專利名稱：一種aos的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，具體涉及一種高級在軌系統(tǒng)(AOS)的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
虛擬信道(VC)是建立在一個物理信道上的多個并行的“虛擬”通路，利用虛擬信道機制，一個物理信道可以被多個不同業(yè)務(wù)的用戶共享。各個虛擬信道中的數(shù)據(jù)單元被封裝到高級在軌系統(tǒng)(AOS)傳輸幀的數(shù)據(jù)域。利用差錯控制處理將AOS上多個虛擬信道的傳輸幀同步地裝入一個信道存取數(shù)據(jù)單元(CADU)中，形成連續(xù)并鄰接的CADU數(shù)據(jù)流，通過物理信道傳輸出去。在對AOS上多個虛擬信道的傳輸幀進行調(diào)度的過程中，最簡單的調(diào)度策略是靜態(tài) 周期輪轉(zhuǎn)的調(diào)度策略。同傳統(tǒng)的時分制非常類似，它的主要特點是各虛擬信道的傳輸幀輸出具有等時性，其優(yōu)點是星上實現(xiàn)簡單，但這種方法對突發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸效率較低，不能適應(yīng)星上數(shù)據(jù)源的動態(tài)變化，比如當(dāng)星上突發(fā)故障而產(chǎn)生大量診斷數(shù)據(jù)時，這些數(shù)據(jù)是地面關(guān)心的，占用某個或某些虛擬信道傳輸，地面通常希望能盡快而且完整地傳回，此時靜態(tài)周期輪轉(zhuǎn)的調(diào)度策略對這些虛擬信道仍采用原先不緊不慢的步調(diào)傳輸，就不能適應(yīng)這種突發(fā)數(shù)據(jù)的要求。為了保證AOS信道合路器能夠高效、有序地完成合路調(diào)度的任務(wù)，因此需要設(shè)計一種虛擬信道動態(tài)調(diào)度策略，使其可以很好的解決靜態(tài)周期輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略效率低、實時性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決靜態(tài)周期輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略不能適應(yīng)星上數(shù)據(jù)源的動態(tài)變化的問題，提出了一種AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，具體步驟為步驟一、在FPGA中設(shè)置多個緩存器，其中每一緩存器對應(yīng)一個虛擬信道，初始時將每一緩存器的傳送緊迫度設(shè)置為O ;步驟二、確定每一虛擬信道接收外部輸入數(shù)據(jù)的類型，根據(jù)其接收數(shù)據(jù)的重要性和實時性要求，為其對應(yīng)的緩存器定義一個優(yōu)先級，且各緩存器所定義的優(yōu)先級各不相同；步驟三、周期性地對FPGA上各緩存器進行判斷，當(dāng)判定至少存在一個緩存器存有數(shù)據(jù)需要參與調(diào)度，則對FPGA上的數(shù)據(jù)調(diào)度模塊提出申請；步驟四、判斷各緩存器對應(yīng)的緊迫度，若存在唯一一個最高緊迫度時，則將該最高緊迫度對應(yīng)的緩存器定義為優(yōu)先緩存器，并進入步驟五，若存在的最高緊迫度為多個時，則將該多個最高緊迫度對應(yīng)的緩存器定義為優(yōu)先緩存器，并進入步驟六；
步驟五、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度優(yōu)先緩存器中的數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度完畢后將該優(yōu)先緩存器對應(yīng)的緊迫度設(shè)置為0，同時進入步驟七；步驟六、判斷多個優(yōu)先緩存器所對應(yīng)的優(yōu)先級，數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度優(yōu)先級最高的優(yōu)先緩存器中存儲的數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度完畢后將該被調(diào)度數(shù)據(jù)的緩存器對應(yīng)的緊迫度設(shè)置為O ;同時進入步驟七；步驟七、在步驟四中提出調(diào)度申請，但是得不到調(diào)度，且得不到調(diào)度的時間達(dá)到數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度I幀數(shù)據(jù)的時間時，則將該緩存器對應(yīng)的緊迫度加I;同時判斷數(shù)據(jù)調(diào)度模塊是否接收到外部輸入的停止調(diào)度的指令，若是則結(jié)束，否則數(shù)據(jù)調(diào)度模塊將采集的數(shù)據(jù)輸出，并返回步驟三。有益效果本發(fā)明靈活的根據(jù)星上數(shù)據(jù)的重要性為其設(shè)計優(yōu)先級，同時根據(jù)緩存器存儲數(shù)據(jù)的時間對其設(shè)置緊迫度，基于對緊迫度和優(yōu)先級的判斷，實現(xiàn)對多個緩存器中存儲數(shù)據(jù) 的調(diào)度，這樣可以很好的應(yīng)對星上數(shù)據(jù)源動態(tài)變化的問題，使得該方法調(diào)度效率高、實時性好。


圖I為基于AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法流程框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的動態(tài)調(diào)度方法作進一步說明。AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法的實現(xiàn)采用VHDL硬件描述語言編程實現(xiàn)，并下載到可編程邏輯器件FPGA中，由FPGA和FIFO等硬件實現(xiàn)對虛擬信道動態(tài)調(diào)度的技術(shù)方案。如圖I所示，本發(fā)明AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，具體步驟如下步驟一、在FPGA中設(shè)置多個緩存器，其中每一緩存器對應(yīng)一個虛擬信道，初始時將每一緩存器的傳送緊迫度設(shè)置為κ=0。根據(jù)CCSDS AOS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議要求，虛擬信道標(biāo)識符采用6個比特位來標(biāo)識，因此，在實際應(yīng)用中，虛擬信道數(shù)量最多為26=64個，其中空閑幀占一個信道，因此實際的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通道最多為63個。因為緊迫度與數(shù)據(jù)在緩存器中存儲的時間有關(guān)，因此在初始時刻，每一緩存器中還未存儲數(shù)據(jù)，因此將其緊迫度設(shè)置為O。步驟二、確定每一虛擬信道接收外部輸入數(shù)據(jù)的類型，根據(jù)其接收數(shù)據(jù)的重要性和實時性要求，為其對應(yīng)的緩存器定義一個優(yōu)先級，且各緩存器所定義的優(yōu)先級各不相同。在本實施例中，共有7種數(shù)據(jù)參與調(diào)度，7種數(shù)據(jù)分別是工程遙測數(shù)據(jù)、GPS定位數(shù)據(jù)、終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)、激光跟瞄數(shù)據(jù)、大容量存儲器數(shù)據(jù)、終端數(shù)據(jù)源1394Α數(shù)據(jù)和空閑幀數(shù)據(jù)。步驟一中的初始化時，將7路數(shù)據(jù)的傳送緊迫度均分配為O ;7路數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定義如下由于工程遙測數(shù)據(jù)關(guān)系到整星的工作狀態(tài)及壽命，地面用戶需要及時了解，因此將其優(yōu)先級設(shè)為最高為7級；GPS定位數(shù)據(jù)用于對整個衛(wèi)星的位置進行定位，地面用戶對該類數(shù)據(jù)的需求也較高，但其重要性要低于工程遙測數(shù)據(jù)，因此將其優(yōu)先級定為6級；大容量存儲器數(shù)據(jù)為衛(wèi)星在境外工作時采集的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星到達(dá)境內(nèi)后，需要回放下來，其重要性比GPS定位數(shù)據(jù)要低，將其優(yōu)先級定為5級；激光跟瞄數(shù)據(jù)用于反映激光跟瞄的狀態(tài)，由于激光跟瞄為試驗項目，因此重要性要求不高，但其反映的是狀態(tài)信息，其重要性要比終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)和終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)高，因此，將其優(yōu)先級定為4級；終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)及終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)，均為激光通信份系統(tǒng)試驗提供模擬源，屬于試驗項目，該兩類數(shù)據(jù)的重要性相同，因此在實際優(yōu)先級分配時根據(jù)其工作速率進行分配，若終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)的速率高于終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)的速率，則將終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)定為3級，終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)定為2級，否則將終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)定為2級，終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)定為3級；為保持物理信道鏈路的連續(xù)性，在上述數(shù)據(jù)均未參與數(shù)據(jù)調(diào)度時，則通過物理信道鏈路發(fā)送空閑數(shù)據(jù)，因此其優(yōu)先級較以上數(shù)據(jù)優(yōu)先級最低，定為I級。步驟三、對FPGA上各緩存器進行判斷，當(dāng)判定至少存在一個緩存器存有數(shù)據(jù)需要參與調(diào)度，則對FPGA上的數(shù)據(jù)調(diào)度模塊提出申請。本步驟中的判斷可以為在FPGA上為各緩存器對應(yīng)的設(shè)計一個判斷模塊，當(dāng)判斷 模塊判斷出其管轄的緩存器內(nèi)存儲有數(shù)據(jù)時(通常數(shù)據(jù)都是以幀為單元進行存儲的)，則此時該判斷模塊對數(shù)據(jù)調(diào)度模塊提出調(diào)度申請，希望數(shù)據(jù)調(diào)度模塊對其管轄的緩存器內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)進行調(diào)度，同時該判斷是按照一定的周期進行的，該周期可以為數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度一幀數(shù)據(jù)所需的時間。步驟四、判斷各緩存器對應(yīng)的緊迫度，若存在唯一一個最高緊迫度時，則將該最高緊迫度對應(yīng)的緩存器定義為優(yōu)先緩存器，并進入步驟五，若存在的最高緊迫度為多個時，則將該多個最高緊迫度對應(yīng)的緩存器定義為優(yōu)先緩存器，并進入步驟六。在任何情況下，首先為傳送緊迫度高的信道提供服務(wù)，如果出現(xiàn)最高的傳送緊迫度相同時的情況，這時需要判斷每個信道的優(yōu)先級，傳送優(yōu)先級高的信道。因此本步驟中若各緩存器對應(yīng)的緊迫度互不相同，則肯定存在一個最高的緊迫度，此時只需要進入步驟五對最高緊迫度對應(yīng)的緩存器中存儲的數(shù)據(jù)進行調(diào)度。本步驟中若存在最高緊迫度為多個時，則僅根據(jù)緊迫度無法判斷出應(yīng)該先調(diào)哪一緩存器中的數(shù)據(jù)，此時進入步驟六，對各緩存器的優(yōu)先級進行判斷，因此在步驟二中對設(shè)置各緩存器的優(yōu)先級各不相同，因此可以根據(jù)優(yōu)先級的高低進行調(diào)度。步驟五、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度優(yōu)先緩存器中的數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度完畢后將該優(yōu)先緩存器對應(yīng)的緊迫度設(shè)置為零，同時進入步驟七。步驟六、判斷多個優(yōu)先緩存器所對應(yīng)的優(yōu)先級，數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度優(yōu)先級最高的優(yōu)先緩存器中存儲的數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度完畢后將該被調(diào)度數(shù)據(jù)的緩存器對應(yīng)的緊迫度設(shè)置為零；同時進入步驟七。本發(fā)明數(shù)據(jù)調(diào)度模塊每執(zhí)行一次調(diào)度，其調(diào)度的數(shù)據(jù)量為一幀。例如,此時只有三個緩存器中存儲有數(shù)據(jù)，分別是工程遙測數(shù)據(jù)(3幀)、GPS定位數(shù)據(jù)(2幀)和激光跟瞄數(shù)據(jù)(2幀)；因為只有提出調(diào)度申請而得不到調(diào)度時，此時緩存器對應(yīng)的緊迫度才發(fā)生變化；假定三個緩存器皆第一次對數(shù)據(jù)調(diào)度模塊提出調(diào)度申請，則三個緩存器的緊迫度皆為0，此時進入步驟六對其優(yōu)先級進行判斷，由于工程遙測數(shù)據(jù)的優(yōu)先級是最高的，數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度一幀工程遙測數(shù)據(jù)，同時保持工程遙測數(shù)據(jù)的緊迫度為O。
步驟七、在步驟四中提出調(diào)度申請，但是得不到調(diào)度，且得不到調(diào)度的時間達(dá)到數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度η幀數(shù)據(jù)的時間時，則將該緩存器對應(yīng)的緊迫度加η ;同時判斷數(shù)據(jù)調(diào)度模塊是否接收到外部輸入的停止調(diào)度的指令，若是則結(jié)束，否則數(shù)據(jù)調(diào)度模塊將采集的數(shù)據(jù)輸出，并返回步驟三。為防止某一 VC超時壟斷信道，就要在VC調(diào)度方案中考慮到各待傳VC被延遲的時間，以一幀傳送時間為單位，把一個虛擬信道從申請傳送開始到虛擬信道調(diào)度時刻的延遲定義為傳送緊迫度，若信道提出申請傳輸而得不到傳輸，每延遲一幀的時間，該信道的傳送緊迫度加1，當(dāng)一個VC被服務(wù)過后，傳送緊迫度自動降為初始值κ=ο。因此本步驟中對提出申請而得不到調(diào)度的緩存器的緊迫度進行更新，當(dāng)返回步驟四后，各緩存器中存在緊迫度的變換，因此在下次調(diào)度的過程中就調(diào)度緊迫度高的緩存器中存儲的數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的靜態(tài)周期輪轉(zhuǎn)調(diào)度相比，本發(fā)明可以避免數(shù)據(jù)調(diào)度模塊對無需調(diào)度的緩存器進行訪問，從而節(jié)約了時間，大大提高了數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度數(shù)據(jù)的效率。同時本發(fā)明依據(jù)緊迫度和優(yōu)先級對數(shù)據(jù)進行調(diào)度，可以很好的避免星上出現(xiàn)的緊急情況，使得某一緩存其中存在大量數(shù)據(jù)而得不到及時調(diào)度的情況。 同時優(yōu)先級也可以通過遙控命令來改變。根據(jù)各個信源的數(shù)據(jù)量的不同和對時間的要求不同，改變各個VC的不同優(yōu)先級和優(yōu)先級基數(shù)，調(diào)整虛擬信道調(diào)度方法，使調(diào)度方法與星上的實際情況實時匹配。表I給出了存在4類數(shù)據(jù)需要調(diào)度的情況，其中判斷的周期與數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度一幀數(shù)據(jù)的周期相同。表I各數(shù)據(jù)調(diào)度情況
權(quán)利要求
1.一種AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，其特征在于，具體步驟為 步驟一、在FPGA中設(shè)置多個緩存器，其中每一緩存器對應(yīng)一個虛擬信道，初始時將每一緩存器的傳送緊迫度設(shè)置為O ; 步驟二、確定每一虛擬信道接收外部輸入數(shù)據(jù)的類型，根據(jù)其接收數(shù)據(jù)的重要性和實時性要求，為其對應(yīng)的緩存器定義一個優(yōu)先級，且各緩存器所定義的優(yōu)先級各不相同； 步驟三、周期性地對FPGA上各緩存器進行判斷，當(dāng)判定至少存在一個緩存器存有數(shù)據(jù)需要參與調(diào)度，則對FPGA上的數(shù)據(jù)調(diào)度模塊提出申請； 步驟四、判斷各緩存器對應(yīng)的緊迫度，若存在唯一一個最高緊迫度時，則將該最高緊迫度對應(yīng)的緩存器定義為優(yōu)先緩存器，并進入步驟五，若存在的最高緊迫度為多個時，則將該多個最高緊迫度對應(yīng)的緩存器定義為優(yōu)先緩存器，并進入步驟六； 步驟五、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度優(yōu)先緩存器中的數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度完畢后將該優(yōu)先緩存器對應(yīng)的緊迫度設(shè)置為0，同時進入步驟七； 步驟六、判斷多個優(yōu)先緩存器所對應(yīng)的優(yōu)先級，數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度優(yōu)先級最高的優(yōu)先緩存器中存儲的數(shù)據(jù)，當(dāng)調(diào)度完畢后將該被調(diào)度數(shù)據(jù)的緩存器對應(yīng)的緊迫度設(shè)置為O ;同時進入步驟七； 步驟七、在步驟四中提出調(diào)度申請，但是得不到調(diào)度，且得不到調(diào)度的時間達(dá)到數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度I幀數(shù)據(jù)的時間時，則將該緩存器對應(yīng)的緊迫度加I ;同時判斷數(shù)據(jù)調(diào)度模塊是否接收到外部輸入的停止調(diào)度的指令，若是則結(jié)束，否則數(shù)據(jù)調(diào)度模塊將采集的數(shù)據(jù)輸出，并返回步驟三。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟三中對FPGA上各緩存器進行判斷，其中相鄰兩次判斷的間隔時間為數(shù)據(jù)調(diào)度模塊調(diào)度一幀數(shù)據(jù)所需的時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，其特征在于，所述在FPGA中設(shè)置的多個緩存器為7個，所述調(diào)度的7種數(shù)據(jù)分別是工程遙測數(shù)據(jù)、GPS定位數(shù)據(jù)、終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)、激光跟瞄數(shù)據(jù)、大容量存儲器數(shù)據(jù)、終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)和空閑幀數(shù)據(jù)；其中 將工程遙測數(shù)據(jù)的優(yōu)先級設(shè)為最高為7級^fGPS定位數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定為6級；將大容量存儲器數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定為5級；將激光跟瞄數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定為4級；若終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)的速率高于終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)的速率，則將終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定為3級，終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)優(yōu)先級定為2級，否則將終端數(shù)據(jù)源高速模擬數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定為2級，終端數(shù)據(jù)源1394A數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定為3級；將空閑數(shù)據(jù)的優(yōu)先級定為I級。
全文摘要
本發(fā)明提供一種AOS的虛擬信道動態(tài)調(diào)度方法，該方法的具體步驟為設(shè)置多個緩存器，其中每一緩存器對應(yīng)一個虛擬信道，初始時將每一緩存器的傳送緊迫度設(shè)置為0；確定每一虛擬信道接收外部輸入數(shù)據(jù)的類型，根據(jù)其接收數(shù)據(jù)的重要性和實時性要求，為其對應(yīng)的緩存器定義一個優(yōu)先級，且各緩存器所定義的優(yōu)先級各不相同；根據(jù)星上數(shù)據(jù)的重要性為其設(shè)計優(yōu)先級，同時根據(jù)緩存器存儲數(shù)據(jù)的時間對其設(shè)置緊迫度，基于對緊迫度和優(yōu)先級的判斷，實現(xiàn)對多個緩存器中存儲數(shù)據(jù)的調(diào)度，這樣可以很好的應(yīng)對星上數(shù)據(jù)源動態(tài)變化的問題，使得該方法調(diào)度效率高、實時性好。
文檔編號H04L12/46GK102833170SQ201210331288
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者邵飛, 申景詩, 張長帥, 王鳳陽 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所