[發(fā)明專利]一種TTFC網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)調(diào)度模型及消息調(diào)度表生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911012741.0
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN111030835B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈卓煒;汪德鳳;楊康;朱國家
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04L41/0896
• 分類號: H04L41/0896;H04L41/14;H04L41/12;H04L67/1097;H04L67/60
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

本發(fā)明公開了一種TTFC網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)調(diào)度模型及消息調(diào)度表生成方法。TTFC網(wǎng)絡(luò)任務(wù)調(diào)度模型綜合考慮運(yùn)行在端系統(tǒng)上的計(jì)算任務(wù)和通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信任務(wù)，支持對時間觸發(fā)（Time?Triggered，TT）流量類和速率受限（Rate?Constrained，RC）流量類的建模，支持多播通信。該模型由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停蝿?wù)、鏈路樹、數(shù)據(jù)幀模型，以及一組任務(wù)調(diào)度模型約束條件構(gòu)成。TTFC網(wǎng)絡(luò)的消息調(diào)度表生成方法設(shè)計(jì)了一種TT任務(wù)和RC任務(wù)的分階段調(diào)度框架。該方法先執(zhí)行任務(wù)的可調(diào)度性檢驗(yàn)，如通過檢驗(yàn)，再針對TT任務(wù)調(diào)用具體的調(diào)度表生成算法求得TT任務(wù)的靜態(tài)調(diào)度表，在此基礎(chǔ)上檢驗(yàn)鏈路是否有足夠的剩余帶寬完成RC任務(wù)調(diào)度，最終獲得滿足模型所有約束條件的靜態(tài)調(diào)度表，解決了TTFC網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)調(diào)度問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域中的TTFC網(wǎng)絡(luò)中時間觸發(fā)流量類的調(diào)度方法研究領(lǐng)域，特別涉及一種TTFC網(wǎng)絡(luò)中任務(wù)調(diào)度模型及消息調(diào)度表生成方法。

背景技術(shù)

近年來，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在軍事、航空電子系統(tǒng)、制造業(yè)等領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，日益增長的網(wǎng)絡(luò)化需求意味著更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)布線、更擁塞的信息傳輸和更高的成本。在FC網(wǎng)絡(luò)中，端系統(tǒng)通過交換以太網(wǎng)幀進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)幀通過從發(fā)送端到接收端的交換機(jī)逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。通常當(dāng)數(shù)據(jù)幀被同時轉(zhuǎn)發(fā)到同一個鏈路時，它被存儲在隊(duì)列中，并根據(jù)輸出調(diào)度程序發(fā)送。因此，交換機(jī)排隊(duì)會導(dǎo)致傳輸延遲，而傳輸延遲又進(jìn)一步依賴于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種不確定性的時間行為使得傳統(tǒng)的FC網(wǎng)絡(luò)不適合具有嚴(yán)格時序要求的安全關(guān)鍵應(yīng)用。為了保障強(qiáng)實(shí)時性，近年來時間觸發(fā)機(jī)制開始引入航空電子網(wǎng)絡(luò)，在FC協(xié)議中加入時間觸發(fā)的機(jī)制，結(jié)合時間觸發(fā)機(jī)制和FC協(xié)議兩者的優(yōu)點(diǎn)來傳輸實(shí)時性和非實(shí)時性業(yè)務(wù)，在航電或車載等領(lǐng)域成為一種必然的趨勢。

國內(nèi)現(xiàn)有的關(guān)于時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的研究大多數(shù)通過把流量劃分成不同的類，應(yīng)用于具有不同時間要求的通信。常見的方法是將流量劃分為時間觸發(fā)(Time-triggered)流量類、速率受限(Rate-constrained)流量類和盡力傳輸(Best-Effort)流量類。在實(shí)時性方面，現(xiàn)有大多數(shù)關(guān)于時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的消息調(diào)度表生成算法僅針對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行調(diào)度，但實(shí)際上分布式應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時性同時取決于端系統(tǒng)上的計(jì)算任務(wù)和鏈路上的通信任務(wù)，分布式系統(tǒng)的實(shí)時調(diào)度問題不能簡化為單獨(dú)的通信調(diào)度問題。此外，現(xiàn)有針對時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的大多數(shù)解決方案僅考慮時間觸發(fā)流量調(diào)度，對速率受限流量調(diào)度的支持不夠；僅考慮單播應(yīng)用，對多播應(yīng)用的支持不夠，因此無法滿足更復(fù)雜的應(yīng)用需求。目前對于時間觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)的研究剛剛起步，對于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指定，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)軟件的設(shè)計(jì)等工作還需要進(jìn)一步的投入

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，解決TTFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度問題，本發(fā)明提供一種TTFC網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)調(diào)度模型及消息調(diào)度表生成方法；對TTFC網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)上的TT任務(wù)和RC任務(wù)進(jìn)行形式化描述，并確定TTFC網(wǎng)絡(luò)中終端和交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送TT數(shù)據(jù)幀的確切時間點(diǎn)，使得終端網(wǎng)卡和交換機(jī)可以按照這些時間點(diǎn)進(jìn)行TT消息的轉(zhuǎn)發(fā)，確保TT任務(wù)和RC任務(wù)同時滿足調(diào)度要求；此外，本發(fā)明還支持對多播應(yīng)用的描述和調(diào)度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種TTFC網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)調(diào)度模型，綜合考慮運(yùn)行在端系統(tǒng)上的計(jì)算任務(wù)和通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信任務(wù)，支持TT任務(wù)和RC任務(wù)的描述及約束條件的表達(dá)，同時支持單播和多播應(yīng)用，模型包括如下模塊:

模塊S11：描述TTFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停?/p>

模塊S12：描述TTFC網(wǎng)絡(luò)中的TT任務(wù)、RC任務(wù)及其數(shù)據(jù)幀的任務(wù)模型、鏈路樹模型和數(shù)據(jù)幀模型；

模塊S13：描述TTFC網(wǎng)絡(luò)中任務(wù)調(diào)度要求的一組任務(wù)調(diào)度模型約束條件。