一种1553B总线的消息负载均衡方法技术

本发明专利技术涉及一种1553B总线的消息负载均衡方法，属于航空电子、卫星导航技术领域。本发明专利技术对传输的1553B消息块进行了合理的组织，具体而言，是先确定1553B总线上消息传输的大周期(传输周期最长)和小周期(传输周期最短)。在一个大周期中，信息传输的周期越短，则传输次数越多。因此，在对消息进行负载均衡调度时，从传输次数最多的最短周期开始进行传输时间相位的均衡刻度，然后再对次短周期的消息进行刻度，直至刻度完毕，这种调度方法降低了总线的平均延迟率，均衡了总线负载，达到了最优的通信效率。

【技术实现步骤摘要】
一种1553B总线的消息负载均衡方法
本专利技术涉及航空电子、卫星导航
，具体涉及一种1553B总线的消息负载均衡方法。
技术介绍
由于装备系统对实时性和可靠性具有很高的要求，必须保证1553B总线上消息传输的实时性。当1553B总线上需要处理不同长度不同周期的多种消息时，并且存在异步消息需要处理时，系统的实时性一般很难保证。目前比较常见的1553B总线消息优化算法有基于计算量向量算法、RMS调度算法、长释放时间间隔优先算法、HTSF算法等。在上述方法中，基于计算量向量算法和RMS调度算法都是基于静态负载均衡的，没有解决消息的动态负载均衡问题，当总线上有很多非周期性消息时，容易导致总线堵塞或饱和；长释放时间间隔优先算法不能保证释放间隔较小的消息或者突发消息能在截止期前完成调度；HTSF算法没有考虑同一时刻可能有多条消息同时到达的情况，而且算法执行效率较低。为了避免出现1553B总线堵塞和饱和现象，提高1553B总线的利用率，降低总线的平均延迟时间，均衡总线负载，需要设计一种1553B总线的消息负载均衡方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何基于负载均衡原理对1553B总线消息进行调度处理。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种1553B总线的消息负载均衡方法，先进行如下定义，将1553B总线上传输有效字长小于或等于预设字长的信息称为单消息，将1553B总线上传输有效字长大于预设字长的信息称为多消息，同步传输的消息是指在1553B总线上周期性传输的消息，异步传输的消息是指在1553B总线上传输的突发性消息，即非周期性传输的消息，将1553B总线消息第一次被安排的小周期的数值称为消息的相位，所有消息中传输时间最小的周期为小周期；所述方法包括以下步骤：步骤1：计算异步传输消息的最小传输等待时间Tmin；步骤2：对同步传输的单消息按照预设负载均衡调度策略进行调度，确定单消息的相位及消息间的最小间隔时间Tmsg_min；步骤3：计算多消息传输时间Tm-msg，计算同步传输单消息的最长传输时间Tmsg_max；步骤4：初始化多消息中单消息的传输有效字长M0为P个字；步骤5：根据多消息长度L，计算多消息分解的个数N0＝下取整(L/M0)；步骤6：比较同步传输的单消息与多消息传输时间之和与异步传输消息等待时延的大小，如果传输时间之和小于等待时延，则多消息直接传输，调度完成；否则，执行步骤7；步骤7：对分解的多个消息按照预设负载均衡调度策略进行调度，并计算分解后多个消息中单个消息的最大传输时间Tm-msgsub_max；步骤8：计算消息间传输的空闲时间Tidle＝Tmsg_min-Tmsg_max-Tm-msgsub_max；步骤9：如果消息间传输的空闲时间Tidle大于Tmin，调度完成；否则，执行步骤10；步骤10：将多消息中单消息的传输有效字长M0减一，反复执行步骤5～步骤9，直到调度完成为止。优选地，步骤2中，所述负载均衡调度策略按照以下步骤执行：步骤11：确定小周期时间的值：定义1553B总线消息大周期的时间为所有消息中传输时间最大的，即max(MDT)，同时找出所有消息中传输时间最小的周期，即min(MDT)；若max(MDT)/min(MDT)＝2n，n为整数，则小周期时间为min(MDT)；若max(MDT)/min(MDT)<2m，m为满足此关系式的最小整数，则小周期时间为max(MDT)/2m；步骤12：针对最大允许延迟时间为小周期时间的2i倍的消息，i∈[0,n]，把大周期的每2i个小周期划分为一组，这类消息在该大周期内共有2n-i组；步骤13：确定每条消息的相位PH：从第一组开始，在确定消息相位之前首先计算组内各个小周期的消息传输时间的累加值，然后将该条消息安排在传输时间累加值最小的小周期内；该小周期即为该条消息的相位PH；步骤14：将插入到这个小周期的该条消息的传输时间累加到该小周期的消息传输时间累加值上；步骤15：按照上述调度策略，余下的2n-i-1个组中消息传输的相位则应安排在第PH+K*2i个小周期内，K∈[1,2n-i-1]。优选地，步骤7中，所述负载均衡调度策略按照以下步骤执行：步骤11：确定小周期时间的值：定义1553B总线消息大周期的时间为所有消息中传输时间最大的，即max(MDT)，同时找出所有消息中传输时间最小的周期，即min(MDT)；若max(MDT)/min(MDT)＝2n，n为整数，则小周期时间为min(MDT)；若max(MDT)/min(MDT)<2m，m为满足此关系式的最小整数，则小周期时间为max(MDT)/2m；步骤12：针对最大允许延迟时间为小周期时间的2i倍的消息，i∈[0,n]，把大周期的每2i个小周期划分为一组，这类消息在该大周期内共有2n-i组；步骤13：确定每条消息的相位PH：从第一组开始，在确定消息相位之前首先计算组内各个小周期的消息传输时间的累加值，然后将该条消息安排在传输时间累加值最小的小周期内，该小周期即为该条消息的相位PH；步骤14：将插入到这个小周期的该条消息的传输时间累加到该小周期的消息传输时间累加值上；步骤15：按照上述调度策略，余下的2n-i-1个组中消息传输的相位则应安排在第PH+K*2i个小周期内，K∈[1,2n-i-1]。(三)有益效果本专利技术对传输的1553B消息块进行了合理的组织，具体而言，是先确定1553B总线上消息传输的大周期(传输周期最长)和小周期(传输周期最短)。在一个大周期中，信息传输的周期越短，则传输次数越多。因此，在对消息进行负载均衡调度时，从传输次数最多的最短周期开始进行传输时间相位的均衡刻度，然后再对次短周期的消息进行刻度，直至刻度完毕，这种调度方法降低了总线的平均延迟率，均衡了总线负载，达到了最优的通信效率。附图说明图1是本专利技术的1553B总线消息传输调度流程图；图2是本专利技术的方法中设计的负载均衡调度策略流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。为了提高1553B总线消息传输的效率和实时性，降低总线的平均延迟时间和均衡总线负载，本专利技术提出了一种1553B总线的消息负载均衡方法。该方法利用负载均衡调度策略对1553B总线消息数据的传输进行优化设计。仿真实验结果表明，在对1553B总线消息进行负载均衡调度优化后，不仅满足了每条消息最大延迟时间要求和通讯的实时性，而且提高了总线利用率，有效地缓解了总线消息拥塞和饱和现象，解决了总线负载均衡的难题。本专利技术的原理是基于负载均衡原理对1553B总线消息进行调度处理：将1553B总线上传输长度(传输有效字长)小于等于32个字长的信息称为单消息，将1553B总线上传输长度大于32个字长的信息称为多消息。同步传输的消息是指在1553B总线上周期性传输的消息，异步传输的消息是指在1553B总线上传输的突发性消息，亦即非周期性传输的消息。将1553B总线消息第一次被安排的小周期的数值称为消息的相位，所有消息中传输时间最小的周期为小周期。基于上述原理，本专利技术提出的一种1553B总线的消息负载均衡方法按如下步骤进行，如图1所示：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1553B总线的消息负载均衡方法，其特征在于，先进行如下定义，将1553B总线上传输有效字长小于或等于预设字长的信息称为单消息，将1553B总线上传输有效字长大于预设字长的信息称为多消息，同步传输的消息是指在1553B总线上周期性传输的消息，异步传输的消息是指在1553B总线上传输的突发性消息，即非周期性传输的消息，将1553B总线消息第一次被安排的小周期的数值称为消息的相位，所有消息中传输时间最小的周期为小周期；所述方法包括以下步骤：步骤1：计算异步传输消息的最小传输等待时间Tmin；步骤2：对同步传输的单消息按照预设负载均衡调度策略进行调度，确定单消息的相位及消息间的最小间隔时间Tmsg_min；步骤3：计算多消息传输时间Tm‑msg，计算同步传输单消息的最长传输时间Tmsg_max；步骤4：初始化多消息中单消息的传输有效字长M0为P个字；步骤5：根据多消息长度L，计算多消息分解的个数N0＝下取整(L/M0)；步骤6：比较同步传输的单消息与多消息传输时间之和与异步传输消息等待时延的大小，如果传输时间之和小于等待时延，则多消息直接传输，调度完成；否则，执行步骤7；步骤7：对分解的多个消息按照预设负载均衡调度策略进行调度，并计算分解后多个消息中单个消息的最大传输时间Tm‑msgsub_max；步骤8：计算消息间传输的空闲时间Tidle＝Tmsg_min‑Tmsg_max‑Tm‑msgsub_max；步骤9：如果消息间传输的空闲时间Tidle大于Tmin，调度完成；否则，执行步骤10；步骤10：将多消息中单消息的传输有效字长M0减一，反复执行步骤5～步骤9，直到调度完成为止。...

【技术特征摘要】
1.一种1553B总线的消息负载均衡方法，其特征在于，先进行如下定义，将1553B总线上传输有效字长小于或等于预设字长的信息称为单消息，将1553B总线上传输有效字长大于预设字长的信息称为多消息，同步传输的消息是指在1553B总线上周期性传输的消息，异步传输的消息是指在1553B总线上传输的突发性消息，即非周期性传输的消息，将1553B总线消息第一次被安排的小周期的数值称为消息的相位，所有消息中传输时间最小的周期为小周期；所述方法包括以下步骤：步骤1：计算异步传输消息的最小传输等待时间Tmin；步骤2：对同步传输的单消息按照预设负载均衡调度策略进行调度，确定单消息的相位及消息间的最小间隔时间Tmsg_min；步骤3：计算多消息传输时间Tm-msg，计算同步传输单消息的最长传输时间Tmsg_max；步骤4：初始化多消息中单消息的传输有效字长M0为P个字；步骤5：根据多消息长度L，计算多消息分解的个数N0＝下取整(L/M0)；步骤6：比较同步传输的单消息与多消息传输时间之和与异步传输消息等待时延的大小，如果传输时间之和小于等待时延，则多消息直接传输，调度完成；否则，执行步骤7；步骤7：对分解的多个消息按照预设负载均衡调度策略进行调度，并计算分解后多个消息中单个消息的最大传输时间Tm-msgsub_max；步骤8：计算消息间传输的空闲时间Tidle＝Tmsg_min-Tmsg_max-Tm-msgsub_max；步骤9：如果消息间传输的空闲时间Tidle大于Tmin，调度完成；否则，执行步骤10；步骤10：将多消息中单消息的传输有效字长M0减一，反复执行步骤5～步骤9，直到调度完成为止。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述负载均衡调度策略按照以下步骤执行：步骤11：确定小周期时间的值：定义1553B总线消息大周期的时间为所有消息中传输时间最大的，即max(MDT)，同时找出所有消息中传输时间最小的周期，即min(MDT)；若max(MDT)/min(MDT)＝2n，n为整数，则小周期时间为min(MDT)；若max(MDT)/min(MDT)<2m，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昶宇，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12