[發明專利]基于動態窗口的虛擬信道通用調度算法

有效

• 申請號: 201510739324.1
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105933083B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 李永剛;饒愛水;周錦標;張龍;胡健;李欣泉;李清梅;汪毅;胡上成;侯亞威
• 申請（專利權）人: 中國衛星海上測控部
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B17/40
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 趙海波

技術領域

本發明涉及一種在高級在軌系統（AOS，Advanced Orbiting Systems）中廣泛使用的虛擬信道調度方法，該方法在航天測控領域廣泛使用。本發明所研究的方法主要用于實現多種型號衛星虛擬信道調度算法，以實現多種型號衛星信道調度的通用仿真。

背景技術

隨著我國航天技術應用的不斷深入，航天器各分系統和設備需要對不同的應用過程（事件）產生不同格式、不同發生率和不同內容的數據包，從而要求遙測系統具有動態組織傳送這些數據包的能力，即分包遙測體制。分包遙測引入最主要的新概念是“虛擬信道”，它是一種多信源分時共享同一物理信道的機制。與傳統多路時分制不同的是，傳統多路機制是靜態時分或者說是事先固定安排的，而虛擬信道是動態時分機制，分包遙測體制不但可以大大提高遙測能力和信道利用率，更可以很好地適應不同任務的需求，實現高柔性和低成本。

在分包遙測體制中，又可以有分包遙測和高級在軌系統（AOS）兩種主要的鏈路協議，分包遙測適應于數據量不太大、數據速率不太高的應用場合，AOS是在分包遙測的基礎上進行了業務擴充，能在寬的數據率范圍和多樣的傳輸要求上對多路業務有更好的適應性。因此，從性能上講，分包體制優于PCM體制，AOS體制又優于分包遙測。

目前國際上AOS系統正在逐漸成為主流體制，而我國已經有多種型號衛星開始采用AOS體制，而虛擬信道調度算法是實現AOS體制的關鍵內容，國內外開展了大量的研究。虛擬信道調度算法按調度方式不同可分為全同步調度算法、全異步調度算法、同步/異步混合調度算法以及兼顧應急信道的混合調度算法，空間數據系統咨詢委員會CCSDS建議書中針對虛擬信道調度，推薦了同步與異步相結合的策略，但由不同廠家研制的衛星數據特性互有差異，采用的虛擬信道調度算法互不相同，目前尚未有一種能夠兼容多種衛星虛擬信道調度的通用算法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種性能最優的調度算法，能夠模擬多種型號衛星虛擬信道調度的通用仿真算法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種基于動態窗口的虛擬信道通用調度算法，在調度開始前，預先配置好調度策略表、窗口調度比率表、同步信道調度表和異步信道調度表，所述方法包括以下步驟：

步驟A、把應急調度、同步調度和異步調度納入窗口管理，分別為應急窗口、同步窗口和異步窗口，并采用窗口調度算法實現兼顧應急信道的同步/異步混合調度算法，通過窗口調度比率表設置調度比率；

步驟B、把同步/異步混合調度區分為順序式調度以及獨占式調度，順序式調度方式下，采用同步信道和異步信道輪流的方式進行，獨占式調度方式下，僅當同步信道調度完畢后再進行異步調度，通過調度策略表設置調度方式；

步驟C、把同步信道調度區分為順序式調度以及獨占式調度，順序式調度方式下，采用多個同步信道之間采用輪流的方式進行，獨占式調度方式下，僅當上一個同步信道調度完畢后再調度下一個同步信道，通過調度策略表設置同步調度方式，通過同步信道調度表設置同步信道的初始調度順序；

步驟D、把異步信道調度區分為搶占式調度以及非搶占式調度，搶占式調度方式下，優先級高的異步信道將搶先調度，即使當前的異步信道數據未發送完畢。搶占式調度方式下，優先級高的異步信道當且僅當當前的異步信道數據全部發送完畢后再搶占信道，通過調度策略表設置異步調度方式，通過異步信道調度表設置異步信道的初始調度順序。

優選地，在步驟A中，窗口調度比率表中包括應急窗口、同步窗口和異步窗口，通過配置三個窗口的比例系數，可實現全同步調度、全異步調度以及同步/異步混合調度；當應急窗口=0、同步窗口=1、異步窗口=0時，實現全同步調度；當應急窗口=0、同步窗口=0、異步窗口=1時，實現全異步調度；當應急窗口=0、同步窗口≠0、異步窗口≠0時，實現同步/異步混合調度；當應急窗口≠0、同步窗口≠0、異步窗口≠0時，實現兼容應急信道的同步/異步混合調度。

優選地，在步驟B中，通過配置調度策略表中的窗口調度對應的調度策略，可實現同步信道和異步信道之間的順序式調度或獨占式調度，當調度策略值為1時實現順序式調度，填0時實現獨占式調度。

優選地，在步驟C中，通過配置調度策略表中的同步調度對應的調度策略，可實現同步信道的順序式調度或獨占式調度，當調度策略值為1時實現順序式調度，填0時實現獨占式調度；

優選地，在步驟C中，通過配置同步信道調度表設置同步信道的初始調度順序以及初始輪轉次數。其中“初始輪轉次數”（Ni）計算方法為：