基于优先级分配的工业无线网络确定性传输调度方法与流程

技术特征：

1.一种基于优先级分配的工业无线网络确定性传输调度方法，其特征在于：该方法包括网络可调度性判断过程和基于优先级分配的调度过程：

所述的网络可调度性判断过程包括：1)网络中每条端到端数据流都具有唯一的优先级，不同优先级的数据流发生冲突，低优先级数据流会受到延时影响；2)网络中的数据流所受到的延时影响不会导致其错过截至到达时间，则这条数据流满足可调度性；3)若网络中所有的数据流都满足可调度性，则整个网络可调度；

所述的基于优先级分配的调度过程包括：采用满足网络可调度性的优先级分配方案，安排调度的时候优先为高优先级的数据流安排通信资源。

2.根据权利要求1所述的基于优先级分配的工业无线网络确定性传输调度方法，其特征在于：所述判断网络可调度性过程具体包括以下步骤：

101、建立网络的模型，将网络抽象为一个图：

G＝(V，E)

其中，其中V是由网络设备{v₀，v₁，v₂，v_３，v₄…v_n}构成的集合，其中v₀代表网关，n代表现场节点设备个数；E代表网络的连接情况，如果e(u，v)∈E，其中(u，v)∈V，则代表u，v这两个网络设备在网络中建立了可靠的连接，可以直接进行通信传输，可以表示为链路

102、将网络G＝(V，E)中的端到端的数据流抽象为：

F＝｛F₁，F₂，F₃，…，F_N}

其中，F_N代表网络中的一条从无线现场网络发起，经由无线回程网传输后，到达其它无线现场网络的跨网端到端数据流；该数据流从一个源节点产生数据，经由传输路径中节点设备和网关的转发，进入接收数据的目的节点；

103、网络中每一条端到端的数据流拥有一个唯一优先级：

p_i

其中，i表示网络中第i条数据流，当一条拥有较高优先级的数据流的传输链路，与拥有较低优先级的数据流的传输链路发生冲突，后者将受到延时影响；

104、计算高优先级端到端数据流对低优先级端到端数据流造成的最坏时延；收集网络中不同数据流路径上重合的链路信息，当i，j两条不同优先级的端到端数据流，发生部分链路完全重合，也就是包含相同收发节点，用Q(i，j)来表示i，j两条数据流重合链路中属于高优先级端到端数据流的链路总数，用α(i，j)来表示i，j两条数据流连续重合链路长度超过3跳的路径条数，用β_n(i，j)来表示每条该种路径所包含的链路数，τ为单位时隙持续时间。

3.根据权利要求1所述的基于优先级分配的工业无线网络确定性传输调度方法，其特征在于：所述基于优先级分配的调度过程具体包括以下步骤：

201、初始化每条数据流的优先级，利用端到端数据流延时计算方法判断数据流可调度性；如果数据流均满足可调度性，则整个网络满足可调度；如果当前优先级分配方案不满足网络可调度性，则寻找另一种优先级分配方案，直至满足网络可调度性；

202、网络已经满足可调度，开始为每一条数据流安排时隙，信道；安排调度的时候，根据优先级遍历每条数据流，每条数据流都尽量在每个时隙去排下一个即将释放的链路；安排调度时，高优先级数据流优先于低优先级数据流；如果不同优先级的链路不发生冲突，则利用空闲信道；如果不同优先级的链路冲突，则低优先级的排入下一个时隙，如果还有高优先级的和它冲突，则继续等待，直至排完整个网络的调度。

4.根据权利要求3所述的基于优先级分配的工业无线网络确定性传输调度方法，其特征在于：在本方法中，利用一个层级式的无线网络结构来构建工业无线回程网；工业无线回程网中的无线节点不能和无线传感网的节点一样自由切换信道，也就是说无线节点不能像无线传感网节点在当前时隙采用一个信道，在下一个时隙则采用另外的信道；在这种层级式的网络下，只要节点一个时隙的传输任务不包含相同节点，不同节点可以同时进行数据传输。

5.根据权利要求2所述的基于优先级分配的工业无线网络确定性传输调度方法，其特征在于：利用数据流的松弛度来初始化数据流的优先级，松弛度的定义如下：

S_i＝D_i-hop_i×τ

其中，D_i表示第i条数据流的截至时间，hop_i表示第i条数据流所包含的跳数，这个指标可以反映这条数据流需要调度的紧迫性。

6.根据权利要求2所述的基于优先级分配的工业无线网络确定性传输调度方法，其特征在于：在本方法中，如果一种优先级分配方案不满足网络确定性，需要重新分配每一条数据流的优先级，单纯地利用全排列重新随机分配优先级，可能会效率不高；因此，为了优化找寻满足确定性要求的优先级分配方案的过程，当遍历到一条不满足可调度性的数据流的时候，是因为该条数据流优先级太低，受到过多高优先级数据流的延时影响；因此将其优先级提高一级，然后再进行网络可调度性的判断，进而可以适当提高优先级分配方案满足可调度性的成功率。