期分別為28、43、88、168，幀周期為1 8，那么輪轉(zhuǎn)次數(shù)分別為8、4、2、1。順序式同步調(diào)度 和獨(dú)占式同步調(diào)度的虛擬信道如表2所示。
[0031]表2順序式同步調(diào)度和獨(dú)占式同步調(diào)度順序
' 步驟B、實(shí)現(xiàn)全異步\周度算法。設(shè)虛擬信道VC1~VCn為異步信道，傳輸時(shí)間分別為Th Τη，優(yōu)先級(jí)依次為P1~Pn，顯然P1多P2多……多Pn。設(shè)計(jì)了非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法和搶占 式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)虛擬信道的異步調(diào)度。優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法描述如下： (1) 根據(jù)虛擬信道傳輸周期和遙測(cè)幀周期，計(jì)算虛擬信道傳輸幀數(shù)Si(l<i<n):Si = Ti/T，且Si為整數(shù)。
[0032] (2)系統(tǒng)維護(hù)一張?zhí)摂M信道調(diào)度表虛擬信道調(diào)度表，該表采用鏈表實(shí)現(xiàn)，如下表所 示，調(diào)度表按照信道優(yōu)先級(jí)從高到低排列，"序號(hào)"表示對(duì)信道的調(diào)度順序，"發(fā)送計(jì)數(shù)" Ci表 示當(dāng)調(diào)度到該信道時(shí)，需要占用的時(shí)間片(為Ci個(gè)幀周期），且Ci被初始化為Si，初始化時(shí)信 道調(diào)度表如表3所示。
[0033]表3優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法中的虛擬信道調(diào)度表
(3)非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法中，系統(tǒng)按照如下步驟搜索虛擬信道調(diào)度表： (2) 判斷VC1信道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"是否為真，如果準(zhǔn)備就緒，那么在接下來的S1個(gè)周期 內(nèi)，均發(fā)送VC1的數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后，"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"設(shè)置為否，令i=2，轉(zhuǎn)步驟@ ;如果VC1信 道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"為否，令i=2，轉(zhuǎn)步驟(|3。
[0034] (|)判斷VCi信道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"是否為真，如果準(zhǔn)備就緒，那么在接下來的Si個(gè)周 期內(nèi)，均發(fā)送VCi的數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后，"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"設(shè)置為否。如果VCi信道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo) 志"為否，令i++，如果i〈=n，重復(fù)步驟(|)，否則轉(zhuǎn)步驟0。
[0035] (4)搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法與非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法略有不同，即低優(yōu)先級(jí)信 道數(shù)據(jù)占用信道時(shí)，高優(yōu)先級(jí)信道數(shù)據(jù)可以搶占其信道，概述如下： 0)當(dāng)調(diào)度時(shí)機(jī)到來時(shí)，判斷VC1信道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"是否為真，如果準(zhǔn)備就緒，那么在 接下來的S1個(gè)周期內(nèi)，均發(fā)送VC1的數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后，"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"設(shè)置為否，令i=2,轉(zhuǎn) 步驟@ ;如果VC1信道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"為否，令i=2，轉(zhuǎn)步驟@。
[0036] @當(dāng)調(diào)度時(shí)機(jī)到來時(shí)，判斷VCi信道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"是否為真，如果準(zhǔn)備就緒，那 么發(fā)送一幀VCi信道的數(shù)據(jù)，并令Ci減1(如果Ci等于0,設(shè)置VCi的"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"為否），并 轉(zhuǎn)步驟(3);如果VCi信道"數(shù)據(jù)就緒標(biāo)志"為否，令i++，如果i〈=n，判斷下一個(gè)VCi信道，否則 轉(zhuǎn)步驟Φ。
[0037] 設(shè)計(jì)了獲取異步虛擬信道函數(shù)int GetAsynVC( int *Ci，int *Ri，int η，int & nNextVC，B00L bPreemptive)實(shí)現(xiàn)該算法，函數(shù)流程圖如圖2所示。假設(shè)有4個(gè)異步信道VC1、 VC2、VC3、VC4，傳輸時(shí)間分別為8s、4s、2s、1 s，幀周期為1 s，那么傳輸幀數(shù)分別為8、4、2、1，優(yōu) 先級(jí)分別為4、3、2、1，各信道數(shù)據(jù)均準(zhǔn)備完畢。搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度和非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度過 程中，搜索的信道如表4所示。
[0038] 表4搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度和非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度中搜索的信道
步驟C、實(shí)現(xiàn)同步/異步混合調(diào)度算法。設(shè)虛擬信道VS1~VSm為同步信道(統(tǒng)稱為VS，即同 步窗口），VA1~VAn為異步信道(統(tǒng)稱為VA，即異步窗口），當(dāng)同步信道與異步信道占用物理信 道的比率固定時(shí)(假設(shè)VS:VA的比例為S:A，S和A均為整數(shù)）。設(shè)計(jì)了固定比率同步/異步混合 調(diào)度算法，按照調(diào)度采用的策略不同，算法可分為兩種類型，即獨(dú)占式混合算法以及順序式 混合算法，算法描述如下： (1) 設(shè)計(jì)了如表5所示的同步/異步混合調(diào)度表，"序號(hào)"表示對(duì)窗□的調(diào)度順序，"發(fā)送 計(jì)數(shù)"表示本輪周期內(nèi)該信道還剩余的調(diào)度次數(shù)，初始化為S和A。
[0039] 表5固定比率同步/異步混合調(diào)度表_^^
(2) 獨(dú)占式混合算法中，首先調(diào)度VS窗口，即采用全同步調(diào)度算法調(diào)度VS1~VSm，調(diào)度S 個(gè)周期以后，在接下來的A個(gè)周期內(nèi)，調(diào)度VA窗口，即采用全異步調(diào)度算法調(diào)度VA1~VAm。共 調(diào)度(S+A)個(gè)周期后，一次混合調(diào)度完畢后，重復(fù)步驟(2)，直至系統(tǒng)退出。
[0040] (3)順序式混合算法中，依次調(diào)度VS窗口、VA窗口、VS窗口、VA窗口。即采用全同步 調(diào)度算法調(diào)度VS1~VSm，調(diào)度1個(gè)周期以后，在接下來的1個(gè)周期內(nèi)，采用全異步調(diào)度算法調(diào) 度VA1~VAm，然后調(diào)度VS1~VSm、VAl~VAm。共調(diào)度(S+A)個(gè)周期以后，一次混合調(diào)度完畢，重復(fù) 步驟(3)，直至系統(tǒng)退出。
[0041] 固定比率同步/異步混合調(diào)度算法采用了兩級(jí)調(diào)度機(jī)制，第一級(jí)在同步窗口和異 步窗口之間調(diào)度，第二級(jí)采用全同步或全異步調(diào)度。顯然，混合調(diào)度算法根據(jù)采用的調(diào)度方 式不同可分為8種調(diào)度模式，如表6所示。
[0042] 表6混合調(diào)度算法的多種調(diào)度模式
假設(shè)有4個(gè)同步信道￥3(：1、￥302、￥303、￥304，調(diào)度周期分別為28、48、88、168，幀周期為 Is，那么輪轉(zhuǎn)次數(shù)分別為8、4、2、1;假設(shè)有4個(gè)異步信道VAC1、VAC2、VAC3、VAC4，傳輸時(shí)間分 別為8s、4s、2s、ls，幀周期為ls，那么傳輸幀數(shù)分別為8、4、2、1，優(yōu)先級(jí)分別為4、3、2、1，各信 道數(shù)據(jù)均準(zhǔn)備完畢；同步信道與異步信道比率采用16:16,即R=S=16,那么順序式混合調(diào)度 和獨(dú)占式混合調(diào)度的虛擬信道如表7所示。在順序式混合調(diào)度模式下，第31次和第32次調(diào)度 輪空，在順序式混合調(diào)度模式下，第16次和第32次調(diào)度輪空。
[0043] 表7固定比率混合模式下，虛擬信道調(diào)度順序表

注:表中以順序式同步調(diào)度以及搶占式異步調(diào)度為例。
[0044] 設(shè)(^[] = {3,4}，11=2，11恥1七1^￥〇=0，&1^表示順序式混合打1?1^)調(diào)度還是獨(dú)占式 混合(FALSE)，那么采用同步虛擬信道函數(shù)GetSyncVCO可實(shí)現(xiàn)第一級(jí)調(diào)度，即： int nMixVc= GetSyncVC(Ci,2, nNextMixVc, bMix); 返回值nMixVC為0,表示調(diào)度同步信道;nMixVC為1，表示調(diào)度異步信道。
[0045] 步驟D、實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)態(tài)窗口的通用調(diào)度算法。該算法既滿足同步數(shù)據(jù)固定時(shí)隙要 求，又能適應(yīng)異步數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整要求，還能滿足極少數(shù)應(yīng)急數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送要求，并盡量減 少信道資源浪費(fèi)。算法描述如下： (1) 設(shè)計(jì)了如表8所示的混合調(diào)度表，相比固定比率的混合調(diào)度表，增加了表示應(yīng)急窗 口 VE，初始化時(shí)，3者比率為E: S: A。
[0046] 表8基于動(dòng)態(tài)窗口的混合調(diào)度表
(2) 設(shè)計(jì)了獲取動(dòng)態(tài)窗口函數(shù)int GetDynamicW(int Ci[3]，int &nNextVC，B00L bSeq)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)窗口調(diào)度，算法流程圖如圖3所不。其中： ① Ci []為動(dòng)態(tài)窗口 i剩余調(diào)度次數(shù)(初始化為{E，S，A}); ② nNextVC為下一次可能被調(diào)度的窗口（初始化為0); ③ bSeq為TRUE表示順序式輪轉(zhuǎn)調(diào)度，bSeq為FALSE表示獨(dú)占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度； ?返回值表示當(dāng)前被調(diào)度的虛擬窗口（-1表示本次調(diào)度結(jié)束，〇表示應(yīng)急窗口有效，1 表示同步窗口有效，2表示異步窗口有效）。
[0047] (3)在獲取動(dòng)態(tài)窗口函數(shù)GetDynamicWO、獲取同步虛擬信道函數(shù)GetSyncVCO、獲 取異步虛擬信道函數(shù)GetAsynVCX )基礎(chǔ)上，易于實(shí)現(xiàn)基于動(dòng)態(tài)窗口的混合調(diào)度算法，算法流 程圖如圖4所示，算法描述如下： 0調(diào)用動(dòng)態(tài)窗口函數(shù)GetDynamicWO獲取當(dāng)前被調(diào)度的窗口，應(yīng)急窗口、同步窗口還 是異步窗口； ?:如果是應(yīng)急窗口，那么發(fā)送應(yīng)急信道數(shù)據(jù)，本次調(diào)度結(jié)束； @如果是同步窗口且同步信道有數(shù)據(jù)，那么調(diào)用同步虛擬信道函數(shù)GetSyncVCO獲取 當(dāng)前需要調(diào)度的同步虛擬信道。如果獲取同步信道數(shù)據(jù)成功，那么發(fā)送同步信道數(shù)據(jù)，本次 調(diào)度結(jié)束，否則轉(zhuǎn) ?如果是同步窗口，但同步信道無數(shù)據(jù)，那么轉(zhuǎn)⑤。
[0048] 辱如果是異步窗口且異步窗口有數(shù)據(jù)，或者是同步窗口但同步信道無數(shù)據(jù)且異步 窗口有數(shù)據(jù)，那么調(diào)用異步虛擬信道函數(shù)GetAsynVCO獲取當(dāng)前需要調(diào)度的異步虛擬信道。 如果獲取異步信道數(shù)據(jù)成功，那么發(fā)送異步信道數(shù)據(jù)，本次調(diào)度結(jié)束。
[0049] 下面以數(shù)據(jù)庫為例，描述本發(fā)明的使用方法，采用配置文件配置參數(shù)的方法可參 考執(zhí)行。設(shè)計(jì)了《調(diào)度策略表》、《窗口調(diào)度信息表》、《同步信道調(diào)度表》、《異步信道調(diào)度表》， 其中窗口調(diào)度比率設(shè)為E:S:A，通過配置可模擬多種調(diào)度策略。
[0050] 表9《調(diào)度策略表》
表10《窗口調(diào)度比率表》

實(shí)施方式一:全同步調(diào)度，包括順序式同步調(diào)度以及獨(dú)占式同步調(diào)度。
[0051] 步驟A、配置《調(diào)度策略表》中的第2行"同步調(diào)度"，如表9所示，如果同步調(diào)度采取 的策略為順序式，那么"調(diào)度策略"填1，否則填〇; 步驟B、配置《窗口調(diào)度比率表》，如表10所示，其中E=0，S=1，A=0，即僅保留同步窗口； 步驟C、配置《同步信道調(diào)度表》，如表11所示，m為信道個(gè)數(shù)，其中"初始輪轉(zhuǎn)次數(shù)"（Ni) 計(jì)算方法如下:把虛擬信道VS 1~VSm按照傳輸周期T1 ~Tm從小到大排序，即TKT2彡……彡 Tm，假設(shè)遙測(cè)幀周期為T，顯然Ti應(yīng)當(dāng)為T的整數(shù)倍。計(jì)算虛擬信道輪轉(zhuǎn)次數(shù)Ni(l$i彡m):Ni =Tm/Ti。顯然有N1彡N2彡……彡Nm，且Nm=l。如果Ni中存在非整數(shù)，把Ni中所有數(shù)據(jù)乘以一 個(gè)系數(shù)，歸整為整數(shù)。
[0052] 步驟D、采用如圖1所示的同步調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)同步信道調(diào)度。當(dāng)某個(gè)信道的調(diào)度次 數(shù)Ci[]為0時(shí)，重新設(shè)置該信道的輪轉(zhuǎn)次數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)比率的同步信道調(diào)度。
[0053]實(shí)施方式二:全異步調(diào)度，包括搶占式異步調(diào)度以及搶占式異步式異步調(diào)度。
[0054] 步驟A、配置《調(diào)度策略表》中的第3行"異步調(diào)度"，如表9所示，如果異步調(diào)度采取 的策略為搶占式，那么"調(diào)度策略"填1，否則填〇; 步驟B、配置《窗口調(diào)度比率表》，如表10所示，其中E=0，S=0，A=1，即僅保留異步窗口； 步驟C、配置《異步信道調(diào)度表》，如表11所示，η為信道個(gè)數(shù)，其中"初始傳輸幀數(shù)"（Si) 計(jì)算方法如下:把虛擬信道VA1~VAn按照初始優(yōu)先級(jí)P1~Pn從大到小排序，即P1多P2多…… 多Pn，假設(shè)遙測(cè)幀周期為T，虛擬信道占用的傳輸時(shí)間分別為T1~Τη。計(jì)算虛擬信道傳輸幀數(shù) Si(l彡i彡n):Si=Ti/T〇
[0055] 步驟D、采用如圖2所示的異步調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)異步信道調(diào)度。當(dāng)某個(gè)信道的調(diào)度次 數(shù)Ci[]為0時(shí)，重新設(shè)置該信道的優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的異步信道調(diào)度。
[0056]實(shí)施方式三:同步/異步混合調(diào)度。
[0057]步驟A、配置《調(diào)度策略表》，如表9所示。第1行"窗口調(diào)度"，如果窗口調(diào)度采取的策 略為順序式，那么"調(diào)度策略"填1，否則填〇;第2行"同步調(diào)度"，如果同步調(diào)度采取的策略為 順序式，那么"調(diào)度策略"填1，否則填0;第3行"異步調(diào)度"，如果異步調(diào)度采取的策略為搶占 式，那么"調(diào)度策略"填1，否則填〇; 步驟B、配置《窗口調(diào)度比率表》，如表10所示，其中E=0，S和A根據(jù)同步/異步調(diào)度的比率 設(shè)置； 步驟C、按照實(shí)施方式一的步驟C配置《同步信道調(diào)度表》； 步驟D、按照實(shí)施方式二的步驟C配置《異步信道調(diào)度表》； 步驟E、采用如圖4所示的基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)同步/異步混合調(diào)度。 當(dāng)同步信道或異步信道調(diào)度完畢后，重新設(shè)置該信道的比率，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)比率的同步/異 步調(diào)度。
[0058]實(shí)施方式四：兼顧應(yīng)急信道的同步/異步調(diào)度。
[0059]步驟A、同實(shí)施方式三的步驟A; 步驟B、配置《窗口調(diào)度比率表》，如表10所示，其中E=1，S和A根據(jù)同步/異步調(diào)度的比率 設(shè)置； 步驟C、按照實(shí)施方式一的步驟C配置《同步信道調(diào)度表》； 步驟D、按照實(shí)施方式二的步驟C配置《異步信道調(diào)度表》； 步驟E、采用如圖4所示的基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)兼顧應(yīng)急信道的同 步/異步調(diào)度。
[0060]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換 方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，其特征在于在調(diào)度開始前，預(yù)先配置 好調(diào)度策略表、窗口調(diào)度比率表、同步信道調(diào)度表和異步信道調(diào)度表，所述方法包括以下步 驟： 步驟A、把應(yīng)急調(diào)度、同步調(diào)度和異步調(diào)度納入窗口管理，分別為應(yīng)急窗口、同步窗口和 異步窗口，并采用窗口調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)兼顧應(yīng)急信道的同步/異步混合調(diào)度算法，通過窗口調(diào) 度比率表設(shè)置調(diào)度比率； 步驟B、把同步/異步混合調(diào)度區(qū)分為順序式調(diào)度以及獨(dú)占式調(diào)度，順序式調(diào)度方式下， 采用同步信道和異步信道輪流的方式進(jìn)行，獨(dú)占式調(diào)度方式下，僅當(dāng)同步信道調(diào)度完畢后 再進(jìn)行異步調(diào)度，通過調(diào)度策略表設(shè)置調(diào)度方式； 步驟C、把同步信道調(diào)度區(qū)分為順序式調(diào)度以及獨(dú)占式調(diào)度，順序式調(diào)度方式下，采用 多個(gè)同步信道之間采用輪流的方式進(jìn)行，獨(dú)占式調(diào)度方式下，僅當(dāng)上一個(gè)同步信道調(diào)度完 畢后再調(diào)度下一個(gè)同步信道，通過調(diào)度策略表設(shè)置同步調(diào)度方式，通過同步信道調(diào)度表設(shè) 置同步信道的初始調(diào)度順序； 步驟D、把異步信道調(diào)度區(qū)分為搶占式調(diào)度以及非搶占式調(diào)度，搶占式調(diào)度方式下，優(yōu) 先級(jí)高的異步信道將搶先調(diào)度，即使當(dāng)前的異步信道數(shù)據(jù)未發(fā)送完畢，搶占式調(diào)度方式下， 優(yōu)先級(jí)高的異步信道當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前的異步信道數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢后再搶占信道，通過調(diào)度 策略表設(shè)置異步調(diào)度方式，通過異步信道調(diào)度表設(shè)置異步信道的初始調(diào)度順序。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，其特征在于： 在步驟A中，窗口調(diào)度比率表中包括應(yīng)急窗口、同步窗口和異步窗口，通過配置三個(gè)窗 口的比例系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)全同步調(diào)度、全異步調(diào)度以及同步/異步混合調(diào)度；當(dāng)應(yīng)急窗口 =0、同 步窗口 =1、異步窗口 =0時(shí)，實(shí)現(xiàn)全同步調(diào)度；當(dāng)應(yīng)急窗口 =0、同步窗口 =0、異步窗口 =1時(shí)，實(shí) 現(xiàn)全異步調(diào)度；當(dāng)應(yīng)急窗口 =〇、同步窗口辛〇、異步窗口辛〇時(shí)，實(shí)現(xiàn)同步/異步混合調(diào)度；當(dāng) 應(yīng)急窗口辛0、同步窗口辛0、異步窗口辛0時(shí)，實(shí)現(xiàn)兼容應(yīng)急信道的同步/異步混合調(diào)度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，其特征在于： 在步驟B中，通過配置調(diào)度策略表中的窗口調(diào)度對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略，可實(shí)現(xiàn)同步信道和異 步信道之間的順序式調(diào)度或獨(dú)占式調(diào)度，當(dāng)調(diào)度策略值為1時(shí)實(shí)現(xiàn)順序式調(diào)度，填0時(shí)實(shí)現(xiàn) 獨(dú)占式調(diào)度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，其特征在于： 在步驟C中，通過配置調(diào)度策略表中的同步調(diào)度對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略，可實(shí)現(xiàn)同步信道的順 序式調(diào)度或獨(dú)占式調(diào)度，當(dāng)調(diào)度策略值為1時(shí)實(shí)現(xiàn)順序式調(diào)度，填〇時(shí)實(shí)現(xiàn)獨(dú)占式調(diào)度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，其特征在于： 在步驟C中，通過配置同步信道調(diào)度表設(shè)置同步信道的初始調(diào)度順序以及初始輪轉(zhuǎn)次 數(shù)，其中"初始輪轉(zhuǎn)次數(shù)"（Ni)計(jì)算方法為： 把虛擬信道VS1~VSm按照傳輸周期TI~Tm從小到大排序，即T1彡T2彡……彡Tm，假設(shè)遙 測(cè)幀周期為T，Ti為T的整數(shù)倍，計(jì)算虛擬信道輪轉(zhuǎn)次數(shù)Ni (1彡i彡m) : Ni=Tm/Ti，有Nl彡N2 ^ 多Nm，且Nm=I;如果Ni中存在非整數(shù)，把Ni中所有數(shù)據(jù)乘以一個(gè)系數(shù)，歸整為整數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，其特征在于： 在步驟D中，通過配置調(diào)度策略表中的異步調(diào)度對(duì)應(yīng)的調(diào)度策略，可實(shí)現(xiàn)異步信道的搶 占式調(diào)度或非搶占式調(diào)度，當(dāng)調(diào)度策略值為1時(shí)實(shí)現(xiàn)搶占式調(diào)度，填〇時(shí)實(shí)現(xiàn)非搶占式調(diào)度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動(dòng)態(tài)窗口的虛擬信道通用調(diào)度算法，其特征在于： 在步驟D中，通過配置異步信道調(diào)度表設(shè)置異步信道的初始調(diào)度順序以及初始傳輸幀 數(shù)，其中"初始傳輸幀數(shù)"（Si )計(jì)算方法為： 把虛擬信道VAl~VAn按照初始優(yōu)先級(jí)Pl~Pn從大到小排序，即Pl彡P(guān)2彡……彡P(guān)n，假設(shè) 遙測(cè)幀周期為T，虛擬信道占用的傳輸時(shí)間分別為Tl~Τη。計(jì)算虛擬信道傳輸幀數(shù) n)：Si=Ti/T〇
【文檔編號(hào)】H04B17/391GK105933083SQ201510739324
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日
【發(fā)明人】饒愛水, 李永剛, 周錦標(biāo), 張龍, 胡健, 李清梅, 汪毅, 王振平, 裴澍煒, 胡上成
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍63680部隊(duì)