CN106302147B

CN106302147B - 一种多链路调度方法

Info

Publication number: CN106302147B
Application number: CN201610675692.9A
Authority: CN
Inventors: 程博文; 刘伟伟; 汪路元; 何熊文; 徐勇; 郭坚
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft System Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft System Engineering
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2019-08-30
Anticipated expiration: 2036-08-16
Also published as: CN106302147A

Abstract

本发明公开了一种多链路调度方法。本发明通过对与节点A相连的所有链路进行标识，使每条链路均分配有64个虚拟信道，这样一来，便能够避免出现64个虚拟信道共享的问题。另外，本发明根据各链路当前码速率获得各链路传输数据的总次数之比，避免出现由于码速率不统一而导致链路空闲的情况出现，进而实现了源包选择一条或多条链路下行甚至所有链路同时下行。

Description

一种多链路调度方法

技术领域

本发明涉及航天器综合电子技术领域，具体涉及一种多链路调度方法。

背景技术

传统航天器的遥测下行链路调度往往基于系统中只有一条传输链路设计，通常只包括虚拟信道调度以及源包调度两级调度，并未考虑系统中有多链路的场景。

随着航天技术的快速发展，网络化的数据传输成为目前航天器应用的新方式。在这种应用方式下的系统中，通常有6条或8条链路同时并存，这种多链路既包括一条对地链路，还包括一条到多条的中继链路。源包下行的方式也更为灵活，可能存在着对地下行、对中继下行以及对地和对中继同时下行的方式。传统遥测下行的调度方式与新形势下的系统应用需求相比，显得不再适应。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多链路调度方法，能够实现源包选择一条或多条链路下行甚至所有链路同时下行。

一种多链路调度方法，具体包括如下步骤：

步骤一、针对通信网络拓扑结构中的任意节点A，定义其下行的链路的数量为n，n≥2；将节点A的所有链路进行标识，定义为：link₁,link₂,link₃,link₄,…,link_j,…,link_n，每条链路均分配有64个虚拟信道VC₁,VC₂,VC₃,VC₄,...,VC_i,...,VC₆₄；根据通信网络拓扑结构，以及传输源包所需的链路及虚拟信道的信息，构建“源包-链路-虚拟信道”映射表；根据映射表，将选择同一链路且共同使用同一虚拟信道的各源包形成虚拟信道帧，并保存在相应链路下的相应虚拟信道中；

步骤二、根据获得各链路传输数据的总次数之比N₁:N₂:...:N_j...:N_n，即获得节点A对各链路的调度关系；其中，N_j为第j条链路的比值；s_j为第j条链路的码速率；s_min为{s₁,s₂,...,s_n}中的最小值；

步骤三、节点A根据步骤二中获得的各链路之间的调度关系，按照比例式调度或优先级调度的方式，结合步骤一中各源包所选择的链路及相应的虚拟信道，进行虚拟信道帧的发送，实现数据的传输，具体为：

S31、以步骤二中获得的各链路传输数据的总次数比值作为初始值，初始情况下，将各链路所对应的比值按从大到小的顺序排列；根据排列顺序，结合比例式调度或优先级调度的方式，依次向对应链路的对应虚拟信道发送相应的虚拟信道帧，即调度相应链路；其中，若有多条链路的总次数比值相同，则从中任选一条链路发送相应的虚拟信道帧，之后，再从其余总次数比值相同的链路中任选一条链路发送相应的虚拟信道帧，直至所有总次数比值相同的链路均发送虚拟信道帧为止；各链路均发送一个虚拟信道帧之后，将各链路的总次数比值减1；

S32、节点实时的进行检测：

一旦发现存在链路空闲，则选择除前一次被调度链路之外的其他链路，并选择总次数比值最大的链路发送相应的虚拟信道帧，并将相应链路的总次数比值减1；若存在多条链路总次数比值相同，任选一条链路发送相应的虚拟信道帧即可；发送完毕后将相应链路的总次数比值减1；

S33、按S32的方式，选择相应的链路发送相应的虚拟信道帧，直至各链路之间的总次数比值均为0为止。

较佳地，每次传输源包时，均根据当前各链路的码速率，更新各链路传输数据的总次数之比，进而获得更新后的节点A对各链路之间的调度关系。

较佳地，步骤一中，选择同一链路且共同使用同一虚拟信道的各源包，按照节点接收到源包的先后顺序，将源包依次保存在虚拟信道帧中；若该虚拟信道帧中的所有源包的长度小之和于虚拟信道帧的长度，则通过在虚拟信道帧中填充设定的填充数据的方式，使得虚拟信道帧定长。

有益效果：

本发明通过对与节点A相连的所有链路进行标识，使每条链路均分配有64个虚拟信道，这样一来，便能够避免出现64个虚拟信道共享的问题。另外，本发明根据各链路当前码速率获得各链路传输数据的总次数之比，避免出现由于码速率不统一而导致链路空闲的情况出现，进而实现了源包选择一条或多条链路下行甚至所有链路同时下行。

附图说明

图1为多链路传输通信网络拓扑。

图2为虚拟信道帧格式。

图3为链路0X01中虚拟信道帧的排布示意图。

图4为链路0X02中虚拟信道帧的排布示意图。

图5为链路0X03中虚拟信道帧的排布示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种多链路调度方法，一般为8条链路。其主要思想在于：

1、随着航天技术的快速发展，网络化的数据传输成为目前航天器应用的新方式。在这种应用方式下的系统中，传输链路不仅限于星地之间，还包括卫星与卫星之间的传输。传输链路的增加，会导致虚拟信道的划分方式与传统应用有较大差别，即：传统情况下，仅有一条传输链路，根据AOS标准，对应64个虚拟信道；当存在多条传输链路时，多条传输链路将共享64个虚拟信道。这样一来，将会造成单条传输链路可用的虚拟信道数量减少。为了解决上述问题，本发明通过增加链路调度的方式，解决该问题。

2、由于传输链路的增加，源包可以通过多条链路进行传输，目前AOS标准中尚未提出对如何传输链路的进行选择。为了解决该问题，本发明根据通信网络拓扑结构，构建映射表，具体见表1。

步骤一、现有技术中，星地间的数据传输是通过最多64个虚拟信道(VCID)实现的。而针对目前如图1所示的通信网络拓扑关系来说，由于存在多条传输链路，如果在未对各链路进行标识的情况下，按现有技术操作时，节点会误认为各传输链路为同一链路，此时，将会导致对64个虚拟信道共用的问题出现。为了避免出现该问题，本发明对多个链路进行标识。即：针对通信网络拓扑中的任意一个节点A来说，都看出为源节点，定义其下行的链路的数量为n，n≥2；将节点A的所有链路进行标识，定义为：link₁,link₂,link₃,link₄,...,link_j,...,link_n；这里所说的链路均为下行链路。此时，每条链路将均分配有64个虚拟信道VC₁,VC₂,VC₃,VC₄,...,VC_i,...,VC₆₄；根据通信网络拓扑结构和源包选路策略构建“源包-链路-虚拟信道”映射表；其中，源包选路策略为：源包选择传输源包的链路及虚拟信道的信息。

本发明以其中3个链路在接收到3个源包的情况下，结合实际通信网络拓扑结构作为示例，建立映射表，具体见表1：

表1

序号	源包标识APID	链路标识	虚拟信道标识
				1	APID1	link<sub>1</sub>	VC<sub>1</sub>
2	APID2	link<sub>1</sub>	VC<sub>1</sub>
				3	APID2	link<sub>2</sub>	VC<sub>1</sub>
4	APID3	link<sub>3</sub>	VC<sub>1</sub>,VC<sub>2</sub>,VC<sub>3</sub>,VC<sub>4</sub>

其中，表1是根据实际通信网络拓扑关系构建，在实际使用过程中，可根据当前的通信网络拓扑关系进行修改。

各源包根据表1中选择的虚拟信道标识，将选择同一链路且共同使用同一虚拟信道的各源包形成虚拟信道帧(VCDU)，并保存在相应链路下的相应虚拟信道中。如图2所示，将选择同一链路且共同使用同一虚拟信道的各源包形成虚拟信道帧，按照节点接收到源包的先后顺序，将源包依次保存在虚拟信道帧中。若该虚拟信道帧中的所有源包的长度之和小于虚拟信道帧的长度，则通过在虚拟信道帧中填充设定的填充数据的方式，使得虚拟信道帧定长。本发明中，令链路标识的值为0代表所有链路。其他正整数值代表系统中正在使用的链路代号。虚拟信道标识范围为0～63。

步骤二、当遥测帧输出时，执行链路调度；由于在实际传输时，无论虚拟信道中是否包含源包，都会进行传输。而且，由于虚拟信道自身特点，其在传输过程中必须含有数据，故当源包传输完成后，需发送完全由填充数据组成的虚拟信道帧，以保证虚拟信道的正常使用。然而，由于节点在控制各链路传输数据是采用集中方式控制，而又由于各虚拟信道的码速率不同，即：部分虚拟信道的码速率高于其他虚拟信道的码速率，在虚拟信道帧定长的情况下，码速率高的虚拟信道传输时间少于码速率低的虚拟信道传输时间。这样一来，将会造成完成源包发送的虚拟信道空闲，此时，则需通过节点对各链路传输次数进行控制，以保证虚拟信道在传输过程中能够被完全占用。

但由于节点在进行虚拟信道帧分配时，只能检测出当前是否存在链路空闲，而不能具体检测出那条链路空闲，故本发明根据公式(1)，获得各链路传输数据的总次数之比，即获得节点对各链路之间的调度关系。

其中，N_j为第j条链路的比值；s_j为第j条链路的码速率；s_min为码速率s₁至码速率s_n中的最小值；。

步骤三、节点A根据步骤二中获得的各链路之间的调度关系，按照现有技术中比例式调度或优先级调度的方式，结合步骤一中构建的映射表即各源包所选择的链路及相应的虚拟信道，进行虚拟信道帧的发送，实现数据的传输，具体为：

S32、节点A实时的进行检测：

S33、按S32的方式，选择相应的链路发送相应的虚拟信道帧，直至各链路之间的总次数比值均为0为止；

每次传输源包时，均根据当前各链路的码速率，更新各链路传输数据的总次数之比，进而获得更新后的节点A对各链路之间的调度关系。

实施例：

本发明提供了一种多链路调度方法。以表2所示的配置为例，系统中存在三条链路。链路标识为0x01的码速率为16384bps，链路标识为0x02的码速率为8192bps，链路标识为0x03的码速率为4096bps。

表2

序号	源包标识APID	链路标识	虚拟信道标识
				1	0x422	0x01	0x01
2	0x36	0x01	0x3f
				3	0x36	0x02	0x04
4	0x132	0x03	0x01,0x02,0x03,0x04

按照本发明的实施方式，在步骤一，对某时刻产生的源包1(APID为0x422)查表2，获得该源包存入链路标识为0x01，虚拟信道标识为0x01的虚拟信道帧中。源包2(APID为0x36)查表2，获得该源包存入链路标识为0x01，虚拟信道标识为0x3f以及链路标识为0x02，虚拟信道标识为0x04的虚拟信道帧中。源包3(APID为0x132)查表2，获得该源包存入链路标识为0x03，虚拟信道标识为0x01,02,03,04的虚拟信道帧中。此时源包在各链路中的虚拟信道帧排布情况如图3、图4和图5所示：

按步骤二，在帧输出时刻，按照各链路的码速率计算得到的链路0x01与链路0x02与链路0x03之间的调度关系为：

按步骤三，在初始情况下，各链路均为空闲，由于链路0x01总次数比值最大，则向链路0x01发送虚拟信道帧，虚拟信道帧按照现有技术中比例式调度或优先级调度的方式选择。发送完毕后，链路0x01的总次数比值减1，各链路调度关系变为N₁:N₂:N₃＝2:2:1。

由于此时链路仍有空闲，根据步骤三中对链路分配的方法，即：根据排列顺序，结合比例式调度或优先级调度的方式，依次向对应链路的对应虚拟信道发送相应的虚拟信道帧。选择总次数比值次大的链路，故因此选择链路0x02发送虚拟信道帧，虚拟信道帧按照现有技术中比例式调度或优先级调度的方式选择。发送完毕后，链路0x02的总次数比值减1，各链路调度关系变为N₁:N₂:N₃＝2:1:1。

由于此时链路仍有空闲，因此选择链路0x03发送虚拟信道帧，虚拟信道帧按照现有技术中比例式调度或优先级调度的方式选择。发送完毕后，链路0x03的总次数比值减1，各链路调度关系变为N₁:N₂:N₃＝2:1:0。

当检测到链路空闲时，由于链路0x01总次数比值最大，则向链路0x01发送虚拟信道帧，虚拟信道帧按照现有技术中比例式调度或优先级调度的方式选择。发送完毕后，链路0x01的总次数比值减1，各链路调度关系变为N₁:N₂:N₃＝1:1:0。

当检测到链路空闲时，由于链路0x01和链路0x02总次数比值相同，且链路0x01已经有帧发送，则向链路0x02发送包含填充数据的虚拟信道帧。将链路0x02的总次数比值减1，各链路调度关系变为N₁:N₂:N₃＝1:0:0。

当各链路均发送虚拟信道帧后，节点实时的进行检测：

当检测到链路空闲时，由于链路0x01总次数比值最大，则向链路0x01发送虚拟信道帧，虚拟信道帧按照现有技术中比例式调度或优先级调度的方式选择。发送完毕后，链路0x01的总次数比值减1，各链路调度关系变为N₁:N₂:N₃＝0:0:0。

当所有链路总次数比值减为0时，完成传输。

每次传输源包时，均重新根据各链路的码速率，计算各链路传输数据的总次数之比，获得节点A对各链路之间的调度关系。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多链路调度方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一、针对通信网络拓扑结构中的任意节点A，定义其下行的链路的数量为n，n≥2；将节点A的所有链路进行标识，定义为：link₁,link₂,link₃,link₄,...,link_j,...,link_n，每条链路均分配有64个虚拟信道VC₁,VC₂,VC₃,VC₄,...,VC_i,...,VC₆₄；根据通信网络拓扑结构，以及传输源包所需的链路及虚拟信道的信息，构建“源包-链路-虚拟信道”映射表；根据映射表，将选择同一链路且共同使用同一虚拟信道的各源包形成虚拟信道帧，并保存在相应链路下的相应虚拟信道中；

S32、节点实时的进行检测：

2.如权利要求1所述的多链路调度方法，其特征在于，每次传输源包时，均根据当前各链路的码速率，更新各链路传输数据的总次数之比，进而获得更新后的节点A对各链路之间的调度关系。

3.如权利要求1或2所述的多链路调度方法，其特征在于，步骤一中，选择同一链路且共同使用同一虚拟信道的各源包，按照节点接收到源包的先后顺序，将源包依次保存在虚拟信道帧中；若该虚拟信道帧中的所有源包的长度小之和于虚拟信道帧的长度，则通过在虚拟信道帧中填充设定的填充数据的方式，使得虚拟信道帧定长。