CN106603431B - 基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法及装置 - Google Patents

基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法，包括：获取网络中的数据流信息；根据数据流信息在网络中确定与第一数据流的路径重叠的路径重叠数据流；在路径重叠数据流中选取与第一数据流的关键级别相同的级别相同数据流；判断如果第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，如果是，在融合节点将第一数据流和级别相同数据流融合，传输融合后的数据流；否则，直接传输先到达融合节点的第一数据流。本发明实施例降低了网络冗余，减少了工业无线网络中信道冲突和传输冲突的数量，同时减少了节点传输产生的能量开销，并且提高了关键级别高的数据流的可靠性和可调度性。

Description

基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法及装置
技术领域
本申请涉及一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法及装置，属于工业无线网络数据调度领域。
背景技术
工业无线网络是由网关，网络控制器，以及大量无线传感器节点组成的集检测与控制为一体的无线网络结构。与传统的控制系统相比，工业无线网络可靠性高，部署灵活、成本低廉，因此得到广泛应用。
可靠性和实时性作为工业无线网络最重要的指标，但是在无线传输过程中，有两种冲突会影响数据包传输的可靠性和实时性：
1)信道冲突：在网络中，同一时刻同一信道只能分配给一条传输链路，当信道资源无法满足传输需求时，低优先级数据流中的数据将会产生延迟。
2)传输冲突：在网络中，传感器节点均为半双工节点，即在传输过程中不能同时接受并发送数据包，并且在一个时隙内，同一节点只能接收来自一个源节点的数据包，当多个链路同时使用同一节点时，将产生传输冲突，低优先级数据包将会产生延迟。
为了保证节点不会产生冲突，现有技术中通过优化资源配置，或者在不影响可调度性的前提下进行有限的等待，但是目前工业无线网络为了降低功耗、节约成本，将越来越多的不同关键任务集成到一个共享平台上，即工业无线网络中共同存在多种不同重要程度的数据流，当发生事故或突发情况时，优先级并不能确保关键级别数据流的可调度性，即仍然会出现影响无线传输可靠性和实时性的冲突。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法，降低了网络冗余，减少了工业无线网络中信道冲突和传输冲突的数量，同时减少了节点传输产生的能量开销，并且提高了关键级别高的数据流的可靠性和可调度性。
一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法，包括：
获取网络中的数据流信息；
根据数据流信息在网络中确定与第一数据流的路径重叠的路径重叠数据流；
在路径重叠数据流中选取与第一数据流的关键级别相同的级别相同数据流；
判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，如果是，在融合节点将第一数据流和级别相同数据流融合，传输融合后的数据流；否则，直接传输先到达融合节点的第一数据流。
其中，判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，具体为：
判断(ci-li)+wj＜di是否成立，如果成立，确定如果第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点后，第一数据流可以调度；
其中，ci为第一数据流的执行时间，li为第一数据流的当前所处的位置节点，wj为等待级别相同数据流的时间，di为第一数据流的截止时间。
其中，所述融合节点是重叠路径上的任一个节点。
其中，所述融合后的数据流的截止期为第一数据流和级别相同数据流中较小的截止期，融合后的数据流的路径为第一数据流和级别相同数据流中传输时间较小的数据流的路径。
进一步地，还包括：
切换到高关键级别，丢弃关键级别低的数据包。
根据本申请的有一个方面，提供了一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度装置，包括：
获取模块，用于获取网络中的数据流信息；
确定模块，用于根据所述获取模块获取的数据流信息在网络中确定与第一数据流的路径重叠的路径重叠数据流；
选取模块，用于在所述确定模块确定的路径重叠数据流中选取与所述第一数据流的关键级别相同的级别相同数据流；
判断模块，用于判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，如果是，触发融合模块；如果否，触发传输模块；
所述融合模块，用于在融合节点将第一数据流和级别相同数据流融合，并传输融合后的数据流；
所述传输模块，用于传输先到达融合节点的第一数据流。
其中，所述判断模块具体判断(ci-li)+wj＜di是否成立，如果成立，确定如果第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点后，第一数据流仍然可以调度；
其中，ci为第一数据流的执行时间，li为第一数据流的当前所处的位置节点，wj为等待级别相同数据流的时间，di为第一数据流的截止时间。
其中，所述融合节点是重叠路径上的任一个节点。
其中，所述融合后的数据流的截止期为第一数据流和级别相同数据流中较小的截止期，融合后的数据流的路径为第一数据流和级别相同数据流中传输时间较小的数据流的路径。
进一步地，还包括：切换模块，用于切换到高关键级别，并丢弃关键级别低的数据包。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请通过将路径重叠、关键级别相同的数据流融合，降低了网络冗余，减少了工业无线网络中信道冲突和传输冲突的数量，同时减少了节点传输产生的能量开销，并且提高了关键级别高的数据流的可靠性和可调度性；
2)进一步地，由于合并了相同关键级别的数据包，当由于网络故障或突发情况切换关键级别时，可以合理的丢弃关键级别低的数据包，进一步降低了工业无线网络开销，同时保证了关键级别高的数据流的可调度性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
参见图1，本发明实施例提供了一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法，该方法包括：
101、获取网络中的数据流信息；
本发明实施例中的网络为工业无线网络，包含无线传感器节点、网络控制器以及与网络控制器相连接的网关，网关通过有线传输的方式与其它外界网络相连。网络控制器获取工业无线网络中数据流信息，数据流信息包括数据流属性和网络拓扑结构等。
102、根据数据流信息在网络中确定与第一数据流的路径重叠的路径重叠数据流；
本发明实施例中，路径重叠数据流可以是一个，也可以是多个，只要其传输路径与第一数据流的路径重叠即可。
103、在路径重叠数据流中选取与第一数据流的关键级别相同的级别相同数据流；
本发明实施例中，级别相同数据流可以是一个，也可以是多个，只要其关键级别与第一数据流的关键级别相同即可。
104、判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，如果是，执行步骤105；否则，表明第一数据流与级别相同数据流无法融合，执行步骤106；设第一数据流先到达融合节点，级别相同数据流后到达融合节点；
105、在融合节点将第一数据流和级别相同数据流融合，传输融合后的数据流；
具体地，判断(ci-li)+wj＜di是否成立，如果成立，确定当第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流仍然可以调度，表明第一数据流不会因为等待级别相同数据流而失效，因此在融合节点第一数据流可以等待级别相同数据流，然后将第一数据流和级别相同数据流融合，并传输融合后的数据流；否则，第一数据流与级别相同数据流无法融合，直接传输先到达融合节点的第一数据流。
其中，ci为第一数据流的执行时间，li为第一数据流的当前所处的位置节点，wj为等待级别相同数据流的时间，di为第一数据流的截止时间。
本发明实施例中，融合节点是重叠路径上的任一个节点，即可以是重叠路径开始的第一个节点，也可以是重叠路径的其它节点，本发明实施例对将数据流融合的节点不作具体限定，可以根据数据流的可调度性具体选择。当只有一个节点为多个数据流路径重叠节点，则该节点为融合节点。
具体地，融合后的数据流的截止期为第一数据流和级别相同数据流中较小的截止期，融合后的数据流的路径为第一数据流和级别相同数据流中传输时间较小的数据流的路径。
106、直接传输先到达融合节点的第一数据流。
进一步的，当工业无线网络中发生故障或突发情况，为了保证关键级别高的数据流的正常传输，还包括：
切换到高关键级别，丢弃关键级别低的数据包。
本发明实施例通过将路径重叠、关键级别相同的数据流融合，降低了网络冗余，减少了工业无线网络中信道冲突和传输冲突的数量，同时减少了节点传输产生的能量开销，并且提高了关键级别高的数据流的可靠性和可调度性；进一步地，由于合并了相同关键级别的数据包，当由于网络故障或突发情况切换关键级别时，可以合理的丢弃关键级别低的数据包，进一步降低了工业无线网络开销，同时保证了关键级别高的数据流的可调度性。
参见图2，本发明实施例提供了一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度装置，该装置包括：获取模块201、确定模块202、选取模块203、判断模块204、融合模块205和传输模块206；
获取模块201，用于获取网络中的数据流信息；
确定模块202，用于根据获取模块201获取的数据流信息在网络中确定与第一数据流的路径重叠的路径重叠数据流；
选取模块203，用于在确定模块202确定的路径重叠数据流中选取与第一数据流的关键级别相同的级别相同数据流；
判断模块204，用于判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，如果是，触发融合模块205；如果否，表明第一数据流与级别相同数据流无法融合，触发传输模块206；
具体地，判断模块204具体判断(ci-li)+wj＜di是否成立，如果成立，确定当第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点后，第一数据流仍然可以调度，然后触发融合模块205。
其中，ci为第一数据流的执行时间，li为第一数据流的当前所处的位置节点，wj为等待级别相同数据流的时间，di为第一数据流的截止时间。
融合模块205，用于在融合节点将第一数据流和级别相同数据流融合，传输融合后的数据流；
本发明实施例中，融合节点是重叠路径上的任一个节点，即可以是重叠路径开始的第一个节点，也可以是重叠路径的其它节点，本发明实施例对将数据流融合的节点不作具体限定，可以根据数据流的可调度性具体选择。当只有一个节点为多个数据流路径重叠节点，则该节点为融合节点。
具体地，融合后的数据流的截止期为第一数据流和级别相同数据流中较小的截止期，融合后的数据流的路径为第一数据流和级别相同数据流中传输时间较小的数据流的路径。
传输模块206，用于传输先到达融合节点的第一数据流。
进一步的，当工业无线网络中发生故障或突发情况，为了保证关键级别高的数据流的正常传输，还包括切换模块，用于切换到高关键级别，并丢弃关键级别低的数据包。
本发明实施例通过将路径重叠、关键级别相同的数据流融合，降低了网络冗余，减少了工业无线网络中信道冲突和传输冲突的数量，同时减少了节点传输产生的能量开销，并且提高了关键级别高的数据流的可靠性和可调度性；进一步地，由于合并了相同关键级别的数据包，当由于网络故障或突发情况切换关键级别时，可以合理的丢弃关键级别低的数据包，进一步降低了工业无线网络开销，同时保证了关键级别高的数据流的可调度性。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度方法，其特征在于，包括：
获取网络中的数据流信息；
根据数据流信息在网络中确定与第一数据流的路径重叠的路径重叠数据流；
在路径重叠数据流中选取与第一数据流的关键级别相同的级别相同数据流；
判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，如果是，在融合节点将第一数据流和级别相同数据流融合，传输融合后的数据流；否则，直接传输先到达融合节点的第一数据流；
切换到高关键级别，丢弃关键级别低的数据包。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，具体为：
判断(ci-li)+wj<di是否成立，如果成立，确定如果第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点后，第一数据流可以调度；
其中，ci为第一数据流的执行时间，li为第一数据流的当前所处的位置节点，wj为等待级别相同数据流的时间，di为第一数据流的截止时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述融合节点是重叠路径上的任一个节点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述融合后的数据流的截止期为第一数据流和级别相同数据流中较小的截止期，融合后的数据流的路径为第一数据流和级别相同数据流中传输时间较小的数据流的路径。
5.一种基于混合关键任务的工业无线网络数据调度装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取网络中的数据流信息；
确定模块，用于根据所述获取模块获取的数据流信息在网络中确定与第一数据流的路径重叠的路径重叠数据流；
选取模块，用于在所述确定模块确定的路径重叠数据流中选取与所述第一数据流的关键级别相同的级别相同数据流；
判断模块，用于判断第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点之后，第一数据流是否能调度，如果是，触发融合模块；如果否，触发传输模块；
所述融合模块，用于在融合节点将第一数据流和级别相同数据流融合，并传输融合后的数据流；
所述传输模块，用于传输先到达融合节点的第一数据流。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体判断(ci-li)+wj<di是否成立，如果成立，确定如果第一数据流在融合节点等待级别相同数据流到达融合节点后，第一数据流仍然可以调度；
其中，ci为第一数据流的执行时间，li为第一数据流的当前所处的位置节点，wj为等待级别相同数据流的时间，di为第一数据流的截止时间。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述融合节点是重叠路径上的任一个节点。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述融合后的数据流的截止期为第一数据流和级别相同数据流中较小的截止期，融合后的数据流的路径为第一数据流和级别相同数据流中传输时间较小的数据流的路径。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：切换模块，用于切换到高关键级别，并丢弃关键级别低的数据包。
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