CN107948085A - 一种基于业务和卫星信道特征的消息发送控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于业务和卫星信道特征的消息发送控制方法，对数据链业务和不同速率的卫星信道进行差异化处理，并综合利用卫星信道链路状态、网络状态等可用信息，有效避免信道拥塞，保证业务高效可靠地进行发送。本发明首先根据信道数量、速率和业务特征决定消息加入到不同队列中，并实时更新维护消息队列。其次按照先高后中再低、均匀接入的原则取出要发送的数据。最后评估各信道状态，综合确定出消息发送信道。本发明提出的综合利用业务特征和卫星信道多属性的消息发送控制方法，有效地满足数据链业务和卫星信道相适配的需求。此外，本发明所提出的方法已在实际工程上得到应用，性能达到研制要求。

Description

一种基于业务和卫星信道特征的消息发送控制方法

技术领域

本发明涉及天基数据链信息处理技术领域，特别涉及多卫星链路中基于业务和信道特征的消息发送控制方法。

背景技术

天基数据链信息处理是对数据链信息进行加工、分类及转换处理，综合利用多种卫星信道资源，将数据链与卫星有效结合，实现数据链消息分发控制、消息协议与卫星信道的适配，满足天基数据链信息处理需求，提升星地一体化作战的能力。

天基数据链消息发送控制不仅需考虑数据链业务消息对可靠性和时效性的要求，还要考虑卫星信道特征及资源充分利用。针对这一处理能力需求，虽然当前已经有学者提出了多种解决方案，但是也有一些不足之处：首先，一些方法没有考虑数据链业务特征，并未对其进行差异化处理；其次，在消息发送控制时考虑了卫星信道链路质量，但没有从网络状态、资源利用、Qos保障等多维度研究发送控制策略；然后，一些方法还停留在理论研究阶段，工程上无法实现；最后，关于多种异构卫星信道消息发送控制方法尚未查阅到。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于业务和卫星信道特征的消息发送控制方法，能够满足数据链业务和多卫星信道适配的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)从规划文件中读取信道类型和个数；给每个信道建立高、中、低三种优先级队列；根据信道速率建立信道与整数值映射关系；当有新消息送达时，产生服从均匀分布的随机数，查询信道与随机整数值映射表选出将要加入的信道队列；

(2)将业务消息分成高、中、低优先级，网管类消息为高优先级，指控类消息为中优先级，周期类消息为低优先级，并依据消息类型将业务消息加入到对应优先级的队列中；当业务消息为周期类消息，则遍历该消息队列，如果队列中存在着同源消息，更新队列中已存在的同源消息内容，若不存在同源消息，则将新消息插入到队列末尾；当业务消息为网管类和指控类消息，直接将新消息插入到队列末尾；

(3)设定高、中、低优先级对应三个连续的整数值，当同类型信道发送周期到时，对每种信道做相同的处理；在设定整数区间中生成服从均匀分布的随机数，根据随机数决定发送消息的优先级；若选择发送的优先级为高时，则扫描高优先级消息队列，队列不为空则在消息生命周期有效时，取出最大排队时延的消息，同时删除过期消息；队列为空则按照先中优先级后低优先级的排序从队列中选出发送的数据；若选择发送的优先级为中时，队列不为空时处理同高优先级；队列为空时，队列查找顺序为先高后低；选择发送的优先级为低时，待队列为空时，首先查找高优先级队列再查找中优先级队列；

(4)当信道周期性或链路状态发生变化时，各信道上报链路状态、网络成员状态及流量控制报文，对其进行解析处理并建立在网成员各卫星信道状态信息链表；如果成员处于在网状态，且当前信道状态允许发送时，表示该信道可用；

(5)发送选出的消息时，首先判断目的平台在网状态、信道发送状态、链路质量三个条件，如果发送信道满足上述条件，则发送取出的消息；若有条件不满足，首先在相同技术体制信道中选择空闲信道，其次在异构技术体制信道中选择空闲信道，当没有可用的其它信道时，则将当前消息发送状态上报平台并向所选择的信道发送消息。

本发明的有益效果是：首先，本发明综合考虑了数据链业务特征，将其分为高、中、低优先级，进行差异化发送控制，既能保证各类业务的发送机会，又能满足高优先级消息优先发送机会；其次，针对不同信道速率决定接入概率的大小，避免信道拥塞，进行了流量控制。最后，综合利用信道链路状态、网络状态等可用信息，提高业务Qos保障能力。此外，本发明已在实际工程上得到应用，效果表明该方法能够保证业务消息高效可靠发送且与卫星信道特征相适配。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明消息队列与卫星信道关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明的具体技术方案包括以下步骤：

(1)消息流向处理

从规划文件中读取信道类型和个数，首先，每个信道建立高、中、低三种优先级队列。其次，根据信道速率建立信道与整数值映射关系。假设有两个信道，其中信道一速率是信道二的N倍(N大于等于1)，则信道一对应的整数值是信道二的N倍，信道对应的整数值区间为[1,M]，M＝N+1。当有新消息送达时，产生服从均匀分布的随机数，查询信道与随机整数值映射表选出将要加入的信道队列。

(2)更新消息队列

将业务消息分成高、中、低优先级，网管类消息为高优先级、指控类消息为中优先级、周期类消息为低优先级，并依据消息类型将业务消息加入到对应优先级的队列中。当为周期类消息，则查找遍历该消息队列，如果队列中存在着同源消息，更新队列中已存在的同源消息内容；若新消息在队列不存在同源消息，将新消息插入到队列末尾。当为网管类和指控类消息，直接将新消息插入到队列末尾。

(3)选择发送消息

设定高、中、低优先级对应三个连续的整数值，当同类型信道发送周期到时，对每种信道做相同的处理。在设定整数区间中生成随机数，其服从均匀分布，根据随机数决定发送消息的优先级。若选择发送的优先级为高时，则扫描高优先级消息队列，队列不为空在消息生命周期有效时，取出最大排队时延的消息，同时删除过期消息。队列为空则按照先中优先级后低优先级的排序去从队列中选出发送的数据；若选择发送的优先级为中时，队列不为空时处理同高优先级。队列为空时，队列查找顺序为先高后低；选择发送的优先为低时，队列为空时，查找顺序为先高后中。

(4)评估各信道状态

当信道周期性或链路状态发生变化时，各信道上报链路状态、网络成员状态及流量控制报文，对其进行解析处理并建立在网成员各卫星信道状态信息链表。如果成员处于在网状态，且当前信道状态允许发送时，表示该信道可用。

(5)确定发送信道

发送选出的消息时，首先判断目的平台在网状态、信道发送状态、链路质量三个条件，如果发送信道满足上述条件，则发送取出的消息；若有条件不满足，首先在相同技术体制信道中选择空闲信道，其次在异构技术体制信道中选择空闲信道，当没有可用的其它信道时，则将当前消息发送状态上报平台并向所选择的信道发送消息。

本发明所设计实现的基于业务和卫星信道特征消息发送控制方法，其能够依据当前业务类型和信道状态决定消息的发送控制。图1为本发明的方法流程图，下面结合图2对本发明的具体实施方法进行详细介绍。

(1)假定规划中有6个卫星通道，其中4个卫星信道速率为10K，标记为CH1_10K-CH4_10K，2个卫星信道速率为40K，标记为CH5_40K-CH6_40K。CH1_10K与CH5_40K是不同技术体制的卫星信道。每个信道建立高、中、低三种优先级消息队列，其分别用Q高、Q中、Q低表示。每个信道用对应整数值表示，其映射关系如下表所示。当有新业务消息到达时，生成区间为[1，12]的随机数a，它服从均匀分布。若a等于1时，则新业务加入信道CH1的消息队列；若a落在区间[5，8]之间，则消息进入的队列为CH5。由此可选出消息将进入的发送信道CHn。

序号	信道类型	数值
			1	CH1_10K	1
2	CH2_10K	2
			3	CH3_10K	3
4	CH4_10K	4
			5	CH5_40K	[5，8]
6	CH6_40K	[9，12]

(2)依据消息类型将业务消息加入到对应的优先级队列中，其中消息类型与优先级关系如下表所示。当有周期类消息到达时，设定其源发编识号为PSrc_New，遍历CHn中Q_低队列，查找队列中是否有编识号为PSrc_New的消息。如果在Q_低队列中存在着同源消息，对队列中已有同源消息进行覆盖操作；若在Q_低队列中没有找到同源消息，将新消息插入到Q_低队列尾部，更新Q_低消息队列。网管类新消息直接插入到Q_高队列末尾，指控类新消息直接插入到队列Q_中末尾。

序号	消息类型	优先级
			1	网管类	高
2	指控类	中
			3	周期类	低

(3)设高、中、低优先级与整数值关系如下表所示。当信道发送周期到达时，产生均匀分布的随机数b。若b落在[1，3]区间，则扫描高优先级消息队列Q_高，当队列Q_高有数据时，从Q_高队列中取出要发送的数据。队列Q_高无消息时，按照先中后低的优先级顺序从相应队列中获取发送消息；若b落在[4，5]区间，队列Q_中有数据时，发送中优先级消息，队列Q_中无消息时，按照先高后低的优先级顺序从相应队列中获取发送消息；若b等于6时，发送低优先级消息，低优先级队列没有存储消息时，按照先高后中顺序从队列中获取发送消息。同时，对每个优先级队列取数的原则是取出队列中排队时延最大(小于10s)的消息作为发送消息，同时删除大于10s的过期消息。

序号	消息优先级	数值
			1	高	[1，3]
2	中	[4，5]
			3	低	6

(4)全网所有信道以1s为周期或链路改变时，发送链路状态、成员状态及流量控制报文，每个成员收到这些状态信息报文后做解析处理，建立以成员编识号和信道地址为关键字的信息链表，每个节点具体信息内容如下：

(5)设定信道CH1所在的成员处于在网状态，该信道流控标识为允许发送状态，链路质量优良，则从队列中取出的消息从信道CH1发出。若信道发送条件不具备时，按照先CH2>CH3>CH4>CH5>CH6的顺序选出满足条件的空闲信道。当没选出其它可用信道时，则消息从信道CH1发送并将当期消息发送状态上报平台。

以上步骤给出了基于业务和卫星信道特征的消息发送控制方法实现流程，该方法能够依据不同卫星信道状态并结合数据链业务特征控制消息的发送，保证了业务快速可靠地到达目的节点。

Claims (1)

1.一种基于业务和卫星信道特征的消息发送控制方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)从规划文件中读取信道类型和个数；给每个信道建立高、中、低三种优先级队列；根据信道速率建立信道与整数值映射关系；当有新消息送达时，产生服从均匀分布的随机数，查询信道与随机整数值映射表选出将要加入的信道队列；

(2)将业务消息分成高、中、低优先级，网管类消息为高优先级，指控类消息为中优先级，周期类消息为低优先级，并依据消息类型将业务消息加入到对应优先级的队列中；当业务消息为周期类消息，则遍历该消息队列，如果队列中存在着同源消息，更新队列中已存在的同源消息内容，若不存在同源消息，则将新消息插入到队列末尾；当业务消息为网管类和指控类消息，直接将新消息插入到队列末尾；

(3)设定高、中、低优先级对应三个连续的整数值，当同类型信道发送周期到时，对每种信道做相同的处理；在设定整数区间中生成服从均匀分布的随机数，根据随机数决定发送消息的优先级；若选择发送的优先级为高时，则扫描高优先级消息队列，队列不为空则在消息生命周期有效时，取出最大排队时延的消息，同时删除过期消息；队列为空则按照先中优先级后低优先级的排序从队列中选出发送的数据；若选择发送的优先级为中时，队列不为空时处理同高优先级；队列为空时，队列查找顺序为先高后低；选择发送的优先级为低时，待队列为空时，首先查找高优先级队列再查找中优先级队列；

(4)当信道周期性或链路状态发生变化时，各信道上报链路状态、网络成员状态及流量控制报文，对其进行解析处理并建立在网成员各卫星信道状态信息链表；如果成员处于在网状态，且当前信道状态允许发送时，表示该信道可用；

(5)发送选出的消息时，首先判断目的平台在网状态、信道发送状态、链路质量三个条件，如果发送信道满足上述条件，则发送取出的消息；若有条件不满足，首先在相同技术体制信道中选择空闲信道，其次在异构技术体制信道中选择空闲信道，当没有可用的其它信道时，则将当前消息发送状态上报平台并向所选择的信道发送消息。