[发明专利]智能电网中WirelessHART网络端到端数据传输的时延分析方法

说明书

本发明涉及一种智能电网中WirelessHART网络端到端数据传输的时延分析方法，属于智能电网技术领域。该方法将每个传输信道映射为一个处理器，从而将数据流映射为多处理器上执行的任务，根据调度算法分析数据流端对端传输时信道竞争引起的时延和传输冲突时引起的时延，将时延与数据流的截止时间进行对比，可以快速确定每个数据流的可调度性，为网络优化提供依据。

技术领域

本发明涉及一种智能电网中WirelessHART网络端到端数据传输的时延分析方法，属于智能电网技术领域。

背景技术

在我国电力行业中，智能电网已日渐成为电网建设和发展的重要分支。作为技术支撑，传统的有线通信技术已经不能满足智能电网智能化、自动化的发展要求，在此背景下，无线通信技术凭借其带宽大、传输距离远、灵活性强、扩展方便的特点在智能电网中得到广泛应用。但其仍存在时延不稳定、信号易被截获，可靠性安全性相对较低的问题。其中安全性问题通过信息隐藏新技术得到极大改善，而目前由于时延抖动带来的可靠性缺失问题仍没有得到有效解决。因此，通过对智能电网中应用的典型无线技术进行端到端时延分析进而制定可靠的稳定时延方案具有重要应用价值与现实意义，特别是针对当前得到广泛关注的WirelessHART无线通信标准。

目前，无线网络中的实时传输调度已经得到广泛研究，然而，其中大部分都未涉及WirelessHART网络。在一些文献中研究了基于CSMA/CA协议的调度，但WirelessHART中普遍采用基于TDMA的协议来实现可预测延迟调度。虽然也有文献研究了基于TDMA的调度，但是这些工作不关注于可调度性或延迟分析。因此，现阶段针对WirelessHART网络端到端时延分析的重点是如何建立时延分析模型，在给定网络拓扑、数据流以及数据包的情况下得到端到端时延上限。因此，该研究内容具有重要的研究价值。

发明内容

本发明要解决技术问题是：提供一种基于智能电网中WirelessHART无线网络对每个已知数据流进行有效端到端时延分析的方法，该方法可以快速确定每个数据流的可调度性，为网络优化提供依据。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种智能电网中WirelessHART网络端到端数据传输的时延分析方法，若一个实时工作负载F包含n个数据流，即F＝{F₁，F₂，...，F_n}，实时工作负载F的数据流按其优先级的降序排列，WirelessHART网络中有多个具有相同能力的传输信道上进行调度，所有的数据流共享m个可串行使用的资源l₁,l₂,...,l_m；数据流F_i进行端对端传输的时延分析包括以下步骤：

一、最大阻塞时间分析

数据流F_i的传输周期为T_i、预设的截止时间为d_i，将每个传输信道映射为一个处理器，从而将数据流F_i映射为多处理器上执行的周期为T_i、优先级与F_i相同的任务，1≤i≤n；数据流F_i的WCPT值为e_i，表示数据流F_i的最坏情况处理时间；数据流F_i的WCRT值为r_i，表示数据流F_i中的数据包响应时间的最大值；数据流F_i访问资源l_q的最大次数为N_i,q，数据流F_i使用资源l_q作为单一访问的最大持续时间为L_i,q；