一种用于航空自组网的消息调度方法技术

本发明专利技术公开了一种用于航空自组网的消息调度方法

【技术实现步骤摘要】
一种用于航空自组网的消息调度方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种用于航空自组网的消息调度方法
。

技术介绍

[0002]信道带宽是数据链网络中的稀缺资源
。
对于航空自组网来说，由于所有网络用户共享同一信道，当多个用户同时接入信道传输数据时，数据将在信道上互相碰撞并影响接收，导致浪费宝贵的信道资源，降低通信性能
。
所以就需要网络协议来协调安排信道资源的使用，使各用户以有效的方式接入信道，高效
、
公平
、
合理地共享有效的带宽资源，实现用户之间的有效通信，实时传输消息
。
[0003]随着技术的发展，基于竞争接入的航空自组网，已逐步成为发展趋势
。
在航空自组网中，传统的对消息的调度方式主要是通过退避算法进行退避，以降低信道负载，提高消息发送的成功概率
。
典型的退避算法包括二进制退避算法
(BEB
算法
)、MILD
退避算法
、EIED
退避算法
、SD
退避算法等
。
但是，当退避结束后，如果节点业务量较大，消息会在短时间内大量涌入信道，造成信道拥堵，从而再次进行退避，使的信道负载忽上忽下，抖动变化大，难以保证消息发送的成功概率和实时性
。
[0004]通过上述分析，如何有效实现消息的调度，使其能够保证消息发送的实时性和成功概率，克服现有技术存在的不足，是航空自组网消息调度需要解决的难点问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是公开一种消息调度方法，以提高航空自组网消息发送的实时性和成功概率
。
[0006]为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种用于航空自组网的消息调度方法
。
该方法包括以下步骤：
[0007]步骤1：初始化各优先级队列
、
信道容量阈值
Q
和各优先级缓冲区；
[0008]步骤2：节点产生的消息，按优先级分别插入到相应的优先级队列；
[0009]步骤3：将所述最高优先级队列的消息送往信道传输，并将已发送的消息从队列中移除；
[0010]步骤4：除最高优先级队列外，查找不为空的优先级队列，并按优先级由高至低的顺序分别读取消息至相应的各优先级缓冲区；所述各优先级缓冲区大小各不相同，优先级越高，所述缓冲区长度越大，反之，所述缓冲区长度越小；
[0011]步骤5：按优先级由高至低顺序，依次读取所述各优先级缓冲区内的消息，送往信道传输，并将发送的消息从队列中移除；
[0012]步骤6：统计当前信道容量值
C
，并依据所述当前信道容量值
C
和所述信道容量阈值
Q
调整所述各优先级缓冲区长度；
[0013]步骤7：返回步骤3，重复执行上述步骤
。
[0014]进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，所述各优先级缓冲区长度的调整方法为：
[0015]所述表示上取整
。
[0016]进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，所述信道容量阈值
Q
为当前已知仿真环境情况下消息成功传输概率为
99
％时所对应的信道容量值
。
[0017]进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，所述当前信道容量值
C
的统计方法为：
[0018]在统计时间窗内，节点通过统计信道中消息的脉冲信号数量计算信道容量值
C
，所述信道容量值
C
可表示为：
[0019][0020]其中，
f
i
表示航空自组网的跳频频点，表示本节点端机在跳频频点
f
i
上统计接收到的其它节点发送的消息脉冲个数，表示统计本节点端机在跳频频点
f
i
上发送的消息脉冲个数，
M
表示端机的跳频频点数，
α
表示每个消息脉冲所携带的比特数，
T
s
表示统计时间窗长度
。
[0021]进一步，在本专利技术所公开的技术方案中，所述用于统计当前信道容量
C
值的统计时间窗为滑动时间窗，所述滑动时间窗由多个步进时间窗组成；每个所述步进时间窗完成一次信道容量统计，所述当前信道容量
C
值为：
[0022][0023]其中，
N
为所述滑动时间窗所包含的所述步进时间窗的个数，
c
i
为第
i
个所述步进时间窗所统计的信道容量值，
ρ
i
为第
i
个所述步进时间窗的权值，满足
[0024]优选的，在本专利技术所公开的技术方案中，所述步进时间窗大小为
100
毫秒，所述滑动时间窗由4个所述步进时间窗组成
。
[0025]优选的，在本专利技术所公开的技术方案中，所述每个消息脉冲所携带的比特数为5比特
。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0027](1)
提高了消息发送的成功概率
。
[0028]在本专利技术所公开的技术方案中，消息按优先级划分等级，最高优先级直接送往信道传输，其它优先级消息按照相应缓冲区大小依次接入信道，通过控制缓冲区长度的方式，实现了对不同优先级消息接入信道的速率控制，避免了传统退避算法实现消息调度所带来的信道负载抖动变化大
、
发送成功概率低的问题
。
[0029](2)
提高信道适应的灵活性
。
[0030]在本专利技术所公开的技术方案中，通过各优先级缓冲区实现消息接入信道的控制，且所述缓冲区的长度是动态调整的，与当前的信道容量
C
密切相关；当前信道容量
C
值越大，即信道越拥堵，减小所述各优先级缓冲区长度，降低消息接入量，以防止信道负载快速上升，降低碰撞概率，保证消息发送的成功概率；当前信道容量
C
值越小，即信道空闲度较好时，增大所述各优先级缓冲区长度，增加消息接入量，提高消息发送的实时性
。
因此，本专利技术所公开的技术方案，大幅提高了调度消息对信道适应的灵活性
。
[0031](3)
提高了高优先级消息发送的实时性
。
[0032]在本专利技术所公开的技术方案中，最高优先级消息直接送往信道传输，其它各优先级消息按照缓冲区的大小控制接入信道数据量，且优先级越高，所述缓冲区长度越大，接入信道数据量越大，实时性越强，从而保证了高优先级消息发送的实时性
。
而在现有技术中，消息调度的接入控制与消息的优先级无关，只与数量业务量相关，这显然不能保证高优先级消息发送的实时性
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于航空自组网的消息调度方法，包括以下步骤：步骤1：初始化各优先级队列
、
信道容量阈值
Q
和各优先级缓冲区；步骤2：节点产生的消息，按优先级分别插入到相应的优先级队列；步骤3：将所述最高优先级队列的消息送往信道传输，并将已发送的消息从队列中移除；步骤4：除最高优先级队列外，查找不为空的优先级队列，并按优先级由高至低的顺序分别读取消息至相应的各优先级缓冲区；所述各优先级缓冲区大小各不相同，优先级越高，所述缓冲区长度越大，反之，所述缓冲区长度越小；步骤5：按优先级由高至低顺序，依次读取所述各优先级缓冲区内的消息，送往信道传输，并将已发送的消息从队列中移除；步骤6：统计当前信道容量值
C
，并依据所述当前信道容量值
C
和所述信道容量阈值
Q
调整所述各优先级缓冲区长度；步骤7：返回步骤3，重复执行上述步骤
。2.
根据权利要求1所述的用于航空自组网的消息调度方法，其特征在于，所述各优先级缓冲区长度的调整方法为：所述表示上取整
。3.
根据权利要求2所述的用于航空自组网的消息调度方法，其特征在于，所述信道容量阈值
Q
为当前已知仿真环境情况下消息成功传输概率为
99
％时所对应的信道容量值
。4.
根据权利要求2所述的用于航空自组网的消息调度方法，其特征在于，所述当前信道容量值
C
的统计方法为：在统计时间窗内，节点通过统计信道中消息的脉冲信号数量计算信道容量值
C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海燕，汪定国，刘德平，李文轩，
申请(专利权)人：烟台初心航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：