專(zhuān)利名稱(chēng)：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的全局負(fù)載平衡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的周期性數(shù)據(jù)傳輸，尤其涉及這樣的系統(tǒng)，即不同的數(shù)據(jù)信息以不同的周期率重復(fù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。
在實(shí)時(shí)或確定性數(shù)據(jù)成象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，含有特定數(shù)據(jù)的當(dāng)前圖象(image)的數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡(luò)中周期性地逐站傳輸。數(shù)據(jù)等待時(shí)間(在接收站中，數(shù)據(jù)必須被更新的最大時(shí)間周期)確定了必須傳輸信息的周期率。周期率反過(guò)來(lái)確定了系統(tǒng)必須處理的信息通信量。
符合FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)交換)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)是能夠用作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)例子。FDDI協(xié)議定義了一個(gè)環(huán)形拓補(bǔ)并使用了在網(wǎng)絡(luò)中逐站傳送令牌以分配傳輸時(shí)間的令牌傳送方案。在FDDI網(wǎng)絡(luò)中，將信息分為兩類(lèi)即同步信息和異步信息以控制通信。周期性數(shù)據(jù)使用同步類(lèi)信息，因?yàn)樗鼙ＷC最大數(shù)據(jù)等待時(shí)間為目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間(TTRT)的兩倍，其中，為了達(dá)到時(shí)間域中所需性能而選擇TTRT。例如，如果需要100ms的最大數(shù)據(jù)等待時(shí)間，則選擇TTRT為50ms。于是TTRT確定了能夠在網(wǎng)絡(luò)中廣播的最大通信量，因?yàn)樵谧顗那闆r下，網(wǎng)絡(luò)中的所有站必須能夠在TTRT期間內(nèi)廣播它們的同步模式信息并傳送令牌。
某些實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，比如一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，通常存在為了適當(dāng)?shù)目刂票仨氁愿邤?shù)據(jù)速率更新的數(shù)據(jù)。一般地，系統(tǒng)中大多數(shù)數(shù)據(jù)要求較長(zhǎng)的等待時(shí)間，并且事實(shí)上這種所需的等待時(shí)間是變化的。在這樣一個(gè)異類(lèi)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)容量由具有最小廣播周期的周期性數(shù)據(jù)所限制。這是因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)在單一令牌循環(huán)中同時(shí)要求令牌以傳輸它們所有周期性數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生峰值負(fù)載。
在已知實(shí)時(shí)令牌傳送網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，周期性數(shù)據(jù)傳輸速率為快速(周期短)和慢速(周期較長(zhǎng))兩者之一。短周期數(shù)據(jù)在每個(gè)令牌循環(huán)中傳輸。每個(gè)站不考慮其他站所傳輸?shù)男畔⒍?dú)自將其具有較長(zhǎng)周期的周期性數(shù)據(jù)信息分布到較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期中所含的多個(gè)短數(shù)據(jù)周期上。這樣，每個(gè)站試圖平均其較長(zhǎng)周期的信息。該方案的有效性與所傳輸信息的數(shù)目和長(zhǎng)度有關(guān)。例如，在每一站中，如果所傳輸?shù)木哂行чL(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的信息的數(shù)目等于較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期與較短數(shù)據(jù)周期之比，則在每個(gè)較短數(shù)據(jù)周期中將傳輸相同數(shù)目的較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的信息，并且因此，使信息通信得以完全平均。對(duì)于具有極短信息的網(wǎng)絡(luò)，這種方案通常在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上提供了有效的平衡。然而，當(dāng)報(bào)文長(zhǎng)度增大時(shí)，這樣的站內(nèi)平均將不太可能提供有效的平衡。最壞情況下，每站可能具有一單一的長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期信息，則不存在平均情況。因?yàn)樵谧顗那闆r下，所有站都獨(dú)自地分布其長(zhǎng)周期信息，所以每個(gè)站都在相同的短周期內(nèi)傳輸其一條長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期信息。
另一已知實(shí)時(shí)令牌傳送網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，如FDDI，允許以多個(gè)周期率之一傳輸周期性的、或同步的數(shù)據(jù)。FDDI協(xié)議在某站內(nèi)或整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)都未規(guī)定不同周期的同步數(shù)據(jù)的平衡。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中所有站在單一令牌循環(huán)中傳輸其所有同步模式信息時(shí)產(chǎn)生最壞情況(峰值負(fù)載)。這種情況的可能性是由這一事實(shí)造成的，即每站一般只傳輸很少的具有相對(duì)較大長(zhǎng)度的信息。這是因?yàn)镕DDI網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)吞吐量很高的網(wǎng)絡(luò)(每秒100兆位)。這樣的網(wǎng)絡(luò)中，軟件處理時(shí)間一般決定了性能;盡管網(wǎng)絡(luò)可以維持很高的傳輸速率，但是不能維持很高的信息速率，因?yàn)槊織l信息必須由軟件處理。因此，很可能是將來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中每站的信息限制為某最小長(zhǎng)度，并將單獨(dú)的數(shù)據(jù)實(shí)體(entity)組成為單一報(bào)文。結(jié)果是，具有多個(gè)同步數(shù)據(jù)周期的FDDI網(wǎng)絡(luò)具有極不均衡的負(fù)載，并且使容量降低，因?yàn)槿萘看_定于單一令牌循環(huán)中最壞情況下的同步數(shù)據(jù)通信。
因此，需要這樣一種系統(tǒng)，它能在具有多個(gè)數(shù)據(jù)周期的系統(tǒng)中更有效地分布長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)。
這種要求以及其他要求通過(guò)針對(duì)實(shí)時(shí)成象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的本發(fā)明得到滿(mǎn)足，這種系統(tǒng)在全系統(tǒng)基礎(chǔ)上分布較長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)信息以使在任何特定最短數(shù)據(jù)周期內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)減為最少。再具體些，本發(fā)明針對(duì)于具有數(shù)據(jù)周期在最短數(shù)據(jù)周期和最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期范圍以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)，其中最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期是每個(gè)較短數(shù)據(jù)周期的整數(shù)倍。然后系統(tǒng)內(nèi)的通信分布到最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期內(nèi)，該數(shù)據(jù)周期分為多個(gè)“傳輸時(shí)隙”，時(shí)隙數(shù)等于最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期之比。系統(tǒng)另外包括某種裝置，它在重復(fù)傳輸時(shí)隙內(nèi)能使每一個(gè)站在連接所有站的一個(gè)數(shù)據(jù)信網(wǎng)絡(luò)上順序傳輸周期性數(shù)據(jù)信息，使用的傳輸時(shí)隙寬度等于最短數(shù)據(jù)周期。
每站在每個(gè)傳輸時(shí)隙內(nèi)被允許后，重復(fù)傳輸具有最短數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息。對(duì)于其他具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)信息，在由其他周期性數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期之比分隔的傳輸時(shí)隙內(nèi)，當(dāng)每站被允許后，也重復(fù)傳輸具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的其他數(shù)據(jù)信息。再者，所有站中的具有同樣的或較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)信息的傳輸分布到每個(gè)最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期所含的傳輸時(shí)隙上，以便使每傳輸時(shí)隙期間內(nèi)所有站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息數(shù)目最小。最好是，在本發(fā)明最佳實(shí)施例FDDI網(wǎng)絡(luò)中，利用令牌傳送系統(tǒng)使每站能夠傳輸數(shù)據(jù)信息。
具有同樣的或較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)姆植?，在本發(fā)明最佳實(shí)施例中是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器站實(shí)現(xiàn)的。服務(wù)器站包括某種裝置，這種裝置連續(xù)地對(duì)連續(xù)來(lái)自所有站的每個(gè)周期性數(shù)據(jù)信息分配一個(gè)起始傳輸時(shí)隙。服務(wù)器也將每個(gè)周期性數(shù)據(jù)信息分配到除起始傳輸時(shí)隙之外的附加時(shí)隙上，這些附加時(shí)隙由與周期性信息的數(shù)據(jù)周期同最短數(shù)據(jù)周期之比相等的周期傳輸間隔所分隔。
本發(fā)明目的在于提供一種用于傳輸具有不同數(shù)據(jù)周期的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)和方法。
考慮到這種目的，本發(fā)明所在的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括多個(gè)站，每站產(chǎn)生多個(gè)周期性數(shù)據(jù)信息，這些信息具有多個(gè)數(shù)據(jù)周期，這些周期在最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期范圍以?xún)?nèi)，其中最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期是每個(gè)其他數(shù)據(jù)周期的整數(shù)倍;連接所有所述站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò);這樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特征在于一種裝置，用于在重復(fù)傳輸時(shí)隙期間內(nèi)連續(xù)允許每站在所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸周期性數(shù)據(jù)報(bào)文，所述傳輸時(shí)隙的寬度等于最短數(shù)據(jù)周期;以及每站中的裝置，用于在每傳輸時(shí)隙內(nèi)被允許后重復(fù)傳輸具有最短數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息，并且用于在對(duì)于每個(gè)具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的其他數(shù)據(jù)信息的傳輸時(shí)隙內(nèi)被允許后重復(fù)傳輸其他數(shù)據(jù)信息，此時(shí)的傳輸時(shí)隙是由所述其他周期性數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期之比分隔的，所有站中所述較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息的傳輸在每最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期內(nèi)分布到傳輸時(shí)隙上，以使每傳輸時(shí)隙中由所有站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息數(shù)目最小。
參照下述對(duì)最佳實(shí)施例的說(shuō)明及附圖，可以全面理解本發(fā)明。


圖1是施用本發(fā)明的令牌傳送環(huán)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的原理圖。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的時(shí)間劃分。
圖3為一張圖表，說(shuō)明了如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的單一時(shí)隙上的峰值負(fù)載，此時(shí)該系統(tǒng)具有兩種傳輸周期并未使用本發(fā)明。
圖4為一張圖表，說(shuō)明了具有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期并體現(xiàn)本發(fā)明時(shí)圖1的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的單一時(shí)隙上的峰值負(fù)載。
圖5是一張圖表，說(shuō)明了具有多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期的如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)在一般情形下根據(jù)本發(fā)明的峰值負(fù)載。
圖6是施用本發(fā)明的FDDI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理圖。
圖7A和7B說(shuō)明了在多個(gè)數(shù)據(jù)周期的一般情形下，服務(wù)器根據(jù)本發(fā)明在特定傳輸時(shí)隙內(nèi)分配傳輸數(shù)據(jù)時(shí)適用的程序的流程圖。
圖8A和8B說(shuō)明了在只有兩個(gè)數(shù)據(jù)周期的特定情形下，在特定傳輸時(shí)隙的分配傳輸數(shù)據(jù)時(shí)適用的計(jì)算機(jī)程序的流程圖。
圖9是每個(gè)站在服務(wù)器分配的時(shí)隙內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)行的適用的計(jì)算機(jī)程序的流程圖。
圖1是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1，它包括由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)5互連的多個(gè)站3。符號(hào)7表示的令牌由網(wǎng)絡(luò)逐站傳送，令牌在重復(fù)令牌循環(huán)中順序地向各站分配傳輸權(quán)利，使站能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)。在單一傳輸時(shí)隙期間能夠出現(xiàn)至少一個(gè)或可能的幾個(gè)令牌循環(huán)。每站在一個(gè)傳輸時(shí)隙內(nèi)對(duì)該時(shí)隙所分配到的數(shù)據(jù)僅傳輸一次，而不管實(shí)際收到令牌的次數(shù)。在本發(fā)明的示范性例子中，網(wǎng)絡(luò)將站3連接為環(huán)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)5最好利用FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)交換)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。這是一個(gè)開(kāi)放結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。如前述，F(xiàn)DDI網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸同步和異步信息。必須周期性更新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以FDDI網(wǎng)絡(luò)的同步模式傳輸。因?yàn)橄到y(tǒng)1中不同的數(shù)據(jù)具有不同的數(shù)據(jù)等待時(shí)間，即在網(wǎng)絡(luò)的所有接收站中數(shù)據(jù)必須更新的最大次數(shù)不同，則建立了范圍在最短數(shù)據(jù)周期與最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期之間的多個(gè)數(shù)據(jù)周期。這些數(shù)據(jù)周期是這樣建立的，以使得最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期是每個(gè)較短數(shù)據(jù)周期的整數(shù)倍。
圖2說(shuō)明了最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期之間的這種關(guān)系。周期率R是最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期之比。最短數(shù)據(jù)周期等于網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)隙的寬度。最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期中含有R個(gè)傳輸時(shí)隙。這樣，因?yàn)榱钆剖窃诿總€(gè)傳輸時(shí)隙中傳送的，則每站用最短的數(shù)據(jù)周期傳輸其數(shù)據(jù)。每站在擁有令牌時(shí)，必須也傳輸一些較長(zhǎng)周期的數(shù)據(jù)。顯然，傳輸時(shí)隙，并且因此的最短數(shù)據(jù)周期確定了網(wǎng)絡(luò)所能處理的數(shù)據(jù)量，因?yàn)槊空驹谠搨鬏敃r(shí)隙內(nèi)必須傳輸其數(shù)據(jù)并且傳送令牌。每個(gè)傳輸時(shí)隙中必須傳輸具有最短數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)，而具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)能夠分散到延續(xù)在最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期之內(nèi)的傳輸時(shí)隙上。
根據(jù)本發(fā)明，具有非最短數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)在全系統(tǒng)基礎(chǔ)上分布到較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期以使單一傳輸時(shí)隙內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量得到平均。本發(fā)明效果的例子示于圖3和圖4中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有五個(gè)站或節(jié)點(diǎn)i，有兩種數(shù)據(jù)周期，例如短數(shù)據(jù)周期p可以是100ms，長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期10p可以是1秒。
圖3圖示了本例中網(wǎng)絡(luò)在未利用本發(fā)明時(shí)最壞情況下的峰值負(fù)載。圖中，pi表示來(lái)自站或節(jié)點(diǎn)i的100ms數(shù)據(jù)塊，10pi表示來(lái)自站或節(jié)點(diǎn)i的1秒數(shù)據(jù)塊。從圖3可以看出，每站在每個(gè)令牌循環(huán)或傳輸時(shí)隙1-10中傳輸其100ms數(shù)據(jù)。先有技術(shù)系統(tǒng)中，每站或節(jié)點(diǎn)獨(dú)自將其一秒數(shù)據(jù)分配到傳輸時(shí)隙1-10之一，系統(tǒng)必須適應(yīng)最壞情況，即所有站在相同令牌循環(huán)或時(shí)隙中傳輸它們的一秒數(shù)據(jù)。在圖3中，這個(gè)時(shí)隙是每10個(gè)時(shí)隙的集合中的第一個(gè)時(shí)隙。因此，可以看出必須限制數(shù)據(jù)總量以便在一個(gè)時(shí)隙中能夠傳輸全部數(shù)據(jù)。
圖4說(shuō)明了施用本發(fā)明的同一個(gè)例子。這種情形下，每站中將具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆峙湓谌只A(chǔ)上加以分布以便每站在每10個(gè)時(shí)隙的集合中的不同時(shí)隙內(nèi)傳輸其一秒數(shù)據(jù)。這樣，在任一特定時(shí)隙內(nèi)必須傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量達(dá)到最小。因而利用本發(fā)明，在給定時(shí)隙中可以傳輸更多的數(shù)據(jù)，增大總體網(wǎng)絡(luò)容量，或另一方面，可以減短傳輸時(shí)隙寬度以便減少最短數(shù)據(jù)周期，使具有最短數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)更頻繁地更新。
圖5說(shuō)明了本發(fā)明應(yīng)用的一般情況，其中具有兩個(gè)以上不同數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)。圖5中，pi、2pi、5pi和Rpi分別表示來(lái)自站或節(jié)點(diǎn)i的每個(gè)給定廣播周期的數(shù)據(jù)塊。R仍然是最長(zhǎng)周期與最短周期之比，并且R是所有周期的整數(shù)倍。本例中，站或節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)是7，R大于7。pi數(shù)據(jù)在每個(gè)令牌循環(huán)中傳輸，2pi數(shù)據(jù)在每隔一個(gè)的傳輸時(shí)隙中傳輸，5pi數(shù)據(jù)在每第5個(gè)數(shù)據(jù)周期中傳輸，Rpi數(shù)據(jù)在每R個(gè)時(shí)隙中傳輸一次。本例中可以看出，本發(fā)明產(chǎn)生的全局平衡極大地增加了網(wǎng)絡(luò)容量，這是因?yàn)椋捎谠谝粋€(gè)令牌循環(huán)或傳輸時(shí)隙中，系統(tǒng)必須允許最壞情況，即每站都傳輸數(shù)據(jù)周期大于最短數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)，從而未經(jīng)全局平滑時(shí)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是有限的。
圖6說(shuō)明了本發(fā)明在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成象網(wǎng)絡(luò)1中的應(yīng)用，該網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)站3a-3n，由網(wǎng)絡(luò)5連接為環(huán)結(jié)構(gòu)，具有相向循環(huán)的內(nèi)外環(huán)9和11，利用FDDI標(biāo)準(zhǔn)。3a-3n中每個(gè)站包括一個(gè)中央處理單元(CPU)13、一個(gè)存貯器15和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口17。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口17收到令牌時(shí)，由網(wǎng)絡(luò)接口在網(wǎng)絡(luò)5的內(nèi)環(huán)和外環(huán)9和11上傳輸每個(gè)站中由CPU13產(chǎn)生的信息，這是由FDDI網(wǎng)絡(luò)的站管理協(xié)議層所確定的。當(dāng)相鄰站的網(wǎng)絡(luò)接口收到信息時(shí)，將需要的數(shù)據(jù)存貯在存貯器15中并向下一站(下游)重復(fù)該信息。通過(guò)這種方式，數(shù)據(jù)繞環(huán)傳輸?shù)剿姓?。該系統(tǒng)中，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文都是原始傳輸站產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊。
根據(jù)本發(fā)明，這些站中的一個(gè)比如站3a是服務(wù)器節(jié)點(diǎn)。服務(wù)器節(jié)點(diǎn)是用于將各個(gè)站產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊分配到傳輸時(shí)隙以產(chǎn)生全局平衡的中央點(diǎn)。這樣，當(dāng)某站產(chǎn)生了一個(gè)具有特定數(shù)據(jù)周期的新數(shù)據(jù)塊時(shí)，它向服務(wù)器節(jié)點(diǎn)3a發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，要求為該數(shù)據(jù)塊分配傳輸時(shí)隙。服務(wù)器3a向數(shù)據(jù)塊分配時(shí)隙的簡(jiǎn)單方案是將第一個(gè)要求時(shí)隙的較長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊分配到第一個(gè)時(shí)隙作為起始時(shí)隙。從起始時(shí)隙開(kāi)始的，并由該數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期之比分隔的附加時(shí)隙也分配給該數(shù)據(jù)塊。然后，對(duì)于下一個(gè)請(qǐng)求時(shí)隙分配的數(shù)據(jù)塊，起始時(shí)隙增加1。當(dāng)已為數(shù)據(jù)塊分配了合適數(shù)量的時(shí)隙后，已分配的時(shí)隙表傳回請(qǐng)求站。
在有多個(gè)n-站或節(jié)點(diǎn)的一般情況下，傳輸具有多個(gè)不同數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)塊時(shí)，服務(wù)器站適用的計(jì)算機(jī)程序流程圖100示于圖7A和7B中。從101開(kāi)始，程序在103初始化時(shí)隙分配所需的常數(shù)。這些常數(shù)包括R，它是最長(zhǎng)周期與最短周期之比。在最長(zhǎng)周期中傳輸數(shù)據(jù)所需的時(shí)隙數(shù)，對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)周期是通過(guò)用該數(shù)據(jù)周期除最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期來(lái)計(jì)算的。傳輸時(shí)隙間隔對(duì)于每個(gè)周期也是通過(guò)用最短數(shù)據(jù)周期除那一數(shù)據(jù)周期來(lái)建立的。在105處完成初始化，初始化了為每個(gè)數(shù)據(jù)周期在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)分配的起始時(shí)隙。
服務(wù)器站在107處收到來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中某站的要求分配時(shí)隙的請(qǐng)求后，服務(wù)器在109處初始用于分配的時(shí)隙計(jì)數(shù)器。可以看出，該時(shí)隙計(jì)數(shù)器將從0增至傳輸具有周期p的數(shù)據(jù)塊B所用的時(shí)隙數(shù)減1。然后，流程在111處進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，向該數(shù)據(jù)塊分配時(shí)隙。如果時(shí)隙計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)保持小于在每個(gè)最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期中傳輸該數(shù)據(jù)塊所用的時(shí)隙數(shù)，如111所確定的，則在113處計(jì)算該數(shù)據(jù)塊的當(dāng)前時(shí)隙。在115處將該當(dāng)前時(shí)隙加到數(shù)據(jù)塊B的傳輸時(shí)隙表中，并在117處時(shí)隙計(jì)數(shù)器加1。這一數(shù)據(jù)塊B的傳輸時(shí)隙分配過(guò)程重復(fù)直至已經(jīng)分配了原來(lái)在103處為其數(shù)據(jù)周期建立的時(shí)隙數(shù)。
當(dāng)在111處確定數(shù)據(jù)塊B已分配到其全部傳輸時(shí)隙時(shí)，在119處將該數(shù)據(jù)塊的時(shí)隙表傳輸?shù)秸?qǐng)求站。然后在121處該數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)塊的當(dāng)前起始時(shí)隙加1，以便接著為該周期的數(shù)據(jù)塊分配時(shí)隙。在123處進(jìn)行檢驗(yàn)以確定該新的當(dāng)前起始時(shí)隙是否大于在103處確定的該數(shù)據(jù)周期的時(shí)隙間隔。如果大于，則在125處將當(dāng)前起始時(shí)隙重置為1。在任一種情況下，服務(wù)器在127處等待下一時(shí)隙分配請(qǐng)求，當(dāng)接收到請(qǐng)求后，分配過(guò)程從107處重復(fù)。
圖8A和8B說(shuō)明了網(wǎng)絡(luò)中只有兩種數(shù)據(jù)周期，即短周期和長(zhǎng)周期的特定情況下服務(wù)器在分配時(shí)隙時(shí)適用的計(jì)算機(jī)程序流程圖。當(dāng)在201處調(diào)用時(shí)，服務(wù)器例程200在203處初始化時(shí)隙分配所需要的常數(shù)。這些常數(shù)減少至R(即長(zhǎng)周期與短周期之比)，在最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期中傳輸長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)塊用的時(shí)隙數(shù)(當(dāng)然為1)，以及長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)塊傳輸間隔(等于R)。初始化也包括在205處將長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的時(shí)隙設(shè)置為1。
當(dāng)服務(wù)器在207處收到一個(gè)來(lái)自某站的要求為數(shù)據(jù)塊B分配時(shí)隙的請(qǐng)求時(shí)，在209處檢驗(yàn)由請(qǐng)求站所指定的數(shù)據(jù)周期。如果數(shù)據(jù)塊B具有短數(shù)據(jù)周期，則在211處分配該塊在長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的所有R個(gè)時(shí)隙中傳輸。
另一方面，如果在209處確定數(shù)據(jù)塊B具有長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期，則在213處將長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期時(shí)隙分配為其傳輸時(shí)隙。然后在215處長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期時(shí)隙加1。如果增加后的新的長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期時(shí)隙在217處確定為超過(guò)了長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期中的傳輸時(shí)隙總數(shù)R，則在219處將長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期起始時(shí)隙重置為1。接著，在221處將為數(shù)據(jù)塊B所分配的時(shí)隙表傳輸給請(qǐng)求站。然后流程在223處等待下一次分配請(qǐng)求。
圖9為一個(gè)適用的程序300的流程圖，該程序在每個(gè)傳輸時(shí)隙內(nèi)為每個(gè)站所運(yùn)行，以在當(dāng)前傳輸時(shí)隙周期內(nèi)傳輸被分配為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊。站在301處等待接收令牌。收到令牌后，在303處確定當(dāng)前傳輸時(shí)隙。這是可以做到的，例如通過(guò)讀取站的時(shí)鐘，并且計(jì)算當(dāng)前時(shí)間代表的最長(zhǎng)周期與最小周期的比值。其次在305處初始由站傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)塊的計(jì)數(shù)器。然后，對(duì)于在303處確定的所有由站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊，在309處檢驗(yàn)在當(dāng)前傳輸時(shí)隙中是否分配了要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊。如果是，則在311處傳輸該數(shù)據(jù)塊。每種情況下，在313處當(dāng)前塊計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)已經(jīng)檢查了在由307處所確定的當(dāng)前傳輸時(shí)隙內(nèi)全部傳輸?shù)膲K時(shí)，站在下一傳輸時(shí)隙中等待接收令牌。
已詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的特定實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員而言，根據(jù)公開(kāi)的總體描述，是能夠?qū)?xì)節(jié)做出各種修改和變更的。因而，所公開(kāi)的特定方法只是示意性的，并未限定本發(fā)明的范圍。
附圖中使用的參考號(hào)標(biāo)識(shí)符號(hào)參考號(hào)圖Nn-13 1N13 1N43 1Nn3 1N23 1N33 1令牌71CPU(中央處理單元)136存貯器156
網(wǎng)絡(luò)接口156開(kāi)始1017A常量1037AR＝最長(zhǎng)周期/最短周期對(duì)于每個(gè)周期pi傳輸pi數(shù)據(jù)所需時(shí)隙數(shù)＝最長(zhǎng)周期/pipi傳輸時(shí)隙間隔＝pi/最短周期對(duì)于每個(gè)周期 Pi1057A當(dāng)前起始時(shí)隙 Pi=1服務(wù)器收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)N的要求為具有周期P1077A的數(shù)據(jù)塊B分配時(shí)隙的請(qǐng)求時(shí)隙計(jì)數(shù)器=1097A時(shí)隙計(jì)數(shù)器<傳輸Pi的數(shù)據(jù)塊所用的時(shí)隙數(shù)1117A時(shí)隙=當(dāng)前起始時(shí)隙P1137A+(時(shí)隙計(jì)數(shù)器*P傳輸時(shí)隙間隔)將時(shí)隙加入塊B的傳輸時(shí)隙表中1157A時(shí)隙計(jì)數(shù)器加11177A將塊B的時(shí)隙表傳輸?shù)秸?qǐng)求節(jié)點(diǎn)N1197B當(dāng)前起始時(shí)隙P加11217B當(dāng)前起始時(shí)隙P>P傳輸時(shí)隙間隔1237B置當(dāng)前起始時(shí)隙P=11257B
等待下一請(qǐng)求1277B開(kāi)始2018A常量2038AR＝長(zhǎng)周期/短周期傳輸長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)塊用的時(shí)隙數(shù)＝1長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)塊間隔＝R長(zhǎng)周期時(shí)隙=12058A服務(wù)器收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)N的要求為塊B分配2078A時(shí)隙的請(qǐng)求塊B是長(zhǎng)周期塊嗎2098A時(shí)隙=所有R個(gè)時(shí)隙2118A時(shí)隙=長(zhǎng)時(shí)隙2138A長(zhǎng)時(shí)隙加12158B長(zhǎng)時(shí)隙>R2178B長(zhǎng)時(shí)隙=12198B將塊B的時(shí)隙表傳輸?shù)秸?qǐng)求節(jié)點(diǎn)N2218B等待下一請(qǐng)求2238B本節(jié)點(diǎn)收到令牌3019得到當(dāng)前時(shí)隙3039
〔余數(shù)(時(shí)鐘/最長(zhǎng)周期)÷最短周期〕+1當(dāng)前塊=03059當(dāng)前塊<節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)膲K數(shù)3079當(dāng)前時(shí)隙中是否分配了當(dāng)前傳輸塊3099傳輸當(dāng)前塊3119當(dāng)前塊加13139
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(1)，包括多個(gè)站(3)，每站產(chǎn)生多個(gè)具有多個(gè)數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)周期在最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期(Rp)和最短數(shù)據(jù)周期(1p)范圍之內(nèi)，最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期是其他每個(gè)數(shù)據(jù)周期的整數(shù)倍；一個(gè)連接了所有所述站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)；其特征是裝置(7)，用于在重復(fù)的傳輸時(shí)隙內(nèi)連續(xù)地使每站(3)能夠在所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)上傳輸周期性數(shù)據(jù)信息(B)，所述傳輸時(shí)隙的寬度等于最短數(shù)據(jù)周期；以及在每站中的裝置(300)，用于當(dāng)在每個(gè)傳輸時(shí)隙中被允許后，重復(fù)傳輸具有最短數(shù)據(jù)周期(1p)的周期性數(shù)據(jù)信息，并且用于在對(duì)于每個(gè)具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期(2p-Rp)的其他數(shù)據(jù)信息的傳輸時(shí)隙內(nèi)被允許后重復(fù)傳輸其他數(shù)據(jù)信息，此時(shí)的傳輸時(shí)隙是由所述其他周期性數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)周期與最短數(shù)據(jù)周期之比分隔的，所有站中所述具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息的傳輸在每最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期中分布到傳輸時(shí)隙上，以使每傳輸時(shí)隙中所有站(3)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息數(shù)最小。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述周期性數(shù)據(jù)信息都是長(zhǎng)度基本相同的數(shù)據(jù)塊(B)。
3.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)是一個(gè)FDDI網(wǎng)絡(luò)，并且其中所述用于允許傳輸?shù)难b置是一個(gè)逐站傳送的令牌(7)。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)周期包括一個(gè)短數(shù)據(jù)周期(1p)和一個(gè)長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期(10p)，并且其中每站中所述用于重復(fù)傳輸?shù)难b置，當(dāng)在每個(gè)短暫時(shí)隙中被允許后傳輸具有所述短數(shù)據(jù)周期(1p)的信息，并且當(dāng)在由長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期與短數(shù)據(jù)周期之比所分隔的時(shí)隙中被允許后，傳輸具有所述長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期(10p)的信息，所有站(3)傳輸?shù)木哂虚L(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)信息在每個(gè)長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期中分布到傳輸時(shí)隙上。
5.權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述允許傳輸?shù)难b置是一個(gè)逐站傳送的令牌(7)。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)是一個(gè)FDDI網(wǎng)絡(luò)。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，包括一個(gè)指定站(3a)內(nèi)部的服務(wù)器裝置(100)，用于將每站傳輸?shù)木哂休^長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期(2p-Rp)的所述周期性數(shù)據(jù)信息(B)分配到所述傳輸時(shí)隙上，在每最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期(Rp)中，將不同站(3)中具有較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的所述周期性數(shù)據(jù)信息分布到傳輸時(shí)隙上，使每個(gè)傳輸時(shí)隙中所有站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息數(shù)最小。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述服務(wù)器裝置(100)包括裝置(105，121-125)，用于連續(xù)地分配來(lái)自所有站(3)的具有一個(gè)起始傳輸時(shí)隙和相同較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息(B)，并且包括裝置(109-117)，用于將每個(gè)周期性數(shù)據(jù)信息分配給附加時(shí)隙，附加時(shí)隙由與周期性信息的數(shù)據(jù)周期同最短數(shù)據(jù)周期之比相等的周期傳輸間隔所分隔，并始自所述起始傳輸時(shí)隙。
9.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述服務(wù)器裝置包括裝置(121-125)，用于改變來(lái)自所有站的具有所述較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息的起始傳輸時(shí)隙。
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述服務(wù)器裝置(100)連續(xù)地將具有所述較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的所述周期性數(shù)據(jù)信息(B)分配到傳輸時(shí)隙，其中所述裝置(121-125)用于改變所述起始傳輸時(shí)隙，它含有裝置(121)用于連續(xù)地改變具有相同較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息的所述起始傳輸時(shí)隙。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中用于連續(xù)地改變所述起始傳輸時(shí)隙的所述裝置(121-125)，連續(xù)地從第一傳輸時(shí)隙一直到每較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的所述周期性傳輸間隔，改變具有相同較長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期的周期性數(shù)據(jù)信息的起始傳輸時(shí)隙。
全文摘要
數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(5)的多個(gè)站(3)產(chǎn)生實(shí)時(shí)周期性信息，數(shù)據(jù)周期在最短周期(1p)和最長(zhǎng)周期(Rp)范圍之內(nèi)，其中最長(zhǎng)數(shù)據(jù)周期(Rp)是任何其他周期的整數(shù)倍。服務(wù)器站(3)在全局基礎(chǔ)上將實(shí)時(shí)周期性信息分配到寬度與最短數(shù)據(jù)周期(1p)相等的傳輸時(shí)隙上，使每傳輸時(shí)隙中由所有站(3)傳輸?shù)男畔?shù)最小。
文檔編號(hào)G06F13/00GK1081035SQ9310728
公開(kāi)日1994年1月19日 申請(qǐng)日期1993年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月19日
發(fā)明者沃倫·A·伊德蘭, 卡爾·J·斯塔比, 琳達(dá)·L·桑托萊因, 小查爾斯·W·艾諾夫, 艾伯特·W·克魯 申請(qǐng)人:西屋電氣公司