CN107317769A - 一种基于有序优先级队列的源包调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于有序优先级队列的源包调度方法，对每个源包信道进行独立管理，每个源包可以设置下传周期等多个参数，而优先级根据当前下传周期等参数实时计算，因此可以实现不同源包通过差异速度下传，且源包下传速率动态可调；每次帧下传时间片中，根据遥测帧实际剩余空间调度遥测源包，最大程度保证对遥测信道的有效利用；优先级计算方法是根据当前等待的时间占全部等待周期的比例算出，对遥测源包信道具有相对公平性。例如对于两个剩余计时相对的源包，等待周期长的源包将获得更高优先级。因此当遥测信道阻塞时，等待周期长的源包不会出现长期无法下传的情况；当遥测信道空闲时，各源包根据比例获得更多信道资源占用率。

Description

一种基于有序优先级队列的源包调度方法

技术领域

本发明属于航天器数据管理技术领域，具体涉及一种基于有序优先级队列的源包调度方法。

背景技术

航天器遥测是把航天器上各种被测信息，经过感受、采集和调制，通过天线传输媒介送到地面接收站，经过解调、记录和处理的测量全过程，是航天器整星数据管理系统的重要功能。不同航天器型号任务，往往对遥测参数设置、采集频率、存储方式和下传方式等需求不同。采用高级在轨系统AOS遥测体系的航天器，一般会将同一类型的遥测组织成一个遥测源包下传。然而，同一航天器内部，对于不同类型的遥测参数，其下传频率也差异很大。例如，某遥感卫星，其指令接收情况遥测和部分控制参数遥测等快速变化遥测，一般要求包含此类的遥测源包1秒下传一次；而某些温度量等缓慢变化遥测，可能此类遥测源包几分钟下传一次。另外在某些情况下，地面人员可能在特定的情况下对某些遥测关注更高，要求这部分遥测下传速率能够实时调整。又因为遥测带宽是一个受限的资源，遥测下传速率设置不合理，或将导致数据堵塞，亦或导致遥测带宽得不到充分利用而产生浪费。

发明内容

有鉴于此，为了满足遥测信道充分利用，不同源包差异速率下传，源包速率动态可调等需求，本发明的目的是提供一种基于有序优先级队列的源包调度算法，根据遥测码速率、各遥测源包自身周期进行源包下传调度，有效利用信道资源，降低复杂程度。

本发明的一种基于有序优先级队列的源包调度方法，包括如下步骤：

步骤1：在当前帧下传周期，对所有需要下传的源包的源包信道下传剩余计时remain_cnt减1，其中，如果remain_cnt已经为0则不减，如果下传剩余计时减1后为0，表示该源包信道下传到时；

步骤2：对每个源包信道重新计算下传优先级priority，计算公式为：

priority＝remain_cnt×1000/period；

其中，period表示源包下传周期；

步骤3：对所有源包信道根据优先级priority进行重新排序：如果所有源包信道的源包平均长度与遥测帧长度的比值大于1/4，则排序算法采用冒泡排序法对源包信道优先级进行排序，否则采用快速排序法对源包信道优先级进行排序；

步骤4：在当前帧下传周期，按照以下步骤持续选择源包信道，并下传到对应链路中，直到下层链路填满或者没有符合条件的源包为止，具体为：

步骤4.1：依据重新排序后的优先级顺序，从高到低依次选择缓存源包个数大于零0的源包信道，将该源包信道的源包放入对应链路中，每成功选择一个源包信道，将该源包信道的下传剩余计时remain_cnt重置为下传周期，继续选择下一个优先级的源包信道，直到将源包个数大于零0的所有源包信号选择完毕；

步骤4.2：返回步骤1，进行下一帧下传周期的源包信道下传。

本发明具有如下有益效果：

1、对每个源包信道进行独立管理，每个源包可以设置下传周期等多个参数，而优先级根据当前下传周期等参数实时计算(见第3部分源包信道调度算法步骤2)，因此可以实现不同源包通过差异速度下传，且源包下传速率动态可调；

2、每次帧下传时间片中，根据遥测帧实际剩余空间调度遥测源包，最大程度保证对遥测信道的有效利用；

3、优先级计算方法是根据当前等待的时间占全部等待周期的比例算出(见第3部分公式1)，对遥测源包信道具有相对公平性。例如对于两个剩余计时相对的源包，等待周期长的源包将获得更高优先级。因此当遥测信道阻塞时，等待周期长的源包不会出现长期无法下传的情况；当遥测信道空闲时，各源包根据比例获得更多信道资源占用率。

4、本发明的步骤1、步骤2都只对源包信道队列进行一次遍历，算法时间复杂度为O(n)，步骤4无需遍历，时间复杂度是一个常数，为O(1)；步骤3算法时间复杂度分为两种，第一种是源包平均长度/遥测帧长度>1/4，此时采用冒泡排序，时间复杂度为O(4n)；第二种是源包平均长度/遥测帧长度<1/4，此时采用快速排序，时间复杂度为O(nlogn)，n为参与遥测下传的源包信道个数。因此，保证了本算法的高效性。

附图说明

图1为本发明的基于有序优先级队列的源包调度方法流程图。

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。

本发明对预先定义且周期性下传的遥测包进行调度，包括根据包周期进行调度下传、对包周期进行重新设置、停止源包下传等等。

源包信道是包下行控制的基本单元，每个源包信道有以下属性对其进行描述和操作：

本信道APID：不同的源包信道由APID唯一标识，并作为周期调整索引。

源包下传周期period：若为0xFFFF，则表示该源包信道为阻塞状态，不允许下传；

下传剩余计时remain_cnt：初值为下传周期，记录本源包信道距离下一次到时下传还剩多长时间，当计数为0，则表示当前源包信道等待时间已经达到下传周期要求。

源包信道缓存大小N：每个源包信道都有个缓存，该信道获得新的源包，则输入到该缓存中。若缓存已满，则将源包丢弃。

如图1所示，本发明的源包信道调度方法按照以下步骤进行：

步骤1：在当前帧下传周期，对所有需要下传源包的源包信道下传剩余计时remain_cnt减1(如果已经为0则不减)，如果下传剩余计时减为0，表示该源包信道下传到时。

步骤2：对每个源包信道重新计算下传优先级priority，计算公式为：

priority＝remain_cnt×1000/period；显然，优先级数值越小，说明下传优先级越高。

步骤3：对所有源包信道根据优先级进行重新排序：如果所有源包信道的源包平均长度与遥测帧长度的比值大于1/4，则排序算法采用冒泡排序法对源包信道优先级进行排序，否则采用快速排序法对源包信道优先级进行排序。

步骤4：在当前帧下传周期，按照以下步骤持续选择源包信道，并下传到对应链路中(例如，AOSVC)，直到将下层链路已经填满或者没有符合条件的源包为止，具体为：

步骤4.1：从源包信道顺序表中当前最高优先级游标开始，依据优先级顺序从高到低依次选择缓存源包个数大于零0的源包信道，将该源包信道的源包放入下行信道，每成功选择一个源包信道，将该源包信道的下传剩余计时remain_cnt重置为下传周期，并将当前最高优先级游标加1，使游标指向下一个优先级的源包信号，并继续选择下一个优先级的源包信道，直到将源包个数大于零0的所有源包信号选择完毕；

步骤4.2：返回步骤1，进行下一帧下传周期的源包信道下传。

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)

1.一种基于有序优先级队列的源包调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在当前帧下传周期，对所有需要下传的源包的源包信道下传剩余计时remain_cnt减1，其中，如果remain_cnt已经为0则不减，如果下传剩余计时减1后为0，表示该源包信道下传到时；

步骤2：对每个源包信道重新计算下传优先级priority，计算公式为：

priority＝remain_cnt×1000/period；

其中，period表示源包下传周期；

步骤3：对所有源包信道根据优先级priority进行重新排序：如果所有源包信道的源包平均长度与遥测帧长度的比值大于1/4，则排序算法采用冒泡排序法对源包信道优先级进行排序，否则采用快速排序法对源包信道优先级进行排序；

步骤4：在当前帧下传周期，按照以下步骤持续选择源包信道，并下传到对应链路中，直到下层链路填满或者没有符合条件的源包为止，具体为：

步骤4.1：依据重新排序后的优先级顺序，从高到低依次选择缓存源包个数大于零0的源包信道，将该源包信道的源包放入对应链路中，每成功选择一个源包信道，将该源包信道的下传剩余计时remain_cnt重置为下传周期，继续选择下一个优先级的源包信道，直到将源包个数大于零0的所有源包信号选择完毕；

步骤4.2：返回步骤1，进行下一帧下传周期的源包信道下传。