一种冲突程度递减的增量化调度表生成方法技术

本发明专利技术公开了一种冲突程度递减的增量化调度表生成方法，其实现步骤是：通过两两业务间是否存在冲突构建业务冲突图，获取业务冲突图的极大联通子图，选取一个极大联通子图，对所选子图中的时间触发TT业务划分分组，得到冲突程度依次递减的分组，对各分组执行增量化调度，判断是否存在未被选取的极大联通子图，若是，重复上述步骤，否则生成调度表。本发明专利技术在增量化调度各分组时约束条件下的个数逐渐降低，从而求解难度逐渐降低，缩短了生成调度表的时间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
一种冲突程度递减的增量化调度表生成方法


[0001]本专利技术属于通信
，更进一步涉及到网络通信
中的一种冲突程度递减的增量化调度表生成方法。本专利技术可用于大规模时间触发以太网TTE网络中快速生成时间触发TT业务调度表。

技术介绍

[0002]时间触发以太网TTE中的时间触发TT业务具有最高优先级，可最先获得资源调度权，其传输是根据预先规划好的调度表进行的。调度表中将给出每条业务的传输路径以及在路径上所历经的各节点的传输时间，是保证时间触发TT业务确定性传输的依据，也是保证时间触发TT业务获得确定的带宽、时延及时延抖动等服务质量保障的关键。因此，调度表生成方法是时间触发以太网TTE网络的核心机制之一。因为网络中的其他类型业务是在时间触发TT业务未传输的间隙进行传输的，所以一个高质量的调度表在保障时间触发TT业务的传输的基础上，应使链路负载尽可能地均衡以保障其他类型业务的传输。
[0003]时间触发TT业务调度表的生成问题可描述为一个优化问题，通常采用启发式算法或者基于求解器的算法进行求解，其求解复杂度通常与拓扑复杂度、资源约束以及时间触发TT业务自身特性密切相关。对于大规模时间触发以太网，由于网络拓扑复杂度高，生成时间触发TT业务调度表的难度大大增加，为了缩短求解时间以快速得到可用的时间触发TT业务调度表，通常采用增量化调度表生成方法。在增量调度表生成方法中，为缩减一次性调度的规模，将网络中的时间触发TT业务划分成多个分组，然后依次对每个分组进行调度，如果当前分组有解，则调度下一分组，直到所有分组调度成功并生成调度表，否则按照分组被调度的次序逆序回溯以重新调度。这里当前分组的调度受限于已调度分组的调度结果，同时其调度结果也会对下一分组的求解产生影响，因此如何划分分组以及如何确定分组的调度次序都会对调度耗时产生显著影响，不合理的分组划分以及调度次序可能会导致持续回溯难以达到快速生成调度表的目的。
[0004]北京航空航天大学在其申请的专利文献“基于Torus网络拓扑结构分解的时间触发消息调度表生成方法”(申请号CN 201911309878.2申请公布号CN 111049760A)中公开了一种基于时间触发TT业务源目的节点位置分组的增量化调度表生成方法。该方法实现的步骤是，第一步，将Torus网络拓扑划分为4个区域，将时间触发TT业务按照源目的节点所属区域分为四个分组。第二步，设置各组时间触发TT业务的路径规则，即设置部分必选链路，在一定程度上确保了各分组间的路径相互隔离；确定各分组的调度次序，首先是第一个分组，接下来比较第二个分组和第三个分组时间触发TT业务的数量，数量多的先进行调度，最后是第四个分组。第三步，按照调度次序对各分组使用SMT求解器进行求解得到时间触发TT业务的传输路径以及路径上各节点的传输时刻点；如果当前分组没有可行解，则放弃第二步中的必选链路重新进行求解，此时，若无解则调度失败并结束调度，若有解则进行下一分组的调度；如果当前分组有解，则进行下一分组的调度；当所有分组调度完成则调度成功并生成调度表。该方法存在的不足之处是，该方法在第二步根据分组限制必选链路时没有考虑
该分组内时间触发TT业务的分布情况，当时间触发TT业务分布不均匀时可能会导致某些链路负载过重，使得该组没有可行解执行回溯操作导致生成调度表的时间增加，即使有解也会导致所生成的调度表质量不高，会因负载不均衡对网络中其他类型的业务传输造成影响。此外，该方法在划分分组时是基于特定拓扑结构进行的，具有一定的局限性，难以直接应用于其他网络拓扑。
[0005]宋梓旭等人在其发表的论文“基于可调度性排序的时间触发调度表生成方法”(北京航空航天大学学报(2018，44(11)：2388
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2395)中首次公开了一种基于时间触发TT业务的可调度性难度降序分组的增量化调度表生成方法。该方法的步骤是，第一步，对时间触发TT业务进行可调度性测试，若测试不通过则不可调度。第二步，计算时间触发TT业务严格周期利用率因子SPU用以刻画其可调度性难度，并将时间触发TT业务按照可调度性难度降序。第三步，将排好序的时间触发TT业务按照固定大小进行分组，第四步，执行增量化调度方法得到时间触发TT业务的传输时刻点并生成调度表，调度时通过计算干涉时间以缩减无冲突约束的规模。该方法存在的不足之处是，该方法试图通过干涉时间表明在其他时间触发TT业务已调度情况下某一时间TT业务的调度难度，但在利用SPU计算时将其他时间触发TT业务固有的干涉时间直接进行求和，而没有考虑该时间触发TT业务是否与其他时间触发TT业务的传输路径存在重叠链路以及重叠链路的个数，当不存在重叠链路时则彼此之间不会产生干涉，而重叠链路个数的多少也直接影响彼此之间干涉的程度，因此对时间触发TT业务可调度性的刻画不够精准，有可能产生分组不合理导致不必要的回溯，使得生成调度表的耗时增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种冲突程度递减的增量化调度表生成方法，用于解决现有技术仅适用于特定拓扑且存在设置TT业务必经链路可能导致的负载不均衡问题，以及未考虑链路重叠数导致的对调度难度刻画不精准的问题。
[0007]实现本专利技术目的的技术思路是，本专利技术在分组划分对时间触发TT业务的传输路径没有任何限制，可在任意拓扑下使用路由算法获得负载均衡的传输路径。该方法利用两两时间触发TT业务间是否存在冲突构建了业务冲突图，通过获取冲突图的极大连通子图得到彼此完全不冲突的时间触发TT业务，从而可对其独立执行分组划分以及增量化调度。本专利技术通过无冲突约束条件的个数来刻画一个分组的冲突程度，从而在对极大连通子图中时间触发TT业务划分分组时得到冲突程度依次递减的分组，然后对各分组执行增量化调度，最后生成调度表。
[0008]实现本专利技术目的的技术方案的步骤如下：
[0009]步骤1，构建业务冲突图：
[0010]构建一个以无向图表达的业务冲突图，业务冲突图中的每个顶点代表时间触发以太网TTE网络中的一个时间触发TT业务，若两个时间触发TT业务间存在冲突，则业务冲突图中该两个顶点之间存在一条边；若业务冲突图中时间触发TT业务与其他时间触发TT业务间不存在冲突，则该两个顶点之间没有边；
[0011]步骤2，生成业务冲突图的极大连通子图：
[0012]判断业务冲突图中是否是一个连通图，若是则生成业务冲突图的一个极大连通子
图后执行步骤4，否则，利用极大连通子图算法，生成业务冲突图的多个极大连通子图后执行步骤3；
[0013]步骤3，从多个极大连通子图中选取一个未被选取的极大连通子图；
[0014]步骤4，判断极大连通子图中时间触发TT业务的总数是否大于N，若是，则执行步骤5，否则，将该子图中所有时间触发TT业务组成一个分组后执行步骤6；其中，N为大于0的整数，是根据增量化调度时使用的求解器性能设定的一个调度参数；
[0015]步骤5，对极大连通子图中的时间触发TT业务分组：
[0016]逐次从极大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲突程度递减的增量化调度表生成方法，其特征在于，通过时间触发TT业务间是否存在冲突构建业务冲突图，生成冲突程度依次递减的分组；该方法的步骤包括如下：步骤1，构建业务冲突图：构建一个以无向图表达的业务冲突图，业务冲突图中的每个顶点代表时间触发以太网TTE网络中的一个时间触发TT业务，若两个时间触发TT业务间存在冲突，则业务冲突图中该两个顶点之间存在一条边；若业务冲突图中时间触发TT业务与其他时间触发TT业务间不存在冲突，则该两个顶点之间没有边；步骤2，生成业务冲突图的极大连通子图：判断业务冲突图中是否是一个连通图，若是则生成业务冲突图的一个极大连通子图后执行步骤4，否则，利用极大连通子图算法，生成业务冲突图的多个极大连通子图后执行步骤3；步骤3，从多个极大连通子图中选取一个未被选取的极大连通子图；步骤4，判断极大连通子图中时间触发TT业务的总数是否大于N，若是，则执行步骤5，否则，将该子图中所有时间触发TT业务组成一个分组后执行步骤6；其中，N为大于0的整数，是根据增量化调度时使用的求解器性能设定的一个调度参数；步骤5，对极大连通子图中的时间触发TT业务分组：逐次从极大连通子图中选取冲突程度值最大的M个未分组时间触发TT业务组成一个分组，M＝N，直至极大连通子图中未分组的时间触发TT业务总数小于N，将子图中小于N的剩余未分组的时间触发TT业务组成一个分组；步骤6，按照极大连通子图中各分组的次序依次对分组进行编号；步骤7，对各分组的时间触发TT业务执行增量化调度：(7a)按照分组编号选取一个未调度的分组作为待调度分组；(7b)将待调度分组中的每个时间触发TT业务在各交换机以及目的端系统的接收时刻输入到求解器，判断求解器的输出是否满足传输约束条件，若是，则分组调度成功，执行步骤(7d)，否则，执行步骤(7c)；(7c)判断当前的待调度分组之前是否存在一个待调度分组，若是，则将存在的上一个待调度分组中的所有时间触发TT业务添加到当前待调度分组中后执行步骤(7b)，否则，判定当前待调度分组调度失败，执行步骤(7e)；(7d)将求解器输出的每个接收时刻值作为当前待调度分组中该时间触发TT业务在各级交换机以及目的端系统的接收时刻值；(7e)判断所选极大连通子图中是否还有未调度的分组，若是，则执行步骤(7a)，否则，执行执行步骤8；步骤8，判断是否选完业务冲突图中的多个极大连通子图，若是，执行步骤9，否则，执行步骤3；步骤9，生成调度表：(9a)将每个调度成功的分组中每个时间触发TT业务各级交换机以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冰，李力，周可欣，张奭，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：