專利名稱：基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的訪問控制系統(tǒng)，適用于對(duì)光總線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)
動(dòng)態(tài)設(shè)定優(yōu)先級(jí)，滿足信息具有不同時(shí)延要求的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
近年來，隨著數(shù)據(jù)類通信業(yè)務(wù)量的爆炸式增長，底層光通信網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)類型 也發(fā)生了很大變化，從原來主要支持面向連接的聲音信息、到目前以支持?jǐn)?shù)據(jù)信息和突發(fā) 類數(shù)據(jù)信息為主。而近年來光纖傳輸技術(shù)、交換技術(shù)以及光電子器件技術(shù)的長足進(jìn)展，使得 單個(gè)光纖通信信道傳輸?shù)娜萘吭絹碓酱蟆⑺俾试絹碓礁?，由原來的單信?. 5Gb/s、到目前 的單信道20Gb/s，預(yù)計(jì)單信道40Gb/s亦可在不久的將來獲得商用。在這樣的情況下，如果 再延用波長路由光通信網(wǎng)絡(luò)中光路(lightpath)建立和釋放方式(即根據(jù)用戶的請(qǐng)求，為 該用戶建立一條專有光路，當(dāng)該用戶信息傳輸完畢后，即刻釋放該光路)，可能會(huì)浪費(fèi)大量 的容量資源，因?yàn)樵诖蟛糠智闆r下傳輸一個(gè)用戶信息所需要的容量要比一條光路的容量小 得多。鑒于此，2003年提出了可由多個(gè)用戶共享一條光路容量的單向光總線網(wǎng)絡(luò)。
—條單向傳輸?shù)墓饪偩€，由于損耗的限制一般只能支持有限數(shù)目的節(jié)點(diǎn)。光總線 的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為召集節(jié)點(diǎn)，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為終止節(jié)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是上游節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先 級(jí)高于下游節(jié)點(diǎn)，即上游節(jié)點(diǎn)具有使用該光總線容量的優(yōu)先權(quán)。其優(yōu)點(diǎn)是一旦一條光總線 建立，該光總線上的所有節(jié)點(diǎn)都可以接入它并傳送信息，接入方式不同于光路(Lightpath) 的建立和釋放，光總線上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)以時(shí)分復(fù)用方式接入，一個(gè)時(shí)隙(slot)只能有一個(gè)節(jié) 點(diǎn)傳輸信息。因此當(dāng)光總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送信息時(shí)，節(jié)點(diǎn)硬件(比如光開 關(guān))無需重置。其缺點(diǎn)是一旦上游節(jié)點(diǎn)有大量信息(特別是突發(fā)類信息)需要傳輸，會(huì)出 現(xiàn)下游節(jié)點(diǎn)無機(jī)會(huì)使用該光總線的情況(稱"下游餓死")。因此在光總線網(wǎng)中動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié) 點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)是非常重要的，與此相關(guān)地，滿足光總線網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的最大等待時(shí)延要求也非 常重要。 由于單向光總線網(wǎng)是近年來提出的新型光通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，目前該領(lǐng)域研究主 要集中在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，光總線的建立、取消、擴(kuò)展、壓縮，控制協(xié)議等方面，涉及光總線上 訪問控制的優(yōu)先級(jí)設(shè)定和調(diào)整方面的研究非常少。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是一種 單向光總線網(wǎng)的技術(shù)方案(Ashwin Gumaste and Imrich Chlamtac， Light-trails :an opticalsolution for IP transport, vol. 3， No. 5， pp261-281， 2004)。主要涉及一種單向 光總線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、控制協(xié)議、光學(xué)特性、網(wǎng)絡(luò)性能分析和評(píng)估，其中提到光總線中數(shù)據(jù)傳輸 的優(yōu)先級(jí)是按照召集節(jié)點(diǎn)到終止節(jié)點(diǎn)的順序，依次降低。因此并不能很好地解決各節(jié)點(diǎn)信 息傳輸?shù)臅r(shí)延問題，即不能滿足位于光總線上的節(jié)點(diǎn)(用戶)各自的等待時(shí)延要求，導(dǎo)致大 量的包丟失，光總線利用率也不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的單向光總線訪問控制策略不能很好的利用光總線資源，不能
4滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求的問題，本發(fā)明提出一種綜合考慮活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率和時(shí)延要求的訪問控制系統(tǒng)，以提高光總線的活躍度和滿足實(shí)時(shí)性要求，達(dá)到讓位于一條光總線上的所有節(jié)點(diǎn)(用戶)滿足各自的信息傳輸時(shí)延要求，并同時(shí)達(dá)到提高光總線利用率的目的。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 —種基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，所述單向光總線包括一個(gè)召集節(jié)點(diǎn)、M-2個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和一個(gè)終止節(jié)點(diǎn)，M> 3，且M為自然數(shù)，所述單向光總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流都是單一服務(wù)類型，所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)包括 節(jié)點(diǎn)緊迫度參數(shù)計(jì)算模塊，用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)處數(shù)據(jù)是否急于發(fā)送，設(shè)定到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流都有一個(gè)服務(wù)的最大等待時(shí)延為Ti，其中，i代表單向光總線上的不同節(jié)點(diǎn)，ti
表示從服務(wù)的第一個(gè)包到達(dá)的時(shí)刻開始已經(jīng)等待的時(shí)間；節(jié)點(diǎn)緊迫性參數(shù)^ = *表示已經(jīng)
等待的時(shí)間占總時(shí)延的比例； 活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占空比計(jì)算模塊，用于計(jì)算一次光連接中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)的比例，所述活動(dòng)節(jié)點(diǎn)是指參與傳輸和接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，lsd表示一次數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求成功時(shí)，源節(jié)點(diǎn)
與目的節(jié)點(diǎn)之間活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，M表示該條光總線的總節(jié)點(diǎn)數(shù)，占空比S = %表明一次成
功請(qǐng)求的連接中，光總線中的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)的比例； 標(biāo)簽值計(jì)算模塊，用于計(jì)算數(shù)據(jù)請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值來判斷該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)；標(biāo)簽
值計(jì)算采用設(shè)定不同的權(quán)值的方式，標(biāo)簽值計(jì)算公式如下
bid = a*J+b*S，0 < a < 1， 0 < b < 1， a+b = 1
其中，a和b為設(shè)定權(quán)值； 優(yōu)先級(jí)判定模塊，用于初步確定各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，計(jì)算得到光總線上某一節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值bidi，其中i代表光總線上的不同節(jié)點(diǎn)，并與其他節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值比較大小，按降序排列bidi值，標(biāo)簽值bidi越大，對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)就越高； 根據(jù)所述優(yōu)先級(jí)判定模塊，有請(qǐng)求到達(dá)光總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，依照優(yōu)先級(jí)高低依次傳輸數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步，所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括
大丟包率節(jié)點(diǎn)處理模塊，用于為丟包率大的節(jié)點(diǎn)新建光總線，所述大丟包率節(jié)點(diǎn)是指節(jié)點(diǎn)的丟包率大于總丟包率的一半，判斷條件如下 其中d〃 i表示節(jié)點(diǎn)i丟失的數(shù)據(jù)量，如果所述判斷條件成立，則該節(jié)點(diǎn)為大丟包率節(jié)點(diǎn)，為該節(jié)點(diǎn)重新建立一條光總線。
再進(jìn)一步，在一個(gè)服務(wù)周期內(nèi)，信息傳輸?shù)膱?zhí)行過程為 步驟1 :有請(qǐng)求到達(dá)光總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)馬上發(fā)送一個(gè)信息給終止節(jié)點(diǎn)； 步驟2 :終止節(jié)點(diǎn)收到信息后將其存入數(shù)據(jù)庫中，計(jì)算標(biāo)簽值bidi，并與其他節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值進(jìn)行比較，得到該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，數(shù)據(jù)已發(fā)送或丟棄后，清空數(shù)據(jù)庫；
步驟3 :終止節(jié)點(diǎn)向所有節(jié)點(diǎn)廣播優(yōu)先級(jí)信息； 步驟4:優(yōu)先級(jí)最高的節(jié)點(diǎn)開始傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，如果有更高優(yōu)先 級(jí)的信息到來，則該節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送信息，讓優(yōu)先級(jí)更高的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，否則，直到其請(qǐng)求 的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢； 步驟5 :請(qǐng)求的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢后，該節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)信息給次優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)，
步驟6 :次優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行過程與前一節(jié)點(diǎn)相同，直至優(yōu)先級(jí)最低節(jié)點(diǎn)，完成一個(gè) 服務(wù)周期，然后開始新一輪的需求申請(qǐng)。
更進(jìn)一步，所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括
光總線活躍度評(píng)價(jià)模塊，用以評(píng)價(jià)單條光總線上活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率，活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率戶的計(jì) 算公式如下 P = E ls, d/ (Times XM) 其中E ls,d表示成功傳輸?shù)恼?qǐng)求中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)目，M表示光總線的總節(jié)點(diǎn)數(shù)目， Times表示請(qǐng)求的總次數(shù)。 所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括 丟包率評(píng)價(jià)模塊，用以評(píng)價(jià)單條光總線的丟包率。丟包率D的計(jì)算公式如下 D = E d〃 / E & 其中E d〃表示丟失的數(shù)據(jù)總?cè)萘?，E &表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)容量總和。
所述光總線活躍度評(píng)價(jià)模塊和丟包率評(píng)價(jià)模塊，主要完成對(duì)本發(fā)明基于優(yōu)先級(jí)動(dòng) 態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)的一種反饋控制過程。首先根據(jù)光總線上的各個(gè) 節(jié)點(diǎn)的信息傳輸時(shí)延要求，初步確定標(biāo)簽值計(jì)算公式中的權(quán)值a和b，并得到各節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽 值以及優(yōu)先級(jí)；其次對(duì)所述丟包率和活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率進(jìn)行模擬計(jì)算，若丟包率性能差，則增大a 值、減小b值，直至丟包率滿足要求，若丟包率性能好而活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率性能很差，則減小a值、 增大b值，直至在滿足丟包率要求條件下同時(shí)具有較好的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率性能，完成反饋控制 過程。 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為提出了一種基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)的訪問 控制策略，所述訪問控制策略包括由一個(gè)召集節(jié)點(diǎn)，(M-2)個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，一個(gè)終止節(jié)點(diǎn)構(gòu)成 的一條包含M個(gè)節(jié)點(diǎn)的單向光總線；光總線上節(jié)點(diǎn)緊迫度參數(shù)計(jì)算方案；光總線上活動(dòng)節(jié) 點(diǎn)占空比計(jì)算方案，光總線上標(biāo)簽值計(jì)算方案，光總線上優(yōu)先級(jí)判定方案，光總線上大丟包 率節(jié)點(diǎn)處理方案，優(yōu)先級(jí)判定后信息傳送的執(zhí)行過程；光總線丟包率和活躍度的評(píng)價(jià)方案 共同組成。 本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、能改善光總線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求； 2、能同時(shí)滿足光總線上活動(dòng)節(jié)點(diǎn)比例較大，提高光總線利用率的要求；以達(dá)到讓位于一條 光總線上的所有節(jié)點(diǎn)(用戶)滿足各自的信息傳輸時(shí)延要求，并同時(shí)達(dá)到提高光總線利用 率的目的，推進(jìn)光總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明4個(gè)節(jié)點(diǎn)單向光總線，在不同優(yōu)先級(jí)設(shè)定方法下光總線上的丟包率 模擬計(jì)算結(jié)果示意圖，圖中Node表示節(jié)點(diǎn)，Node = 4。 圖2是本發(fā)明4個(gè)節(jié)點(diǎn)單向光總線，在不同優(yōu)先級(jí)設(shè)定方法下光總線上的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率模擬計(jì)算結(jié)果示意圖，圖中Node表示節(jié)點(diǎn)，Node = 4。 圖3是本發(fā)明6個(gè)節(jié)點(diǎn)單向光總線，在不同優(yōu)先級(jí)設(shè)定方法下光總線上的丟包率模擬計(jì)算結(jié)果示意圖，圖中Node表示節(jié)點(diǎn)，Node = 6。 圖4是本發(fā)明6個(gè)節(jié)點(diǎn)單向光總線，在不同優(yōu)先級(jí)設(shè)定方法下光總線上的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率模擬計(jì)算結(jié)果示意圖，圖中Node表示節(jié)點(diǎn)，Node = 6。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1 : 參照?qǐng)D1和圖2，一種基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，包括一條包含M個(gè)節(jié)點(diǎn)的單向光總線，M > 3，且M為自然數(shù)，所述單向光總線包括一個(gè)召集節(jié)點(diǎn)，M-2個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和一個(gè)終止節(jié)點(diǎn)；光總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流都是單一服務(wù)類型?；趦?yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括 節(jié)點(diǎn)緊迫度參數(shù)(J)計(jì)算模塊，用來計(jì)算節(jié)點(diǎn)處數(shù)據(jù)是否急于發(fā)送。到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流都有一個(gè)服務(wù)的最大等待時(shí)延I,其中i代表光總線上的不同節(jié)點(diǎn)，ti表示從服
務(wù)的第一個(gè)包到達(dá)的時(shí)刻開始已經(jīng)等待的時(shí)延；節(jié)點(diǎn)緊迫性參數(shù)7:^表示已經(jīng)等待的時(shí)
間占總時(shí)延的比例，J值越大，表明等待的時(shí)間越長、緊迫度越高，越需要盡快發(fā)送。
活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占空比(S)計(jì)算模塊，用來計(jì)算一次光連接中，活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)的比例，所述活動(dòng)節(jié)點(diǎn)是指參與傳輸和接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)。lsd表示一次數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求成功時(shí)，源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目(包括源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)在內(nèi))，M表示該條光總線
的總節(jié)點(diǎn)數(shù)，占空比5 = ^:越大，表明一次成功請(qǐng)求的連接中，光總線中的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目越
多，空閑節(jié)點(diǎn)數(shù)目越少，光總線活躍度就越高，即光總線的利用價(jià)值越高，被縮短或者拆除的概率越小。 標(biāo)簽值(bid)計(jì)算模塊，計(jì)算數(shù)據(jù)請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值，來判斷該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)。標(biāo)簽值計(jì)算采用設(shè)定不同的權(quán)值的方式，標(biāo)簽值計(jì)算公式如下
bid = a*J+b*S，0 < a < 1， 0 < b < 1， a+b = 1 根據(jù)需要來調(diào)整a和b的取值，得出不同需要時(shí)的標(biāo)簽值，如果建立一條光總線，主要希望一次光連接過程中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目盡量多，提高光總線的利用率，則優(yōu)先級(jí)設(shè)定時(shí)a取值盡量小、b取值盡量大，比如取a = 0. 05， b = 0. 95 ;如果建立一條光總線，主要希望滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求，減少因時(shí)延而導(dǎo)致的包丟失，則優(yōu)先級(jí)設(shè)定時(shí)a取值盡量大、b取值盡量小，比如取a = 0. 95， b = 0. 05 ;如果建立一條光總線，希望在滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性傳輸要求的同時(shí)也使光總線的利用率最大化，則需均衡a和b的取值，比如取a = 0. 65， b=0. 35。 優(yōu)先級(jí)(H)判定模塊，用來初步確定各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)。計(jì)算得到光總線上某一節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值bidi，其中i代表光總線上的不同節(jié)點(diǎn)，并與其他節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值比較大小，按降序排列bidi值，標(biāo)簽值bidi越大，對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)就越高，優(yōu)先級(jí)由高到底依次為H =1，2，…m…M ;所述優(yōu)先級(jí)排序并不固定，根據(jù)新的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求到達(dá)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
大丟包率節(jié)點(diǎn)處理模塊，用來為丟包率大的節(jié)點(diǎn)新建光總線。所述大丟包率節(jié)點(diǎn) 是指節(jié)點(diǎn)的丟包率大于總丟包率的一半，判斷條件如下 其中d〃 i表示節(jié)點(diǎn)i丟失的數(shù)據(jù)量，如果所述判斷條件成立，則該節(jié)點(diǎn)為大丟包 率節(jié)點(diǎn)，需要為該節(jié)點(diǎn)重新建立一條光總線。 本實(shí)施例的一種基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，包括由一 個(gè)召集節(jié)點(diǎn)，(M-2)個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，一個(gè)終止節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一條包含M個(gè)節(jié)點(diǎn)的單向光總線；光 總線上節(jié)點(diǎn)緊迫度參數(shù)計(jì)算方案；光總線上活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占空比計(jì)算方案，光總線上標(biāo)簽值計(jì) 算方案，光總線上優(yōu)先級(jí)判定方案，光總線上丟包率大的節(jié)點(diǎn)處理方案，優(yōu)先級(jí)判定后信息 傳送的執(zhí)行過程；光總線丟包率和活躍度的評(píng)價(jià)方案共同組成。 所述一條單向光總線上的終止節(jié)點(diǎn)是該光總線上的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，終止節(jié)點(diǎn)并無 用戶信息需要發(fā)送，因此設(shè)定其為該光總線的控制節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集前(M-l)個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的 需求信息，并執(zhí)行標(biāo)簽值的計(jì)算和判定，得出優(yōu)先級(jí)順序，以及對(duì)前(M-l)個(gè)節(jié)點(diǎn)行為的監(jiān) 控。通過單獨(dú)的控制信道向各節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信息。 所述有請(qǐng)求到達(dá)的節(jié)點(diǎn)，先確定本節(jié)點(diǎn)服務(wù)要占用的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)比例和所需求的最
大等待時(shí)延，以及已經(jīng)等待的時(shí)間，并將其發(fā)送給終止節(jié)點(diǎn)，獲得優(yōu)先級(jí)值；通過單獨(dú)的控
制信道接收終止節(jié)點(diǎn)發(fā)來的控制信息，并通過廣播的方式向其下游節(jié)點(diǎn)發(fā)送。 所述最大等待時(shí)延是指該節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求能夠等待的最長時(shí)間，如果在這一時(shí)間內(nèi)沒
有發(fā)送成功，則請(qǐng)求失敗。 所述節(jié)點(diǎn)緊迫度參數(shù)(J)根據(jù)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求的最大等待時(shí)延1\，其中i代表光總線上 的不同節(jié)點(diǎn)，以及請(qǐng)求已經(jīng)等待的時(shí)間ti來計(jì)算，所述節(jié)點(diǎn)緊迫度計(jì)算公式如下 J = F 節(jié)點(diǎn)緊迫度J表示已經(jīng)等待的時(shí)間占總時(shí)延的比例，該值越大，表明等待的時(shí)間 越長、緊迫度越高，越需要盡快發(fā)送。 所述活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占空比(S)根據(jù)一次請(qǐng)求中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目和光總線總節(jié)點(diǎn)數(shù)目來 計(jì)算，計(jì)算公式如下 S = ^ 其中l(wèi)sd表示一次數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求成功時(shí)，源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目 (包括源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)在內(nèi))，M表示該條光總線的總節(jié)點(diǎn)數(shù)，占空比S越大，表明一次成 功請(qǐng)求的連接中，光總線中的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目越多，空閑節(jié)點(diǎn)數(shù)目越少，光總線的利用價(jià)值越 高，被縮短或者拆除的概率就越小。 所述標(biāo)簽值(bid)根據(jù)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求的緊迫度J和活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占空比S來確定。標(biāo)簽值 計(jì)算公式如下 bid = a*J+b*S，0 < a < 1， 0 < b < 1， a+b = 1 根據(jù)需要來調(diào)整a和b的取值，得出不同需要時(shí)的標(biāo)簽值，如果建立一條光總線， 主要希望一次光連接過程中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目盡量多，提高光總線的利用率，則優(yōu)先級(jí)設(shè)定時(shí)a取值盡量小、b取值盡量大，比如取a = 0. 05， b = 0. 95 ;如果建立一條光總線，主要希望滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求，減少因時(shí)延而導(dǎo)致的包丟失，則優(yōu)先級(jí)設(shè)定時(shí)a取值盡量大、b取值盡量小，比如取a = 0. 95， b = 0. 05 ;如果建立一條光總線，希望在滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性傳輸要求的同時(shí)也使光總線的利用率最大化，則需均衡a和b的取值，比如取a = 0. 65， b=0. 35。 所述節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)H是根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值參數(shù)來得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)。計(jì)算得到光總線上某一節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值bidi，其中i代表光總線上的不同節(jié)點(diǎn)，并與其他節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值比較大小，按降序排列bidi值，標(biāo)簽值bidi越大，對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)就越高，優(yōu)先級(jí)由高到底依次為H = 1，2，…m…M ;所述優(yōu)先級(jí)排序并不固定，根據(jù)新的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求到達(dá)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。 所述大丟包率節(jié)點(diǎn)的處理是根據(jù)節(jié)點(diǎn)的丟包概率來判斷是否為其新建光總線，判
斷各個(gè)節(jié)點(diǎn)的丟包率是否大于總丟包率的一半，即判斷</2>,>o.5 IX
是否
成立，如果成立，則為該節(jié)點(diǎn)重新建立一條單向光總線。
所述一個(gè)服務(wù)周期內(nèi)信息傳輸?shù)膱?zhí)行過程步驟如下 步驟1 :有請(qǐng)求到達(dá)光總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)馬上發(fā)送-
點(diǎn)，信息格式如下
-水傳
信息給終止節(jié)
需求容量(A)
最大等待時(shí)延(I)
已等待時(shí)間A) 步驟2 :終止節(jié)點(diǎn)收到信息后將其存入數(shù)據(jù)庫中，計(jì)算標(biāo)簽值bidi，并與其他節(jié)點(diǎn)
的標(biāo)簽值進(jìn)行比較，得到該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)。 數(shù)據(jù)已發(fā)送或丟棄后，清空數(shù)據(jù)庫。
步驟3 :終止節(jié)點(diǎn)向所有節(jié)點(diǎn)廣播優(yōu)先級(jí)信息。 步驟4:優(yōu)先級(jí)最高的節(jié)點(diǎn)開始傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，如果有更高優(yōu)先級(jí)的信息到來，則該節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送信息，讓優(yōu)先級(jí)更高的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，否則，直到其請(qǐng)求的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢。 步驟5 :請(qǐng)求的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢后，該節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)信息給次優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)，信息格式如下 節(jié)點(diǎn)號(hào)(i)0(表示數(shù)據(jù)傳瑜完畢)H二M+l(表示優(yōu)先級(jí)調(diào)整為最低) 步驟6 :次優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行過程與前一節(jié)點(diǎn)相同，直至優(yōu)先級(jí)最低節(jié)點(diǎn)，完成一個(gè)
服務(wù)周期，然后開始新一輪的需求申請(qǐng)。 所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)評(píng)價(jià)方案包括丟包率評(píng)價(jià)和光總線活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率評(píng)價(jià)。 所述丟包率評(píng)價(jià)準(zhǔn)則具體定義為光總線上采用優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整方案，傳輸數(shù)據(jù)產(chǎn)生的包丟失率D二E d〃 /E di，其中E d〃表示丟失的數(shù)據(jù)總?cè)萘?，E di表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)容量總和，與優(yōu)先級(jí)固定不變的方式傳輸數(shù)據(jù)產(chǎn)生的包丟失率的比較，丟包率越小越好。 所述活躍度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則具體定義為一次請(qǐng)求中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目越多越好，活動(dòng)節(jié)點(diǎn)越多表示光總線活躍度越高。所述光總線活躍度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則表述為戶二E ls, d/(Times XM)，其中E ls, d表示成功傳輸?shù)恼?qǐng)求中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)目，M表示光總線的總節(jié)點(diǎn)數(shù)目，Times表示請(qǐng)求的總次數(shù)。 所述光總線活躍度評(píng)價(jià)模塊和丟包率評(píng)價(jià)模塊，主要完成對(duì)本發(fā)明基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)的一種反饋控制過程。首先根據(jù)光總線上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息傳輸時(shí)延要求，初步確定標(biāo)簽值計(jì)算公式中的權(quán)值a和b，并得到各節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值以及優(yōu)先級(jí)；其次對(duì)所述丟包率和活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率進(jìn)行模擬計(jì)算，若丟包率性能差，則增大a值、減小b值，直至丟包率滿足要求，若丟包率性能好而活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率性能很差，則減小a值、增大b值，直至在滿足丟包率要求條件下同時(shí)具有較好的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率性能，完成反饋控制過程。 本實(shí)施例中單向光總線節(jié)點(diǎn)數(shù)目M = 4，光總線總?cè)萘緾 = 1， &在
之間取隨機(jī)值，評(píng)價(jià)不同優(yōu)先級(jí)設(shè)定方法下光總線的丟包率，得到附圖1所示的結(jié)果，評(píng)價(jià)不同優(yōu)先級(jí)設(shè)定方法下光總線活躍度，得到附圖2所示的結(jié)果，可見優(yōu)先級(jí)固定不變的情況丟包率最大，且活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率最小。當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定偏重時(shí)延要求(即a = 0. 95，b = 0. 05)，丟包率最小，但是活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率較小。當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定偏重活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率(即a = 0. 05，b = 0. 95)，丟包率較大，由于時(shí)延而丟失的請(qǐng)求較多。而當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定同時(shí)考慮時(shí)延和活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率(即a = 0. 65， b = 0. 35)，則丟包率小，幾乎與優(yōu)先級(jí)偏重時(shí)延的方法丟包率持平，同時(shí)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率最大。為保證光總線的整體性能，優(yōu)先級(jí)應(yīng)該將時(shí)延和活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率兩個(gè)因素綜合考慮。
實(shí)施例2 : 本實(shí)施例中光總線節(jié)點(diǎn)數(shù)目M = 6，其他參數(shù)與實(shí)施例1相同，評(píng)價(jià)不同優(yōu)先級(jí)
設(shè)定方法下光總線的丟包率，得到附圖3所示的結(jié)果，評(píng)價(jià)不同優(yōu)先級(jí)設(shè)定方法下光總線
活躍度，得到附圖4所示的結(jié)果，可見優(yōu)先級(jí)固定不變的情況丟包率最大，且活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率最
小。當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定偏重時(shí)延要求(即a = 0. 95， b = 0. 05)，丟包率最小，但是活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率
較小。當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定偏重活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率(即a = 0. 05， b = 0. 95)，丟包率較大，由于時(shí)延而
丟失的請(qǐng)求較多。而當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定同時(shí)考慮時(shí)延和活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率(即a = 0. 65，b = 0. 35)，
則丟包率小，幾乎與優(yōu)先級(jí)偏重時(shí)延的方法丟包率持平，同時(shí)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率最大。當(dāng)將時(shí)延和
活動(dòng)節(jié)點(diǎn)比例兩個(gè)因素按13 : 7綜合考慮時(shí)，光總線的整體性能最好。 從本實(shí)施例(參見附圖3-4)還可以看出，隨著光總線節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，光總線上
的丟包率增大，活躍度下降。因此光總線的總長度是有限制的，不能無限增長。 本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)和工作過程均與實(shí)施例1相同。
10
權(quán)利要求
一種基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，所述單向光總線包括一個(gè)召集節(jié)點(diǎn)、M-2個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和一個(gè)終止節(jié)點(diǎn)，M≥3，且M為自然數(shù)，所述單向光總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流都是單一服務(wù)類型，其特征在于所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)包括節(jié)點(diǎn)緊迫度參數(shù)計(jì)算模塊，用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)處數(shù)據(jù)是否急于發(fā)送，設(shè)定到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流都有一個(gè)服務(wù)的最大等待時(shí)延為Ti，其中，i代表單向光總線上的不同節(jié)點(diǎn)，ti表示從服務(wù)的第一個(gè)包到達(dá)的時(shí)刻開始已經(jīng)等待的時(shí)間；節(jié)點(diǎn)緊迫性參數(shù) <mrow><mi>J</mi><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>t</mi><mi>i</mi> </msub> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub></mfrac> </mrow>表示已經(jīng)等待的時(shí)間占總時(shí)延的比例；活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占空比計(jì)算模塊，用于計(jì)算一次光連接中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)的比例，所述活動(dòng)節(jié)點(diǎn)是指參與傳輸和接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，lsd表示一次數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求成功時(shí)，源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，M表示該條光總線的總節(jié)點(diǎn)數(shù)，占空比 <mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>l</mi><mi>sd</mi> </msub> <mi>M</mi></mfrac> </mrow>表明一次成功請(qǐng)求的連接中，光總線中的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)的比例；標(biāo)簽值計(jì)算模塊，用于計(jì)算數(shù)據(jù)請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值來判斷該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)；標(biāo)簽值計(jì)算采用設(shè)定不同的權(quán)值的方式，標(biāo)簽值計(jì)算公式如下bid＝a*J+b*S，0＜a＜1，0＜b＜1，a+b＝1其中，a和b為設(shè)定權(quán)值；優(yōu)先級(jí)判定模塊，用于初步確定各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，計(jì)算得到光總線上某一節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值bidi，其中i代表光總線上的不同節(jié)點(diǎn)，并與其他節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值比較大小，按降序排列bidi值，標(biāo)簽值bidi越大，對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)就越高；根據(jù)所述優(yōu)先級(jí)判定模塊，有請(qǐng)求到達(dá)光總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，依照優(yōu)先級(jí)高低依次傳輸數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，其特征 在于所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括大丟包率節(jié)點(diǎn)處理模塊，用于為丟包率大的節(jié)點(diǎn)新建光總線，所述大丟包率節(jié)點(diǎn)是指節(jié)點(diǎn)的丟包率大于總丟包率的一半，判斷條件如下其中d〃 i表示節(jié)點(diǎn)i丟失的數(shù)據(jù)量，如果所述判斷條件成立，則該節(jié)點(diǎn)為大丟包率節(jié) 點(diǎn)，為該節(jié)點(diǎn)重新建立一條光總線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，其特征在于在一個(gè)服務(wù)周期內(nèi)，信息傳輸?shù)膱?zhí)行過程為步驟1 :有請(qǐng)求到達(dá)光總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)馬上發(fā)送一個(gè)信息給終止節(jié)點(diǎn)； 步驟2:終止節(jié)點(diǎn)收到信息后將其存入數(shù)據(jù)庫中，計(jì)算標(biāo)簽值bidi，并與其他節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽值進(jìn)行比較，得到該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，數(shù)據(jù)已發(fā)送或丟棄后，清空數(shù)據(jù)庫； 步驟3 :終止節(jié)點(diǎn)向所有節(jié)點(diǎn)廣播優(yōu)先級(jí)信息；步驟4:優(yōu)先級(jí)最高的節(jié)點(diǎn)開始傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，如果有更高優(yōu)先級(jí)的 信息到來，則該節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送信息，讓優(yōu)先級(jí)更高的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，否則，直到其請(qǐng)求的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢；步驟5 :請(qǐng)求的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢后，該節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)信息給次優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)， 步驟6 :次優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行過程與前一節(jié)點(diǎn)相同，直至優(yōu)先級(jí)最低節(jié)點(diǎn)，完成一個(gè)服務(wù) 周期，然后開始新一輪的需求申請(qǐng)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，其 特征在于所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括光總線活躍度評(píng)價(jià)模塊，用以評(píng)價(jià)單條光總線上活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率，活動(dòng)節(jié)點(diǎn)率P的計(jì)算公 式如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中E ls,d表示成功傳輸?shù)恼?qǐng)求中活動(dòng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)目，M表示光總線的總節(jié)點(diǎn)數(shù)目， Times表示請(qǐng)求的總次數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，其 特征在于所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括丟包率評(píng)價(jià)模塊，用以評(píng)價(jià)單條光總線的丟包率，丟包率D的計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中E d〃表示丟失的數(shù)據(jù)總?cè)萘?，E di表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)容量總和。
6. 如權(quán)利要求4所述的基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，其特征 在于所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)還包括丟包率評(píng)價(jià)模塊，用以評(píng)價(jià)單條光總線的丟包率。丟包率D的計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中E d〃表示丟失的數(shù)據(jù)總?cè)萘?，E di表示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)容量總和。
全文摘要
一種基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)，所述單向光總線包括一個(gè)召集節(jié)點(diǎn)、M-2個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和一個(gè)終止節(jié)點(diǎn)，M≥3，且M為自然數(shù)，所述單向光總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流都是單一服務(wù)類型，所述基于優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的單向光總線網(wǎng)絡(luò)訪問控制系統(tǒng)包括節(jié)點(diǎn)緊迫度參數(shù)計(jì)算模塊，活動(dòng)節(jié)點(diǎn)占空比計(jì)算模塊，標(biāo)簽值計(jì)算模塊和優(yōu)先級(jí)判定模塊；根據(jù)所述優(yōu)先級(jí)判定模塊，有請(qǐng)求到達(dá)光總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，依照優(yōu)先級(jí)高低依次傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明提高光總線的活躍度和滿足實(shí)時(shí)性要求，達(dá)到讓位于一條光總線上的所有節(jié)點(diǎn)(用戶)滿足各自的信息傳輸時(shí)延要求，并同時(shí)達(dá)到提高光總線利用率的目的。
文檔編號(hào)H04B10/12GK101719793SQ200910154779
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者樂孜純, 付明磊, 全必勝, 李聲湘 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)