1.一種基于優(yōu)先級分配的工業(yè)無線網(wǎng)絡確定性傳輸調度方法,其特征在于:該方法包括網(wǎng)絡可調度性判斷過程和基于優(yōu)先級分配的調度過程:
所述的網(wǎng)絡可調度性判斷過程包括:1)網(wǎng)絡中每條端到端數(shù)據(jù)流都具有唯一的優(yōu)先級,不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流發(fā)生沖突,低優(yōu)先級數(shù)據(jù)流會受到延時影響;2)網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流所受到的延時影響不會導致其錯過截至到達時間,則這條數(shù)據(jù)流滿足可調度性;3)若網(wǎng)絡中所有的數(shù)據(jù)流都滿足可調度性,則整個網(wǎng)絡可調度;
所述的基于優(yōu)先級分配的調度過程包括:采用滿足網(wǎng)絡可調度性的優(yōu)先級分配方案,安排調度的時候優(yōu)先為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流安排通信資源。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于優(yōu)先級分配的工業(yè)無線網(wǎng)絡確定性傳輸調度方法,其特征在于:所述判斷網(wǎng)絡可調度性過程具體包括以下步驟:
101、建立網(wǎng)絡的模型,將網(wǎng)絡抽象為一個圖:
G=(V,E)
其中,其中V是由網(wǎng)絡設備{v0,v1,v2,v3,v4…vn}構成的集合,其中v0代表網(wǎng)關,n代表現(xiàn)場節(jié)點設備個數(shù);E代表網(wǎng)絡的連接情況,如果e(u,v)∈E,其中(u,v)∈V,則代表u,v這兩個網(wǎng)絡設備在網(wǎng)絡中建立了可靠的連接,可以直接進行通信傳輸,可以表示為鏈路
102、將網(wǎng)絡G=(V,E)中的端到端的數(shù)據(jù)流抽象為:
F={F1,F(xiàn)2,F(xiàn)3,…,F(xiàn)N}
其中,F(xiàn)N代表網(wǎng)絡中的一條從無線現(xiàn)場網(wǎng)絡發(fā)起,經(jīng)由無線回程網(wǎng)傳輸后,到達其它無線現(xiàn)場網(wǎng)絡的跨網(wǎng)端到端數(shù)據(jù)流;該數(shù)據(jù)流從一個源節(jié)點產(chǎn)生數(shù)據(jù),經(jīng)由傳輸路徑中節(jié)點設備和網(wǎng)關的轉發(fā),進入接收數(shù)據(jù)的目的節(jié)點;
103、網(wǎng)絡中每一條端到端的數(shù)據(jù)流擁有一個唯一優(yōu)先級:
pi
其中,i表示網(wǎng)絡中第i條數(shù)據(jù)流,當一條擁有較高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流的傳輸鏈路,與擁有較低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流的傳輸鏈路發(fā)生沖突,后者將受到延時影響;
104、計算高優(yōu)先級端到端數(shù)據(jù)流對低優(yōu)先級端到端數(shù)據(jù)流造成的最壞時延;收集網(wǎng)絡中不同數(shù)據(jù)流路徑上重合的鏈路信息,當i,j兩條不同優(yōu)先級的端到端數(shù)據(jù)流,發(fā)生部分鏈路完全重合,也就是包含相同收發(fā)節(jié)點,用Q(i,j)來表示i,j兩條數(shù)據(jù)流重合鏈路中屬于高優(yōu)先級端到端數(shù)據(jù)流的鏈路總數(shù),用α(i,j)來表示i,j兩條數(shù)據(jù)流連續(xù)重合鏈路長度超過3跳的路徑條數(shù),用βn(i,j)來表示每條該種路徑所包含的鏈路數(shù),τ為單位時隙持續(xù)時間。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于優(yōu)先級分配的工業(yè)無線網(wǎng)絡確定性傳輸調度方法,其特征在于:所述基于優(yōu)先級分配的調度過程具體包括以下步驟:
201、初始化每條數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級,利用端到端數(shù)據(jù)流延時計算方法判斷數(shù)據(jù)流可調度性;如果數(shù)據(jù)流均滿足可調度性,則整個網(wǎng)絡滿足可調度;如果當前優(yōu)先級分配方案不滿足網(wǎng)絡可調度性,則尋找另一種優(yōu)先級分配方案,直至滿足網(wǎng)絡可調度性;
202、網(wǎng)絡已經(jīng)滿足可調度,開始為每一條數(shù)據(jù)流安排時隙,信道;安排調度的時候,根據(jù)優(yōu)先級遍歷每條數(shù)據(jù)流,每條數(shù)據(jù)流都盡量在每個時隙去排下一個即將釋放的鏈路;安排調度時,高優(yōu)先級數(shù)據(jù)流優(yōu)先于低優(yōu)先級數(shù)據(jù)流;如果不同優(yōu)先級的鏈路不發(fā)生沖突,則利用空閑信道;如果不同優(yōu)先級的鏈路沖突,則低優(yōu)先級的排入下一個時隙,如果還有高優(yōu)先級的和它沖突,則繼續(xù)等待,直至排完整個網(wǎng)絡的調度。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于優(yōu)先級分配的工業(yè)無線網(wǎng)絡確定性傳輸調度方法,其特征在于:在本方法中,利用一個層級式的無線網(wǎng)絡結構來構建工業(yè)無線回程網(wǎng);工業(yè)無線回程網(wǎng)中的無線節(jié)點不能和無線傳感網(wǎng)的節(jié)點一樣自由切換信道,也就是說無線節(jié)點不能像無線傳感網(wǎng)節(jié)點在當前時隙采用一個信道,在下一個時隙則采用另外的信道;在這種層級式的網(wǎng)絡下,只要節(jié)點一個時隙的傳輸任務不包含相同節(jié)點,不同節(jié)點可以同時進行數(shù)據(jù)傳輸。
5.根據(jù)權利要求2所述的基于優(yōu)先級分配的工業(yè)無線網(wǎng)絡確定性傳輸調度方法,其特征在于:利用數(shù)據(jù)流的松弛度來初始化數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級,松弛度的定義如下:
Si=Di-hopi×τ
其中,Di表示第i條數(shù)據(jù)流的截至時間,hopi表示第i條數(shù)據(jù)流所包含的跳數(shù),這個指標可以反映這條數(shù)據(jù)流需要調度的緊迫性。
6.根據(jù)權利要求2所述的基于優(yōu)先級分配的工業(yè)無線網(wǎng)絡確定性傳輸調度方法,其特征在于:在本方法中,如果一種優(yōu)先級分配方案不滿足網(wǎng)絡確定性,需要重新分配每一條數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級,單純地利用全排列重新隨機分配優(yōu)先級,可能會效率不高;因此,為了優(yōu)化找尋滿足確定性要求的優(yōu)先級分配方案的過程,當遍歷到一條不滿足可調度性的數(shù)據(jù)流的時候,是因為該條數(shù)據(jù)流優(yōu)先級太低,受到過多高優(yōu)先級數(shù)據(jù)流的延時影響;因此將其優(yōu)先級提高一級,然后再進行網(wǎng)絡可調度性的判斷,進而可以適當提高優(yōu)先級分配方案滿足可調度性的成功率。