[發(fā)明專利]智能電網(wǎng)中WirelessHART網(wǎng)絡(luò)端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710274831.1
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106972987B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋磊;陸忞;郭少勇;朱紅;王宏延;李維;李秋生;邵明馳
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力公司南京供電公司;國網(wǎng)江蘇省電力公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26
• 代理公司: 南京同澤專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 趙洪玉;閆彪

1.一種智能電網(wǎng)中WirelessHART網(wǎng)絡(luò)端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延分析方法，若一個實時工作負(fù)載F包含n個數(shù)據(jù)流，即F＝{F₁，F(xiàn)₂，...，F(xiàn)_n}，實時工作負(fù)載F的數(shù)據(jù)流按其優(yōu)先級的降序排列，WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中有多個具有相同能力的傳輸信道上進(jìn)行調(diào)度，所有的數(shù)據(jù)流共享m個可串行使用的資源l₁,l₂,...,l_m；數(shù)據(jù)流F_i進(jìn)行端對端傳輸?shù)臅r延分析包括以下步驟：

一、最大阻塞時間分析

數(shù)據(jù)流F_i的傳輸周期為T_i、預(yù)設(shè)的截止時間為d_i，將每個傳輸信道映射為一個處理器，從而將數(shù)據(jù)流F_i映射為多處理器上執(zhí)行的周期為T_i、優(yōu)先級與F_i相同的任務(wù)，1≤i≤n；數(shù)據(jù)流F_i的WCPT值為e_i，表示數(shù)據(jù)流F_i的最壞情況處理時間；數(shù)據(jù)流F_i的WCRT值為r_i，表示數(shù)據(jù)流F_i中的數(shù)據(jù)包響應(yīng)時間的最大值；數(shù)據(jù)流F_i訪問資源l_q的最大次數(shù)為N_i,q，數(shù)據(jù)流F_i使用資源l_q作為單一訪問的最大持續(xù)時間為L_i,q；

對于任一個比數(shù)據(jù)流F_i高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流F_x，1≤x＜i，表示數(shù)據(jù)流F_x傳輸時對數(shù)據(jù)流F_i端到端傳輸過程中針對資源l_q的第v個請求，表示由于數(shù)據(jù)流F_i執(zhí)行請求帶來的真實阻塞，1≤q≤m，數(shù)據(jù)流F_x使用資源l_q作為單一訪問的最大持續(xù)時間為L_x,q，相應(yīng)的阻塞比例表示如下：

令實時工作負(fù)載F中與數(shù)據(jù)流F_i分配于同一信道的數(shù)據(jù)流組成局部數(shù)據(jù)流集合F^l，與數(shù)據(jù)流F_i分配于不同信道的數(shù)據(jù)流組成遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)流集合F^r，則最大阻塞時間的邊界函數(shù)為：

式中，為最大本地阻塞時間的邊界，1≤k＜i；

為最大遠(yuǎn)程阻塞時間的邊界；

表示數(shù)據(jù)流F_x在端到端傳輸過程中請求資源l_q的次數(shù)；其中，r_x為數(shù)據(jù)流F_x的WCRT值，表示數(shù)據(jù)流F_i中的數(shù)據(jù)包響應(yīng)時間的最大值；N_x,q為數(shù)據(jù)流F_x訪問資源l_q的最大次數(shù)；d_x為數(shù)據(jù)流F_x預(yù)設(shè)的截止時間；

二、響應(yīng)時延分析

利用響應(yīng)時間分析方法確定每個數(shù)據(jù)流F_i的WCRT值r_i，即結(jié)合所述最大阻塞時間的邊界函數(shù)對以下迭代式進(jìn)行迭代運算：

其中，e_x表示數(shù)據(jù)流F_x的WCPT值，r_i⁽⁰⁾＝e_i，為數(shù)據(jù)流F_h最大遠(yuǎn)程阻塞時間的邊界，d_h為數(shù)據(jù)流F_h預(yù)設(shè)的截止時間；h∈[1,i-1]，即數(shù)據(jù)流F_h的優(yōu)先級高于數(shù)據(jù)流F_i的優(yōu)先級；Ch(F_i)為數(shù)據(jù)流F_i所處的信道，Ch(F_h)為數(shù)據(jù)流F_h所處的信道；

在迭代計算過程中，當(dāng)r_i^(u)＝r_i^(u-1)時，取r_i＝r_i^(u)，即得到數(shù)據(jù)流F_i的WCRT值r_i。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)中WirelessHART網(wǎng)絡(luò)端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延分析方法，其特征在于：數(shù)據(jù)流F_i進(jìn)行端對端傳輸?shù)臅r延還包括傳輸沖突時延，即當(dāng)數(shù)據(jù)流F_i與高優(yōu)先級數(shù)據(jù)流F_k傳輸發(fā)生沖突時，1≤k＜i，屬于較低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流F_i需要被延遲；其延遲規(guī)則為：假設(shè)數(shù)據(jù)流F_k沿鏈路li_k傳輸，數(shù)據(jù)流F_i沿鏈路li_i傳輸，當(dāng)鏈路li_k和鏈路li_i有公共節(jié)點時，若鏈路li_k是專用鏈路，鏈路li_i是共享或?qū)Ｓ面溌罚瑒t數(shù)據(jù)流F_i的傳輸將被延遲；若鏈路li_k是共享鏈路，鏈路li_i是專用鏈路，則數(shù)據(jù)流F_i的傳輸將被延遲；若鏈路li_k和鏈路li_i均是共享鏈路，兩個鏈路的接收機(jī)節(jié)點不同，則數(shù)據(jù)流F_i的傳輸將被延遲；若鏈路li_k和鏈路li_i均是共享鏈路，兩個鏈路的接收機(jī)節(jié)點相同，則數(shù)據(jù)流F_i的傳輸不會被延遲；

所述WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點組成路由圖，通過深度優(yōu)先搜索算法找到所述路由圖中數(shù)據(jù)流F_k產(chǎn)生最大沖突延遲的鏈路作為其瓶頸路徑；在數(shù)據(jù)流F_i進(jìn)行端對端傳輸時，數(shù)據(jù)流F_k沿其瓶頸路徑給數(shù)據(jù)流F_i帶來的延遲記為沖突延遲上界所述沖突延遲上界為瓶頸路徑的所有節(jié)點中數(shù)據(jù)流F_k對數(shù)據(jù)流F_i產(chǎn)生的沖突時延之和；

由于數(shù)據(jù)流F_i的截止時間為d_i，數(shù)據(jù)流F_k的傳輸周期為T_k，因此數(shù)據(jù)流F_k對數(shù)據(jù)流F_i造成的總時延上限為在d_i時間間隔內(nèi)，數(shù)據(jù)流F_i從所有較高優(yōu)先級數(shù)據(jù)流所經(jīng)歷的總延遲上限記為Δ_i(d_i)，即

此時，利用響應(yīng)時間分析方法確定每個數(shù)據(jù)流F_i的WCRT值r_i時迭代式為：

其中r_i⁽⁰⁾＝e_i；h∈[1,i-1]，即數(shù)據(jù)流F_h的優(yōu)先級高于數(shù)據(jù)流F_i的優(yōu)先級；Ch(F_i)為數(shù)據(jù)流F_i所處的信道，Ch(F_h)為數(shù)據(jù)流F_h所處的信道。