專利名稱：基于衛(wèi)星網絡的虛擬信道復用的調度算法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星網絡技術領域，更具體地說，屬于一種基于衛(wèi)星網絡的虛擬信道復用的調度算法。
背景技術：
虛擬信道是空間鏈路子層的核心。根據用戶需要，每個虛擬信道都有其獨特的業(yè)務類型和業(yè)務需求。各虛擬信道時分復用物理信道，虛擬信道對物理信道的占用順序可以按照一定的調度算法進行動態(tài)管理。在虛擬信道復用和緩存分配時要考慮鏈路利用效率、 所需要的緩存大小、數(shù)據類型和支持實時業(yè)務的方法。虛擬信道的復用方式將直接影響到整個數(shù)據傳輸過程的性能。虛擬信道的調度過程實質是幀復接過程，這個過程可以等效為一個排隊模型。現(xiàn)有的排隊模型為消失制和等待制的混合模型，即在實際系統(tǒng)中數(shù)據包到達時，如果復接器正在處理已經到達的數(shù)據包，則新到達的數(shù)據包在緩存區(qū)未滿的條件下進入緩存區(qū)內等待復接輸出，若緩存區(qū)已滿，則丟棄該數(shù)據包。這種情況可能丟失一些重要的工程數(shù)據；而在仿真系統(tǒng)中，數(shù)據包到達時，復接器正忙時，數(shù)據包進入緩存區(qū)等待，直到復接器輸出，這種情況是假設緩存區(qū)為無窮大。而實際的設計中，緩存區(qū)不可能是無窮大。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決以上問題，給出了一種基于衛(wèi)星網絡的虛擬信道復用的調度算法。本發(fā)明的一種基于衛(wèi)星網絡的虛擬信道復用的調度算法包括如下步驟Sl采用緊急/同步/異步混合的三級復用方式，將虛擬信道調度的一個周期分為 Nt個時隙，其中一部分用于緊急虛擬信道，設緊急虛擬信道的時隙數(shù)為Nu ；—部分用于同步虛擬信道，同步虛擬信道的時隙數(shù)為Ns ；—部分用于異步虛擬信道，異步虛擬信道的時隙數(shù)為Na；S2所述調度算法要根據各虛擬信道的數(shù)據率和緩存量動態(tài)分配同步與異步虛擬信道的時隙數(shù)，并且要實時監(jiān)測有無緊急數(shù)據發(fā)生；緊急虛擬信道、同步虛擬信道和異步虛擬信道三個部分之間的邊界是可以移動的，但每部分的時隙數(shù)也有限制；S3在邊界移動下進行時隙分配時，根據同步虛擬信道數(shù)、同步數(shù)據幀到達率和異步虛擬信道數(shù)、異步數(shù)據幀到達率為緊急虛擬信道、同步虛擬信道和異步虛擬信道分配時隙數(shù)；S4所述同步虛擬信道采用加權周期輪詢調度策略；根據異步虛擬信道的傳送緊迫度系數(shù)、傳送緊迫度基數(shù)、最大延時、各異步虛擬信道在緩存內等待處理的幀數(shù)計算動態(tài)優(yōu)先級，并根據動態(tài)優(yōu)先級進行異步虛擬信道調度；所述異步虛擬信道采用動態(tài)優(yōu)先級異步調度策略；S5根據事件的優(yōu)先級和完整性設計了動態(tài)的隊列管理算法，計算每種業(yè)務的丟棄概率，根據丟棄概率對系統(tǒng)緩存進行實時動態(tài)的管理；S6將緩存空間劃分劃分為吸收區(qū)、選擇吸收區(qū)和飽和區(qū)；通過判斷平均隊長所處的狀態(tài)可分別對不同信道進行相應的丟棄計算，根據丟棄概率對系統(tǒng)緩存進行實時動態(tài)的管理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比采用邊界可移動的緊急/同步/異步混合的三級復用方式復用物理信道時，既可以在第一時間處理緊急數(shù)據，兼顧音頻、視頻數(shù)據的等時性，同時又靈活高效地處理突發(fā)性強的異步數(shù)據，提高信道利用率。同步虛擬信道采用的加權周期輪詢調度策略，可根據各同步虛擬信道的數(shù)據量分配同步時隙，既降低了同步數(shù)據的時延抖動，又維持了各類同步業(yè)務的公平性。異步虛擬信道采用的自適應動態(tài)優(yōu)先級調度算法綜合考慮了系統(tǒng)允許的最大延時、傳送緊迫度、緩存量和靜態(tài)優(yōu)先級，既可以避免高優(yōu)先級數(shù)據一直占用物理信道，其它數(shù)據不能傳輸?shù)那闆r，又可以根據各異步虛擬信道在緩存內等待處理的幀數(shù)來均衡各異步虛擬信道的緩存量，這不僅保證實時數(shù)據的實時性，又能有效的利用信道資源。本發(fā)明針對緩存提出的動態(tài)隊列管理算法可以高效可控的實現(xiàn)對于高優(yōu)先業(yè)務的低丟棄概率，從而保護了高優(yōu)先級業(yè)務的完整性。


附圖1是本發(fā)明的虛擬信道復用物理信道設計圖；附圖2是本發(fā)明的邊界可移動的三級復用方式；附圖3是本發(fā)明的緩存管理總體結構圖；附圖4是本發(fā)明的緩存空間劃分示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明采用的邊界可移動的緊急/同步/異步混合的虛擬信道三級復用物理信道方式中，通過形成統(tǒng)一的數(shù)據流，可同時傳送航天器工程數(shù)據、音頻數(shù)據、視頻數(shù)據、有效載荷數(shù)據、延時回放數(shù)據等各種不同信息，以處理大容量、高速率的數(shù)據，通過為不同業(yè)務的數(shù)據分配虛擬信道，以時分復用的方式動態(tài)地對虛擬信道進行管理調度，保證信道的合理高效利用。本發(fā)明的基于衛(wèi)星網絡的虛擬信道復用的調度算法，其特征在于所述調度算法包括如下步驟Sl采用緊急/同步/異步混合的三級復用方式，將虛擬信道調度的一個周期分為 Nt個時隙，其中一部分用于緊急虛擬信道，設緊急虛擬信道的時隙數(shù)為Nu ；—部分用于同步虛擬信道，同步虛擬信道的時隙數(shù)為Ns ；—部分用于異步虛擬信道，異步虛擬信道的時隙數(shù)為Na；S2所述調度算法要根據各虛擬信道的數(shù)據率和緩存量動態(tài)分配同步與異步虛擬信道的時隙數(shù)，并且要實時監(jiān)測有無緊急數(shù)據發(fā)生；緊急虛擬信道、同步虛擬信道和異步虛擬信道三個部分之間的邊界是可以移動的，但每部分的時隙數(shù)也有限制；S3在邊界移動下進行時隙分配時，根據同步虛擬信道數(shù)、同步數(shù)據幀到達率和異步虛擬信道數(shù)、異步數(shù)據幀到達率為緊急虛擬信道、同步虛擬信道和異步虛擬信道分配時隙數(shù)；
S4所述同步虛擬信道采用加權周期輪詢調度策略；根據異步虛擬信道的傳送緊迫度系數(shù)、傳送緊迫度基數(shù)、最大延時、各異步虛擬信道在緩存內等待處理的幀數(shù)計算動態(tài)優(yōu)先級，并根據動態(tài)優(yōu)先級進行異步虛擬信道調度；所述異步虛擬信道采用動態(tài)優(yōu)先級異步調度策略；S5根據事件的優(yōu)先級和完整性設計了動態(tài)的隊列管理算法，計算每種業(yè)務的丟棄概率，根據丟棄概率對系統(tǒng)緩存進行實時動態(tài)的管理；S6將緩存空間劃分劃分為吸收區(qū)、選擇吸收區(qū)和飽和區(qū)；通過判斷平均隊長所處的狀態(tài)可分別對不同信道進行相應的丟棄計算，根據丟棄概率對系統(tǒng)緩存進行實時動態(tài)的管理。圖1為虛擬信道復用物理信道總體設計圖，各虛擬信道到達的數(shù)據先進入相應的緩存，不同業(yè)務根據相應的幀長，按自適應幀生成算法封裝成幀，虛擬信道調度模塊用于按設計的調度算法時分復用各虛擬信道的幀，然后送入信道編碼、幀同步模塊，最后送入物理信道進行傳輸。(1)復用方式的設計根據用戶的需要，每個虛擬信道都有其獨特的業(yè)務類型和業(yè)務需求，綜合考慮星上可能的幾種數(shù)據源類型，劃分了 VC1-VC7共七個虛擬信道。并把這七個虛擬信道分為三種信道類型緊急虛擬信道、同步虛擬信道和異步虛擬信道。其中緊急虛擬信道包含VC1， 用于傳送緊急的文本、圖像、音頻和視頻數(shù)據；同步虛擬信道包含VC2和VC3，用于傳送同步的音頻和視頻數(shù)據；異步虛擬信道包含VC4、VC5和VC6，用于傳送異步的工程數(shù)據、有效載荷和延時回放數(shù)據；而VC7是在沒有有效數(shù)據時為保持信道同步設置的填充空閑數(shù)據的填充信道。圖2為邊界可移動的三級復用方式的流程示意圖，系統(tǒng)要根據各虛擬信道的數(shù)據率和緩存量動態(tài)分配同步與異步虛擬信道的時隙數(shù)，并且要實時監(jiān)測有無緊急數(shù)據發(fā)生。 當發(fā)送同步時隙時，自動傳送該時隙對應的同步數(shù)據，如果此時沒有有效的同步數(shù)據，則根據一定的調度機制選擇一路有效的異步數(shù)據或其他同步數(shù)據來占用該同步時隙。當發(fā)送異步時隙時，根據一定的調度機制傳送一路有效的異步數(shù)據。這樣可以減少發(fā)送填充數(shù)據的機會，提高信道的利用率。(2)邊界移動下的時隙分配緊急/同步/異步混合的三級復用方式是將虛擬信道調度的一個周期分為Nt個時隙，設傳輸緊急虛擬信道的時隙數(shù)為Nu，傳輸同步虛擬信道的時隙數(shù)為Ns，傳輸異步虛擬信道的時隙數(shù)為Na。若所有虛擬信道的任務都傳完，則傳輸空閑虛擬信道。由于緊急數(shù)據要隨到隨傳，所以Nu是無法事先計算的，但要實時地計算并調整
Ns與Na。動態(tài)時隙分配方法設同步虛擬信道數(shù)為N_VCsyn，幀到達率為Nf_VCsyn，異步虛
擬信道數(shù)為N_VCasyn，幀到達率為Nf_VCasyn，則同步虛擬信道和異步虛擬的時隙數(shù)之比為
權利要求
1. 一種基于衛(wèi)星網絡的虛擬信道復用的調度算法，其特征在于所述調度算法包括如下步驟Sl采用緊急/同步/異步混合的三級復用方式，將虛擬信道調度的一個周期分為Nt個時隙，其中一部分用于緊急虛擬信道，設緊急虛擬信道的時隙數(shù)為Nu;—部分用于同步虛擬信道，同步虛擬信道的時隙數(shù)為Ns ；—部分用于異步虛擬信道，異步虛擬信道的時隙數(shù)為Na;S2所述調度算法要根據各虛擬信道的數(shù)據率和緩存量動態(tài)分配同步與異步虛擬信道的時隙數(shù)，并且要實時監(jiān)測有無緊急數(shù)據發(fā)生；緊急虛擬信道、同步虛擬信道和異步虛擬信道三個部分之間的邊界是可以移動的，但每部分的時隙數(shù)也有限制；S3在邊界移動下進行時隙分配時，根據同步虛擬信道數(shù)、同步數(shù)據幀到達率和異步虛擬信道數(shù)、異步數(shù)據幀到達率為緊急虛擬信道、同步虛擬信道和異步虛擬信道分配時隙數(shù)；S4所述同步虛擬信道采用加權周期輪詢調度策略；根據異步虛擬信道的傳送緊迫度系數(shù)、傳送緊迫度基數(shù)、最大延時、各異步虛擬信道在緩存內等待處理的幀數(shù)計算動態(tài)優(yōu)先級，并根據動態(tài)優(yōu)先級進行異步虛擬信道調度；所述異步虛擬信道采用動態(tài)優(yōu)先級異步調度策略；S5根據事件的優(yōu)先級和完整性設計了動態(tài)的隊列管理算法，計算每種業(yè)務的丟棄概率，根據丟棄概率對系統(tǒng)緩存進行實時動態(tài)的管理；S6將緩存空間劃分劃分為吸收區(qū)、選擇吸收區(qū)和飽和區(qū)；通過判斷平均隊長所處的狀態(tài)可分別對不同信道進行相應的丟棄計算，根據丟棄概率對系統(tǒng)緩存進行實時動態(tài)的管理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于衛(wèi)星網絡的虛擬信道復用的調度算法，屬于衛(wèi)星網絡技術領域。采用緊急/同步/異步混合的三級復用方式，將虛擬信道調度的一個周期分為Nt個時隙，其中一部分用于緊急虛擬信道，設緊急虛擬信道的時隙數(shù)為Nu；一部分用于同步虛擬信道，同步虛擬信道的時隙數(shù)為Ns；一部分用于異步虛擬信道，異步虛擬信道的時隙數(shù)為Na。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比既可以在第一時間處理緊急數(shù)據，兼顧音頻、視頻數(shù)據的等時性，同時又靈活高效地處理突發(fā)性強的異步數(shù)據，提高信道利用率。
文檔編號H04Q11/00GK102404041SQ20101028177
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權日2010年9月15日
發(fā)明者丁元明, 劉春玲, 劉海燕, 別玉霞, 郭慧 申請人:大連大學