CN109788567B - 考虑链路重传的工业无线网络确定性调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑链路重传的工业无线网络确定性调度方法，属于工业网络技术领域。本发明面向工业无线网络数据传输的高可靠、高实时需求，针对工业无线网络中的丢包问题，在调度的过程中考虑重传，分别提出了支持连续重传和窗口内重传两种策略的确定性调度方法。所提方法基于链路时隙裕度和动态优先级，通过在每个时隙按照调度规则为重传链路分配通信资源，缓解丢包对数据传输的影响，并围绕两种重传策略进行相应的时隙、信道资源优化分配，保障数据端到端按时到达。本发明所提出的调度方法，在满足数据传输确定性的前提下，进一步提高了数据传输的可靠性，实现了数据传输实时与可靠之间的有效均衡。

Description

考虑链路重传的工业无线网络确定性调度方法

技术领域

本发明属于工业无线网络通信技术领域，涉及考虑链路重传的工业无线网络确定性调度方法。

背景技术

工业无线网络是一种用于工业现场设备之间信息交互的无线通信网络，具有自组织、低功耗、易于升级和部署等特点，对提高工业现场的生产效率、节省成本具有实际意义。工业无线网络中的周期性数据通常具有高实时、高可靠的要求，并且具有截止时间的约束，而工业现场网络设备的计算能力和可用通信资源有限，且不确定因素众多，所以研究如何为网络中的数据传输合理高效地分配时隙和信道资源，满足数据传输的实时可靠需求以及满足截止时间的约束具有重要意义。

工业无线网络一般采用时分多址技术以提供时隙资源，并采用多信道技术以提供信道资源，同时也会为数据流分配数据传输所需的路径资源，确定性调度技术作为工业无线网络中一项关键技术，它的主要任务是合理地为网络中的数据流分配时隙和信道资源，以满足工业实时数据的确定性调度需求和截止时间的约束。

工业无线网络现场环境复杂、干扰众多，从而导致无线数据传输面临丢包问题。解决工业无线网络丢包问题主要有重传、多路径传输等方法。其中，重传是一种简捷高效的可靠性提升机制，在无线网络中被普遍使用。例如，在工业无线WirelessHART标准中，对调度中的重传时隙进行了安排，即在已调度链路的下一时隙为该链路预留一个时隙用于重传，但其调度方法主要考虑顺序编排，没有对多跳数据流的调度进行联合优化配置。现有的面向工业无线网络的确定性调度优化类方法，则主要集中于解决调度是否可解、如何提高调度成功率的问题，而很少在调度的过程中考虑对包重传的影响。

针对工业无线网络中的丢包重传问题，本发明分别提出了支持连续重传和窗口内重传两种策略的确定性调度方法。所提方法在满足数据传输确定性的前提下，进一步提高了数据传输的可靠性，实现了数据传输实时与可靠之间的有效均衡，提升了网络的通信性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种考虑链路重传的工业无线网络确定性调度方法，包括考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法和考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法，通过在调度过程中考虑链路重传，并合理的给网络中的传输链路分配时隙和信道资源，从而在数据丢包的情况下，解决通信链路实时可靠传输的问题，改善网络的通信性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法，首先获取待调度网络的参数，包括网络节点个数N，数据流的传输路径、周期和相对截止时间，网络超帧周期T，以及网络可用信道数量M和重传次数K；

然后，该方法在每个时隙首先调度重传链路，并对释放态链路计算链路时隙裕度，计算方式为d_k-t+1-C_k，d_k表示传输链路k的截止时间，t表示当前时隙，C_k表示链路生存周期被包含于传输链路k的生存周期之内并与传输链路k存在链路冲突的链路总数；传输链路k的生存周期表示为[r_k,d_k]，r_k表示传输链路k的释放时隙，通过r_k＝R_k+pre_k计算，其中R_k表示传输链路k所在数据流的释放时隙，pre_k表示到达传输链路k所需链路总数；d_k表示传输链路k的截止时隙，通过d_k＝D_k-post_k计算，其中D_k表示传输链路k所在数据流的截止时隙，post_k表示传输链路k到达目的节点所需链路总数；

在计算时，重传链路也视为数据流传输过程中必须经过的一个链路，即在计算链路个数时要加入重传链路；链路时隙裕度越小，则当前紧急程度越高，该链路应该优先调度，并判断是否满足截止时间的要求，对于重传链路，还应判断是否满足信道区分；若任一不满足，则网络不可调度，结束方法；若都满足，则为该链路分配时隙信道资源，并将其加入重传链路集合，更新重传次数信息；

考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法的具体步骤如下：

11)读取待调度网络的网络参数，包括网络节点数量N，数据流传输路径和相对截止时间，以及网络中可用信道数量M、网络的超帧周期T，网络中链路重传次数K，并初始化当前时隙t＝1；

12)若当前时隙t大于超帧周期T，表明网络在该超帧周期内无法完成调度，直接返回不可调度结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中不存在释放态链路以及重传链路，表明网络已调度成功，返回调度的结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中还存在未调度的释放态链路或者重传链路，表明网络正在进行调度，进入步骤13)；

13)在当前时隙t，对处于释放态的链路根据其生存周期信息计算链路时隙裕度，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，得到当前时隙待调度链路集合；若当前时隙不存在重传链路，则进入步骤14)；若当前时隙存在重传链路，则进入步骤15)；

14)按照信道个数M，依次从待调度链路集合选择链路时隙裕度最小的安排调度，若当前安排调度链路的截止时间小于当前时隙t，则该链路所在数据流不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若M个信道都已安排待调度链路或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，并按顺序将已调度链路加入到重传链路集合，返回步骤12)；

15)判断待调度链路集合中的链路和重传链路集合中的链路的截止时间是否大于等于当前时隙t；若存在截止时间小于当前时隙t的链路，则当前网络不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若不存在上述情况，依次为重传链路分配信道，并注意信道区分；信道区分中，某一链路的第K次重传链路在分配信道时，采用第K-1次重传链路调度使用的信道编号加1的方式，若编号大于信道个数M，则从1开始重新计数；并需保证与前K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若信道个数小于重传次数，则需保证第K次重传链路与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若不能满足，则返回不可调度；重传链路信道分配完成后，进入步骤16)；

16)若重传链路信道分配完成后还存在空闲信道，从待调度链路集合删除与重传链路冲突的链路，然后依次从待调度链路集合选择链路时隙裕度最小的链路分配信道，并删除剩余链路中与其冲突的链路；若M个信道都已分配完成或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，按顺序将已调度链路加入到重传链路集合，并进入步骤17)；

17)令当前时隙t＝t+1，根据步骤15)和步骤16)中链路调度结果，更新重传链路集合中链路的重传次数信息；更新完成后，返回步骤12)。

考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法，首先获取待调度网络的参数，包括网络节点个数N，数据流的传输路径、周期和相对截止时间，网络超帧周期T，网络可用信道数量M，重传次数K和重传窗口Q；

然后，该方法在每个时隙对释放态链路和重传链路计算链路时隙裕度，计算方式为d_k-t+1-C_k，d_k表示传输链路k的截止时间，t表示当前时隙，C_k表示链路生存周期被包含于传输链路k的生存周期之内并与传输链路k存在链路冲突的链路总数；传输链路k的生存周期表示为[r_k,d_k]，r_k表示传输链路k的释放时隙，通过r_k＝R_k+pre_k计算，其中R_k表示传输链路k所在数据流的释放时隙，pre_k表示到达传输链路k所需链路总数；d_k表示传输链路k的截止时隙，通过d_k＝D_k-post_k计算，其中D_k表示传输链路k所在数据流的截止时隙，post_k表示传输链路k到达目的节点所需链路总数；

在计算时，重传链路也视为数据流传输过程中必须经过的一个链路，即在计算链路个数时要加入重传链路；计算完成后，按链路时隙裕度从小到大对释放态链路和重传链路排序，形成待调度链路集合；若集合中存在链路不满足截止时间的约束，则网络不可调度，方法结束；若都满足截止时间约束，则按照集合中的顺序依次进行调度并分配资源；调度完成后，若重传链路不能满足信道区分，则网络亦不可调度，方法结束；若满足，对于释放态链路，需将其加入重传链路集合并更新对应重传链路的截止时间；对于重传链路，则需更新其重传次数信息；

考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法具体的步骤如下：

21)读取待调度网络的网络参数，包括网络节点数量N，数据流传输路径和相对截止时隙，以及网络中可用信道数量M、网络的超帧周期T，网络中链路重传次数K，重传窗口时隙大小Q(Q>K)，并初始化当前时隙t＝1；

22)若当前时隙t大于超帧周期T，表明网络在该超帧周期内无法完成调度，直接返回不可调度结果，方法结束；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中不存在释放态链路以及重传链路，表明网络已调度成功，返回调度的结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中还存在未调度的释放态链路或者重传链路，表明网络正在进行调度，进入步骤23)；

23)在当前时隙t，对释放态链路和重传链路根据其生存周期信息计算链路时隙裕度，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，分别得到当前时隙待调度链路集合和重传链路集合；若当前时隙不存在重传链路，则进入步骤24)；若当前时隙存在重传链路，则进入步骤25)；

24)按照信道个数M，依次从待调度链路集合选择冲突觉知松散度最小的安排调度，若当前安排调度链路的截止时隙小于当前时隙t，则该链路所在数据流不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若M个信道都已安排待调度链路或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，按顺序将已调度释放态链路加入到重传链路集合，并根据当前时隙t和重传窗口裕度H＝Q-K更新重传链路的截止时间，返回步骤22)；

25)判断待调度链路集合和重传链路集合中链路的截止时隙是否大于等于当前时隙t，若存在截止时间小于当前时隙t的链路，则当前网络不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若不存在上述情况，使用C(t)存储待调度链路集合和重传链路集合中的所有链路，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，进入步骤26)；

26)依次调度C(t)中的链路，并删除剩余链路中与已调度链路冲突的链路；调度重传链路时需要注意信道的区分，即第K次重传链路在安排信道时，采用第K-1次重传链路调度使用的信道编号加1的方式，并需保证与前K-1次重传链路调度使用的所有信道编号不同，若信道个数小于重传次数，则需保证第K次重传链路与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若不能满足，则返回不可调度，方法结束；若存在不同链路的第K次重传链路抢占同一个信道编号，则优先分配给优先级较高的重传链路，并对较低优先级重传链路搜索满足与该链路前K-1次重传链路调度使用的信道编号不同的信道，如不能满足，再搜索满足与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同的信道，依然不能满足则返回不可调度，方法结束；信道安排调度已满或是所有链路调度完成，则进入步骤27)；

27)根据步骤26)中重传链路调度结果，更新重传链路集合中链路的重传次数信息；将步骤26)中调度的释放态链路加入到重传链路集合，并根据当前时隙t和重传窗口裕度H＝Q-K更新对应重传链路的截止时间；令当前时隙t＝t+1，返回步骤22)。

本发明的有益效果在于：

1)与现有的工业无线网络确定性调度方法相比，本发明所提出的考虑链路重传的工业无线网络确定性调度方法，在满足数据传输截止时间约束的基础上，通过在调度的过程中考虑链路重传，即在每个时隙按照调度规则为重传链路分配时隙和信道资源，能够有效缓解丢包问题，减轻由于丢包导致数据不能按时到达的影响，提高数据传输的可靠性，进一步提高数据传输的实时性，改善网络的通信性能。

2)本发明所提出的调度方法支持连续重传和窗口内重传两种场景。对于连续重传的场景，所提出的调度方法简单有效，能够在数据传输失败后立即进行重传，满足数据传输确定性要求，提高数据传输的可靠性；对于窗口内重传的场景，所提出的调度方法能够在一定的时隙窗口内灵活的安排通信资源，可以优先为截止时间特别紧急的释放态链路分配时隙信道资源，再调度重传链路，满足数据传输重传窗口的约束和截止时间条件的同时，提高数据传输的可靠性，实现数据传输可靠和实时之间的有效均衡。

3)本发明所提出的调度方法除了能够满足数据传输的确定性需求外，还通过对重传链路采用信道区分的方式，使同一传输链路的多次重传均在不同的信道进行，从而避免在某一信道的信道质量很差的时候，还持续在该信道上进行重传，以此提高链路重传的效率，进而提高数据传输的可靠性，保证通信链路实时可靠的进行数据传输。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明所述考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法流程图；

图2为本发明所述考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法流程图；

图3为本发明所述工业无线网络数据流示意图；

图4为本发明所述传输链路的生存周期示意图；

图5为本发明考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1描述的是考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法的工作过程。该方法首先获取待调度网络的参数，包括网络节点个数N，数据流的传输路径、周期和相对截止时间，网络超帧周期T，以及网络可用信道数量M和重传次数K。然后，该方法在每个时隙首先调度重传链路，并对释放态链路计算链路时隙裕度，计算方式为d_k-t+1-C_k。链路时隙裕度越小，则当前紧急程度越高，该链路应该优先调度，并判断是否满足截止时间的要求，对于重传链路，还应判断是否满足信道区分。若任一不满足，则网络不可调度，结束方法；若都满足，则为该链路分配时隙信道资源，并将其加入重传链路集合，更新重传次数信息。考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法的具体步骤如下：

1)读取待调度网络的网络参数，包括网络节点数量N，数据流传输路径和相对截止时间，以及网络中可用信道数量M、网络的超帧周期T，网络中链路重传次数K，并初始化当前时隙t＝1。

2)若当前时隙t大于超帧周期T，表明网络在该超帧周期内无法完成调度，直接返回不可调度结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中不存在释放态链路以及重传链路，表明网络已调度成功，返回调度的结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中还存在未调度的释放态链路或者重传链路，表明网络正在进行调度，进入步骤3)。

3)在当前时隙t，对处于释放态的链路根据其生存周期信息计算链路时隙裕度，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，得到当前时隙待调度链路集合。若当前时隙不存在重传链路，则进入步骤4)；若当前时隙存在重传链路，则进入步骤5)。

4)按照信道个数M，依次从待调度链路集合选择链路时隙裕度最小的安排调度，若当前安排调度链路的截止时间小于当前时隙t，则该链路所在数据流不可调度，返回不可调度结果，方法结束。若M个信道都已安排待调度链路或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，并按顺序将已调度链路加入到重传链路集合，返回步骤2)。

5)判断待调度链路集合中的链路和重传链路集合中的链路的截止时间是否大于等于当前时隙t。若存在截止时间小于当前时隙t的链路，则当前网络不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若不存在上述情况，依次为重传链路分配信道，并注意信道区分。信道区分中，某一链路的第K次重传链路在分配信道时，采用第K-1次重传链路调度使用的信道编号加1的方式(若编号大于信道个数M，则从1开始重新计数)，并需保证与前K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若信道个数小于重传次数，则需保证第K次重传链路与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若不能满足，则返回不可调度。重传链路信道分配完成后，进入步6)。

6)若重传链路信道分配完成后还存在空闲信道，从待调度链路集合删除与重传链路冲突的链路，然后依次从待调度链路集合选择链路时隙裕度最小的链路分配信道，并删除剩余链路中与其冲突的链路。若M个信道都已分配完成或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，按顺序将已调度链路加入到重传链路集合，并进入步骤7)。

7)令当前时隙t＝t+1，根据步骤5)和步骤6)中链路调度结果，更新重传链路集合中链路的重传次数信息。更新完成后，返回步骤2)。

图2描述的是考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法的工作过程。该方法首先获取待调度网络的参数，包括网络节点个数N，数据流的传输路径、周期和相对截止时间，网络超帧周期T，网络可用信道数量M，重传次数K和重传窗口Q。然后，该方法在每个时隙对释放态链路和重传链路计算链路时隙裕度，计算方式为d_k-t+1-C_k。计算完成后，按链路时隙裕度从小到大对释放态链路和重传链路排序，形成待调度链路集合。若集合中存在链路不满足截止时间的约束，则网络不可调度，方法结束；若都满足截止时间约束，则按照集合中的顺序依次进行调度并分配资源。调度完成后，若重传链路不能满足信道区分，则网络亦不可调度，方法结束；若满足，对于释放态链路，需将其加入重传链路集合并更新对应重传链路的截止时间；对于重传链路，则需更新其重传次数信息。考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法具体的步骤如下：

1)读取待调度网络的网络参数，包括网络节点数量N，数据流传输路径和相对截止时隙，以及网络中可用信道数量M、网络的超帧周期T，网络中链路重传次数K，重传窗口时隙大小Q(Q>K)，并初始化当前时隙t＝1。

2)若当前时隙t大于超帧周期T，表明网络在该超帧周期内无法完成调度，直接返回不可调度结果，方法结束；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中不存在释放态链路以及重传链路，表明网络已调度成功，返回调度的结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中还存在未调度的释放态链路或者重传链路，表明网络正在进行调度，进入步骤3)。

3)在当前时隙t，对释放态链路和重传链路根据其生存周期信息计算链路时隙裕度，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，分别得到当前时隙待调度链路集合和重传链路集合。若当前时隙不存在重传链路，则进入步骤4)；若当前时隙存在重传链路，则进入步骤5)。

4)按照信道个数M，依次从待调度链路集合选择冲突觉知松散度最小的安排调度，若当前安排调度链路的截止时隙小于当前时隙t，则该链路所在数据流不可调度，返回不可调度结果，方法结束。若M个信道都已安排待调度链路或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，按顺序将已调度释放态链路加入到重传链路集合，并根据当前时隙t和重传窗口裕度H＝Q-K更新重传链路的截止时间，返回步骤2)。

5)判断待调度链路集合和重传链路集合中链路的截止时隙是否大于等于当前时隙t，若存在截止时间小于当前时隙t的链路，则当前网络不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若不存在上述情况，使用C(t)存储待调度链路集合和重传链路集合中的所有链路，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，进入步骤6)。

6)依次调度C(t)中的链路，并删除剩余链路中与已调度链路冲突的链路。调度重传链路时需要注意信道的区分，即第K次重传链路在安排信道时，采用第K-1次重传链路调度使用的信道编号加1的方式，并需保证与前K-1次重传链路调度使用的所有信道编号不同，若信道个数小于重传次数，则需保证第K次重传链路与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若不能满足，则返回不可调度，方法结束。若存在不同链路的第K次重传链路抢占同一个信道编号，则优先分配给优先级较高的重传链路，并对较低优先级重传链路搜索满足与该链路前K-1次重传链路调度使用的信道编号不同的信道，如不能满足，再搜索满足与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同的信道，依然不能满足则返回不可调度，方法结束。信道安排调度已满或是所有链路调度完成，则进入步骤7)。

7)根据步骤6)中重传链路调度结果，更新重传链路集合中链路的重传次数信息；将步骤6)中调度的释放态链路加入到重传链路集合，并根据当前时隙t和重传窗口裕度H＝Q-K更新对应重传链路的截止时间；令当前时隙t＝t+1，返回步骤2)。

图3是工业无线网络数据流的示意图，本发明所涉及的数据流是从源节点开始经过网关或现场节点到达另一个不同于源节点的现场结点作为目的结点，网关也可作为目的结点或源节点。图3中绘制了两个数据流，数据流F1的源节点是现场结点a，经过网关g到达目的结点e；数据流F2的源节点是现场结点h，经过现场节点x和k到达目的结点m。

图4是传输链路的生存周期示意图，对于传输链路k＝(u,v)，u是发送节点，v是接收节点。传输链路k所在数据流的起始时隙表示为R_k，其绝对截止时隙为D_k，当前时隙t位于节点u，发送节点s到节点u的跳数为pre_k，即数据从节点s传输到节点u至少需要的链路个数，节点v距离目的节点d的跳数为post_k。其中，重传链路也视为传输过程中必须经过的链路，即在计算链路数时要加入重传链路。因此，传输链路k的生存周期可以表示为：传输链路k的生存周期为[r_k,d_k]＝[R_k+pre_k,D_k-post_k]，表示传输链路k不能早于r_k进行调度，同时不能晚于d_k进行调度。

图5是考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法示意图，假设可用信道个数为M＝5，重传次数K＝2。在时隙t＝1时，不存在重传链路，对释放态链路{fa,hx,gc,bx}计算链路时隙裕度，得到链路时隙裕度从小到大排序的待调度链路集合：{bx,fa,hx,gc}。先调度链路bx，并判断bx在当前时隙是否满足截止时间的约束。若不满足，则网络不可调度，方法结束；若满足，则为其分配时隙信道资源，并从待调度链路集合中删除bx及与其冲突的链路hx，得到剩余的待调度链路集合：{fa,gc}。信道数量充足，则再调度链路fa，并从待调度链路集合中删除fa，最后调度链路gc，得到时隙t＝1时调度结果：{bx,fa,gc}。时隙t＝2时，存在重传链路集合：{bx¹,fa¹,gc¹}，待调度链路集合：{hx}；首先依次调度重传链路，并更新重传次数信息，删除待调度链路中与重传链路冲突的链路，则删除冲突链路hx后待调度链路集合为空，得到时隙t＝2时调度结果：{bx¹,fa¹,gc¹}。重传链路在调度时需要注意信道的区分，若不能满足，则网络亦不可调度，方法结束。同时，需要在每个时隙开始判断是否满足t≤T且存在未调度链路，其中T为超帧时间。若满足，则继续向下执行方法；若不满足且t>T，则直接返回不可调度信息；若满足且不存在未调度链路，则表示已经搜索到一个可行调度解，返回网络调度结果，结束方法运行。最后，图5中数据流的调度结果如图5中表格所示。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法，其特征在于：

首先获取待调度网络的参数，包括网络节点个数N，数据流的传输路径、周期和相对截止时间，网络超帧周期T，以及网络可用信道数量M和重传次数K；

然后，该方法在每个时隙首先调度重传链路，并对释放态链路计算链路时隙裕度，计算方式为d_k-t+1-C_k，d_k表示传输链路k的截止时间，t表示当前时隙，C_k表示链路生存周期被包含于传输链路k的生存周期之内并与传输链路k存在链路冲突的链路总数；传输链路k的生存周期表示为[r_k,d_k]，r_k表示传输链路k的释放时隙，通过r_k＝R_k+pre_k计算，其中R_k表示传输链路k所在数据流的释放时隙，pre_k表示到达传输链路k所需链路总数；d_k表示传输链路k的截止时隙，通过d_k＝D_k-post_k计算，其中D_k表示传输链路k所在数据流的截止时隙，post_k表示传输链路k到达目的节点所需链路总数；

在计算时，重传链路也视为数据流传输过程中必须经过的一个链路，即在计算链路个数时要加入重传链路；链路时隙裕度越小，则当前紧急程度越高，该链路应该优先调度，并判断是否满足截止时间的要求，对于重传链路，还应判断是否满足信道区分；若任一不满足，则网络不可调度，结束方法；若都满足，则为该链路分配时隙信道资源，并将其加入重传链路集合，更新重传次数信息；

考虑连续重传的工业无线网络确定性调度方法的具体步骤如下：

11)读取待调度网络的网络参数，包括网络节点数量N，数据流传输路径和相对截止时间，以及网络中可用信道数量M、网络的超帧周期T，网络中链路重传次数K，并初始化当前时隙t＝1；

12)若当前时隙t大于超帧周期T，表明网络在该超帧周期内无法完成调度，直接返回不可调度结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中不存在释放态链路以及重传链路，表明网络已调度成功，返回调度的结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中还存在未调度的释放态链路或者重传链路，表明网络正在进行调度，进入步骤13)；

13)在当前时隙t，对处于释放态的链路根据其生存周期信息计算链路时隙裕度，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，得到当前时隙待调度链路集合；若当前时隙不存在重传链路，则进入步骤14)；若当前时隙存在重传链路，则进入步骤15)；

14)按照信道个数M，依次从待调度链路集合选择链路时隙裕度最小的安排调度，若当前安排调度链路的截止时间小于当前时隙t，则该链路所在数据流不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若M个信道都已安排待调度链路或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，并按顺序将已调度链路加入到重传链路集合，返回步骤12)；

15)判断待调度链路集合中的链路和重传链路集合中的链路的截止时间是否大于等于当前时隙t；若存在截止时间小于当前时隙t的链路，则当前网络不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若不存在截止时间小于当前时隙t的链路，依次为重传链路分配信道，并注意信道区分；信道区分中，某一链路的第K次重传链路在分配信道时，采用第K-1次重传链路调度使用的信道编号加1的方式，若编号大于信道个数M，则从1开始重新计数；并需保证与前K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若信道个数小于重传次数，则需保证第K次重传链路与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若不能满足，则返回不可调度；重传链路信道分配完成后，进入步骤16)；

16)若重传链路信道分配完成后还存在空闲信道，从待调度链路集合删除与重传链路冲突的链路，然后依次从待调度链路集合选择链路时隙裕度最小的链路分配信道，并删除剩余链路中与其冲突的链路；若M个信道都已分配完成或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，按顺序将已调度链路加入到重传链路集合，并进入步骤17)；

17)令当前时隙t＝t+1，根据步骤15)和步骤16)中链路调度结果，更新重传链路集合中链路的重传次数信息；更新完成后，返回步骤12)。

2.考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法，其特征在于：

首先获取待调度网络的参数，包括网络节点个数N，数据流的传输路径、周期和相对截止时间，网络超帧周期T，网络可用信道数量M，重传次数K和重传窗口Q；

然后，该方法在每个时隙对释放态链路和重传链路计算链路时隙裕度，计算方式为d_k-t+1-C_k，d_k表示传输链路k的截止时间，t表示当前时隙，C_k表示链路生存周期被包含于传输链路k的生存周期之内并与传输链路k存在链路冲突的链路总数；传输链路k的生存周期表示为[r_k,d_k]，r_k表示传输链路k的释放时隙，通过r_k＝R_k+pre_k计算，其中R_k表示传输链路k所在数据流的释放时隙，pre_k表示到达传输链路k所需链路总数；d_k表示传输链路k的截止时隙，通过d_k＝D_k-post_k计算，其中D_k表示传输链路k所在数据流的截止时隙，post_k表示传输链路k到达目的节点所需链路总数；

在计算时，重传链路也视为数据流传输过程中必须经过的一个链路，即在计算链路个数时要加入重传链路；计算完成后，按链路时隙裕度从小到大对释放态链路和重传链路排序，形成待调度链路集合；若集合中存在链路不满足截止时间的约束，则网络不可调度，方法结束；若都满足截止时间约束，则按照集合中的顺序依次进行调度并分配资源；调度完成后，若重传链路不能满足信道区分，则网络亦不可调度，方法结束；若满足，对于释放态链路，需将其加入重传链路集合并更新对应重传链路的截止时间；对于重传链路，则需更新其重传次数信息；

考虑窗口内重传的工业无线网络确定性调度方法具体的步骤如下：

21)读取待调度网络的网络参数，包括网络节点数量N，数据流传输路径和相对截止时隙，以及网络中可用信道数量M、网络的超帧周期T，网络中链路重传次数K，重传窗口时隙大小Q(Q>K)，并初始化当前时隙t＝1；

22)若当前时隙t大于超帧周期T，表明网络在该超帧周期内无法完成调度，直接返回不可调度结果，方法结束；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中不存在释放态链路以及重传链路，表明网络已调度成功，返回调度的结果；若当前时隙t小于等于超帧周期T，且网络中还存在未调度的释放态链路或者重传链路，表明网络正在进行调度，进入步骤23)；

23)在当前时隙t，对释放态链路和重传链路根据其生存周期信息计算链路时隙裕度，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，分别得到当前时隙待调度链路集合和重传链路集合；若当前时隙不存在重传链路，则进入步骤24)；若当前时隙存在重传链路，则进入步骤25)；

24)按照信道个数M，依次从待调度链路集合选择冲突觉知松散度最小的安排调度，若当前安排调度链路的截止时隙小于当前时隙t，则该链路所在数据流不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若M个信道都已安排待调度链路或者待调度链路集合中不存在剩余链路，调度过程结束，按顺序将已调度释放态链路加入到重传链路集合，并根据当前时隙t和重传窗口裕度H＝Q-K更新重传链路的截止时间，返回步骤22)；

25)判断待调度链路集合和重传链路集合中链路的截止时隙是否大于等于当前时隙t，若存在截止时间小于当前时隙t的链路，则当前网络不可调度，返回不可调度结果，方法结束；若不存在截止时间小于当前时隙t的链路，使用C(t)存储待调度链路集合和重传链路集合中的所有链路，并按照链路时隙裕度从小到大进行排序，进入步骤26)；

26)依次调度C(t)中的链路，并删除剩余链路中与已调度链路冲突的链路；调度重传链路时需要注意信道的区分，即第K次重传链路在安排信道时，采用第K-1次重传链路调度使用的信道编号加1的方式，并需保证与前K-1次重传链路调度使用的所有信道编号不同，若信道个数小于重传次数，则需保证第K次重传链路与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同，若不能满足，则返回不可调度，方法结束；若存在不同链路的第K次重传链路抢占同一个信道编号，则优先分配给优先级较高的重传链路，并对较低优先级重传链路搜索满足与该链路前K-1次重传链路调度使用的信道编号不同的信道，如不能满足，再搜索满足与第K-1次重传链路调度使用的信道编号不同的信道，依然不能满足则返回不可调度，方法结束；信道安排调度已满或是所有链路调度完成，则进入步骤27)；

27)根据步骤26)中重传链路调度结果，更新重传链路集合中链路的重传次数信息；将步骤26)中调度的释放态链路加入到重传链路集合，并根据当前时隙t和重传窗口裕度H＝Q-K更新对应重传链路的截止时间；令当前时隙t＝t+1，返回步骤22)。

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