一种总线通信网络的实时动态带宽分配方法与流程

本发明属于网络通信，具体涉及一种总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其为网络总线调度的主从式通信网络、通信总线的实时动态带宽分配方法，涉及到通信过程中的周期调度划分、矢量字查询的方式方法。

背景技术：

1、在确定网络通信或时间触发网络通信中，网络的带宽受到物理传输介质、网络数据传输编码格式等的制约，存在理论上的总线传输带宽上限。但是在实际的工况下，由于总线数据流的发送在时间上不总是均匀的，在使用事件触发调度时时可以保证总线带宽被完全使用但高实时性消息存在被迟滞的风险，而在使用时间触发调度时可以保证消息调度高实时性但是总线带宽往往无法被完全利用。

2、传统的总线通信网络带宽分配技术是时分制多路传输，将整个总线传输在时间上划分为以调度周期为最小单元，在每一个调度周期上通过对来自若干个信号源的信号在时间上错开采样，形成一个组合的脉冲序列，最终满足在系统中任意两个终端间均能互相交换信息，总线的带宽也随着总线网络的确定按照时间长度分配给了各个通信节点，无法随着实时的网络状态动态改变。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是：如何解决由于大数据块高带宽的数据对于总线通信网络造成的阻塞以及高优先级消息延时的问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提供一种总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其包括以下步骤：

5、步骤1：总线控制器广播周期调度消息，总线进入高优先级调度阶段；

6、步骤2：总线控制器执行调度周期高优先级消息；

7、步骤3：总线控制器对周期高优先级消息调度结束后，总线控制器广播周期调度消息，切换总线进入低优先级调度阶段；

8、步骤4：在低优先级调度状态，总线控制器调度低优先级消息；

9、步骤5：接收到调度周期的网络所有终端节点，开始调度直传消息，总线处于竞争调度段状态；

10、步骤6：周期调度消息广播了当前总线周期剩余时间，包括总线控制器在内的每个终端节点根据维护周期计数器，将当前队列最后一次传输的帧时间与周期剩余时间进行比较，如果不能满足则停止发送调度，每个终端节点周期剩余时间各自维护，保证在周期结束前，总线恢复到静默期。

11、其中，所述周期调度消息是报文或者触发信号。

12、其中，所述高优先级调度阶段是时间触发调度的消息或具有高优先度的消息插入的阶段。

13、其中，所述总线控制器是能够对网络进行调度的网络节点，或者能够对网络进行调度的终端。

14、其中，所述低优先级调度阶段是事件调度触发的消息或具有低优先级的消息插入的阶段。

15、其中，所述步骤6中的调度过程是根据总线控制器对所有终端进行矢量字查询而完成事件触发的调度过程。

16、其中，所述事件触发的调度过程为：通过矢量字查询轮询所有的终端设备以及端口，有待发送数据时进行调度，无待发送数据时则跳过的调度过程。

17、其中，所述矢量字查询的过程为：矢量字能通过1比特变量映射一个端口或者多个端口的数据情况。

18、其中，所述方法将基于时间触发的总线周期调度进行二次划分，将每一个总线周期再划分为两个不同的区段：确定调度段、竞争调度段；在处于确定调度段时，总线网络对小数据块低带宽的周期数据进行调度；在处于竞争调度段时，总线网络对大数据块高带宽的周期数据进行调度。

19、其中，两种区段说明如下：

20、确定调度段：在确定调度段内，以时间触发的方式对消息进行调度，确保小数据块消息的实时性；确定调度段起始于一个新的调度周期开始的时刻，此时总线控制器向总线发送状态报文作为确定调度段开始标志；当确定调度段结束时，总线控制器向总线发送状态报文作为确定调度段结束与竞争调度段开始标志；

21、竞争调度段：在竞争调度段内，以事件触发的方式对消息进行调度，在每一个总线网络周期中对多个可能的大量数据块进行轮询，保证在竞争调度段时间内尽可能的传输多的数据，确保的总线带宽的利用率；竞争调度段起始于确定调度段结束的时刻，此时总线控制器向总线发送状态报文；竞争调度段结束与当前总线调度周期结束的时刻相同，此时新的调度周期开始，总线控制器向总线发送状态报文；

22、在竞争调度段中，使用矢量字查询的方法对向总线中所有的通信终端查询数据端口的缓冲区，通过总线控制器对返回矢量字进行判断，跳过无数据的端口调度，只对有数据的端口进行调度，提升带宽的利用率。

23、(三)有益效果

24、与现有技术相比较，本发明的实时动态带宽分配是一种基于对网络调度周期按照数据量和实时性要求进行二次划分的带宽分配方法，通过在总线网络的调度周期中划分为确定调度段和竞争调度段，在保证总线高优先级信息的传输不被迟滞的同时，能够合理的将大数据块高带宽的按照事件触发的方式进行调度，使得总线网络的带宽被实时合理分配。

技术特征：

1.一种总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述周期调度消息是报文或者触发信号。

3.如权利要求1所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述高优先级调度阶段是时间触发调度的消息或具有高优先度的消息插入的阶段。

4.如权利要求1所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述总线控制器是能够对网络进行调度的网络节点，或者能够对网络进行调度的终端。

5.如权利要求1所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述低优先级调度阶段是事件调度触发的消息或具有低优先级的消息插入的阶段。

6.如权利要求1所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述步骤6中的调度过程是根据总线控制器对所有终端进行矢量字查询而完成事件触发的调度过程。

7.如权利要求6所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述事件触发的调度过程为：通过矢量字查询轮询所有的终端设备以及端口，有待发送数据时进行调度，无待发送数据时则跳过的调度过程。

8.如权利要求7所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述矢量字查询的过程为：矢量字能通过1比特变量映射一个端口或者多个端口的数据情况。

9.如权利要求1所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，所述方法将基于时间触发的总线周期调度进行二次划分，将每一个总线周期再划分为两个不同的区段：确定调度段、竞争调度段；在处于确定调度段时，总线网络对小数据块低带宽的周期数据进行调度；在处于竞争调度段时，总线网络对大数据块高带宽的周期数据进行调度。

10.如权利要求9所述的总线通信网络的实时动态带宽分配方法，其特征在于，两种区段说明如下：

技术总结
本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种总线通信网络的实时动态带宽分配方法，该方法包括：将总线通信网络以固定的时间单位划分为调度周期，然后将每一个调度周期都再次进行划分，划分为总线周期确定调度段以及总线周期竞争调度段。一个新的总线周期开始后，如果处于总线周期确定调度段，总线以时间触发方式调度具有高实时性高优先级特征的消息；如果处于总线周期的竞争调度段，总线以事件触发的方式通过矢量字查询技术调度大数据块消息。本发明兼容传统交换机的通用网络应用场景，可以实现实时动态带宽分配技术。

技术研发人员：丁力,黎玉刚,武江,时昊天,李欢丽,李洋
受保护的技术使用者：西安现代控制技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12