航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及航空電子系統(tǒng)網絡內的調度算法，特別是涉及一種基于重整形思想的航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法。
【背景技術】
[0002]網絡通信中，調度器是規(guī)整流量，進行多路復用的部件。一個端系統(tǒng)或交換機中，一般存在多條數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流在邏輯上相互獨立，物理上共享同一條物理鏈路進行傳輸。當同時有多條鏈路到達就緒狀態(tài)時，調度器根據(jù)內置的調度算法選擇其中一條鏈路的數(shù)據(jù)包進行發(fā)送。調度算法是調度器的核心，影響鏈路的時延和時延抖動。一個優(yōu)秀的調度算法可以在不增加時延的情況下盡可能減小鏈路的時延抖動。
[0003]在航空電子系統(tǒng)網絡中，由于每個端系統(tǒng)可掛載多個航空電子子系統(tǒng)，因此在同一個端系統(tǒng)中存在多條虛鏈路，每一條虛鏈路傳輸一種類型的數(shù)據(jù)，多條虛鏈路之間相互獨立，系統(tǒng)通過調度器對多條虛鏈路進行多路復用。傳統(tǒng)的調度算法是FIFO、RM、EDF算法。
[0004]FIFO方式下，系統(tǒng)為每條物理鏈路維護一個緩存隊列，存放待發(fā)送的數(shù)據(jù)包。每個數(shù)據(jù)包經過整形后到達輸出端口，直接放入對應物理鏈路的緩存隊列尾部，等待發(fā)送，早到達的數(shù)據(jù)包將在晚到達的數(shù)據(jù)包之前發(fā)送。
[0005]RM算法是一種適用于周期性任務調度的靜態(tài)優(yōu)先級調度算法。它根據(jù)任務的周期來分配優(yōu)先級，周期越小，則優(yōu)先級越高。RM算法基于建立在一系列理想假設基礎上的理想調度模型，在實際應用中，需要對這些假設進行一定修改。RM調度算法理想的假設模型包括以下假設:
[0006]1、所有的任務都是周期性的，必須在限定時間內完成。
[0007]2、任務的作業(yè)需在任務的下一個作業(yè)到來之前完成。
[0008]3、每個任務之間相互獨立，不存在前后次序的約束。
[0009]4、任務的運行時間不變，指任務的每個作業(yè)需要的處理時間相同。
[0010]5、非周期性任務在特殊情況下發(fā)生，如系統(tǒng)初始化或系統(tǒng)緊急處理程序。
[0011]6、其他假設，包括任務切換時間忽略不計、可搶占調度等等。
[0012]EDF算法是一種動態(tài)優(yōu)先級任務調度算法。它根據(jù)當前任務的截止周期來為任務動態(tài)分配優(yōu)先級，任務的截止時間越小，則任務的優(yōu)先級越高，相反，任務的截止時間越長，則任務的優(yōu)先級越低。在EDF調度算法中，每個任務執(zhí)行完畢后，選擇就緒任務中優(yōu)先級最尚的任務進彳丁執(zhí)行。
[0013]RM算法輸出靜態(tài)算法，算法的額外開銷小，可預測性好。但是由于靜態(tài)調度算法一旦做出調度決定后，在整個運行期間就無法再進行更改，因此調度的靈活性不如動態(tài)調度算法。EDF算法是動態(tài)調度算法，根據(jù)任務的實時情況進行調度選擇，增強了系統(tǒng)的靈活性，能夠應對突發(fā)情況。但是，EDF算法的運行開銷較大且可預測性差。

【發(fā)明內容】

[0014]為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法，其通過采用動態(tài)、靜態(tài)結合的方式調整航空電子系統(tǒng)內各條虛擬鏈路的發(fā)送順序，從而達到保證關鍵鏈路的優(yōu)先傳輸和降低普通鏈路的時延抖動的效果。
[0015]為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法，包括如下步驟:
[0016]步驟一，設置系統(tǒng)內調整周期的大小，重置歷史信息向量表，對網絡內各條虛擬鏈路進行靜態(tài)優(yōu)先級分配；
[0017]步驟二，當數(shù)據(jù)包到達時，更新歷史信息向量表；
[0018]步驟三，當一個調整周期結束時，根據(jù)靜態(tài)優(yōu)先級和當前調整周期內歷史信息向量表內記錄的歷史信息更新下一個調整周期內各條虛擬鏈路的發(fā)送順序，記錄入發(fā)送順序表中；
[0019]步驟四，當數(shù)據(jù)包到達發(fā)送時刻，在調度時刻按照發(fā)送順序表中記錄的發(fā)送順序進行發(fā)送。
[0020]進一步地，該方法還包括如下步驟:
[0021]步驟五，當出現(xiàn)高優(yōu)先級鏈路的突發(fā)情況時，系統(tǒng)允許高優(yōu)先級鏈路插入當前就緒隊列的頭部。
[0022]進一步地，所述步驟I中對歷史信息向量表的記錄包括調整周期內各條虛擬鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)量和最大的數(shù)據(jù)幀長。
[0023]進一步地，所述的步驟一中優(yōu)先級的靜態(tài)分配根據(jù)各條鏈路的緊急程度進行劃分，與飛行控制相關的警報數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)擁有高優(yōu)先級，用戶數(shù)據(jù)和文件數(shù)據(jù)擁有低優(yōu)先級。
[0024]進一步地，所述步驟二中每條鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)幀后歷史信息向量表的更新為對應發(fā)送鏈路的發(fā)送幀數(shù)量加1，發(fā)送幀長與記錄的最大幀長進行比較，若大于最大幀長，則更新鏈路最大幀長。
[0025]進一步地，所述步驟三中對對各條虛擬鏈路的發(fā)送順序進行調整是根據(jù)鏈路的靜態(tài)優(yōu)先級和上個調整周期內記錄的歷史信息來進行的。
[0026]進一步地，對各條虛擬鏈路發(fā)送順序的調整，首先根據(jù)靜態(tài)優(yōu)先級對各條鏈路進行排序，同一優(yōu)先級內的鏈路之間根據(jù)歷史信息向量表內記錄的上個調整周期內發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)量來確定彼此的發(fā)送順序，發(fā)送數(shù)據(jù)幀多的鏈路將擁有靠前的發(fā)送順序，發(fā)送數(shù)據(jù)幀為O的鏈路將不安排發(fā)送順序。
[0027]進一步地，對于高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)鏈路，其靜態(tài)優(yōu)先級高，在轉發(fā)時刻得到優(yōu)先傳輸。
[0028]進一步地，對于同等優(yōu)先級的鏈路，發(fā)送數(shù)據(jù)幀數(shù)量多及流量大的數(shù)據(jù)鏈路被認為是更緊急的鏈路，具有更靠前的發(fā)送順序。
[0029]進一步地，在發(fā)送時刻，如果有突發(fā)的高優(yōu)先級鏈路需要傳輸數(shù)據(jù)，則將此鏈路的數(shù)據(jù)幀插入到發(fā)送隊列的頭部。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法，其通過采用動態(tài)、靜態(tài)結合的方式調整航空電子系統(tǒng)內各條虛擬鏈路的發(fā)送順序，可以降低關鍵鏈路的端到端時延，并降低傳統(tǒng)鏈路的時延抖動，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法的步驟流程圖；
[0032]圖2為本發(fā)明一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法之較佳實施例的流程圖；
[0033]圖3為本發(fā)明較佳實施例之重整形調度方法與傳統(tǒng)調度算法的調度比較示意圖。
【具體實施方式】
[0034]以下通過特定的具體實例并結合【附圖說明】本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。
[0035]圖1為本發(fā)明一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法的步驟流程圖。如圖所示，本發(fā)明一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法，包括如下步驟:
[0036]步驟101，設置系統(tǒng)內調整周期的大小，重置歷史信息向量表，對網絡內各條虛擬鏈路進行靜態(tài)優(yōu)先級分配。
[0037]其中，對歷史信息向量表的處理包括:將各條虛擬鏈路對應的數(shù)據(jù)幀數(shù)量表置為0，將各條虛擬鏈路對應的最大幀長置為0，按照靜態(tài)優(yōu)先級預先安排各條虛擬鏈路的發(fā)送順序。
[0038]步驟102，當數(shù)據(jù)包到達時，更新歷史信息向量表。
[0039]步驟103，當一個調整周期結束時，根據(jù)靜態(tài)優(yōu)先級和當前調整周期內歷史信息向量表內記錄的歷史信息更新下一個調整周期內各條虛擬鏈路的發(fā)送順序，記錄入發(fā)送順序表中。
[0040]其中，對各條虛擬鏈路的發(fā)送順序進行調整是根據(jù)鏈路的靜態(tài)優(yōu)先級和上個調整周期內記錄的歷史信息來進行。實現(xiàn)了動態(tài)自適應和靜態(tài)分配的結合。
[0041]步驟104，當數(shù)據(jù)包到達發(fā)送時刻，在調度時刻按照發(fā)送順序表中記錄的發(fā)送順序進行發(fā)送。
[0042]步驟105，當出現(xiàn)高優(yōu)先級鏈路的突發(fā)情況時，系統(tǒng)允許高優(yōu)先級鏈路插入當前就緒隊列的頭部。
[0043]步驟104和步驟105中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送原則包括:在調度時刻，按照發(fā)送順序表中記錄的的發(fā)送順序，依次發(fā)送各條虛擬鏈路的數(shù)據(jù)幀；當出現(xiàn)不在發(fā)送順序表中的突發(fā)數(shù)據(jù)幀時，將其插入到就緒隊列的頭部。
[0044]圖2為本發(fā)明一種航空電子系統(tǒng)網絡內的重整形調度方法之較佳實施例的流程圖。以下配合圖2通過具體實施例來說明本發(fā)明:
[0045]系統(tǒng)初始化階段:設置調整周期Per1d，對系統(tǒng)中的每條虛擬鏈路維護以下三個向量記錄每條虛擬鏈路的歷史信息:
[0046]VL_NUM:記錄一個調整周期內該鏈路發(fā)送的包數(shù)目；
[0047]VL_Lmax:記錄一個調整周期內該鏈路發(fā)送的包的最大長度；
[0048]Sen