[发明专利]基于TTE网络容量估计的通信方法

权利要求书

1.一种基于TTE网络容量估计的通信方法，其特征是，步骤如下：

(1)传输流量按照时间关键特性分为时间触发TT、速率受限RC以及尽力传输BE三种流量类型；

(2)对三种流量采用混合流量分区调度的方法对实时性流量与非实时性流量进行合理的时间规划使网络中的三种不同传输规则与优先级的信息流合理传输；

(3)基于复杂网络的容量估算公式推广至TTE网络容量估计，构建BA无标度网络模型，选择复杂网络中的边介数作为衡量TTE网络容量的关键参数；

(4)由于最大边介数是在最短路径路由策略下，通过该条边的最短路径的数量所占比值，代表了网络中边的中心性与重要性，边介数越大的边在网络中需要承担更多的流量，所以更容易发生网络的拥堵；

(5)分析TTE网络容量与网络规模、最大边介数的关系，对TTE网络中的TT、RC、BE流根据分区调度方式计算其传送时间段内的网络容量；

(6)根据需要传输的报文依据重要程度分配给不同的传输流量类型，以保证可靠通信；

进一步具体地：

(1)复杂网络模型

复杂网络将实际网络的具体网络节点与连接情况抽象成图论中的节点与边，用G＝(V,E)来表示一个网络，V表示网络中节点的数量，E表示边的数量；

在网络中，节点的度表示该节点与网络中所有其他节点相连接的边的数量，用k表示节点的度；

介数分为边介数与节点介数两种，节点介数定义为网络中所有最短路径中经过该节点的路径的数目占最短路径总数的比例，边介数定义为网络中所有最短路径中经过该边的路径的数目占最短路径总数的比例，介数与度都描述了一个节点或者边在网络中的中心性，网络节点v的节点介数定义为：

σ_st表示s到t的最短路径的条数，σ_st(v)表示最短路径中经过节点v的条数，其中s\t是收发的两个节点，边介数定义为：

δ_st(l_sv)表示最短路径中经过边l_sv的条数；

基于无标度网络BA作为网络分析模型，具体过程如下：

首先从m₀个节点开始，这些节点间构成全连接网络，每个时间步长就向该网络中增加新的节点，同时新增加的节点与原有网络中的节点连接在一起；

新增加的节点i与已经存在的节点的连接概率如下：

P_i＝k_i/∑_jk_j

取遍所有已存在的节点；

其中k_j表示所有节点的度，k_i表示新增节点的度，j表示所有节点；

(2)TTE网络容量的估算

网络中有N个节点，节点间的连线表示两个节点间存在链路，链路的初始带宽为C，在网络中任意两个节点间建立通信，两个节点间存在最短路径，若通信过程中的带宽为M，则在两个节点间的所有通信链路初始带宽C都被占用带宽M，当某条链路中的带宽变为0，即该边发生拥堵，这时网络中通信呼叫的次数即为网络容量；

1)TT流量特征

TT流量按照不同的周期与帧长，按照左端紧缩原则，将TT帧放在左边时间段，TT帧占用的越小，用于传输其他信息的空间就越大；周期为间隔相同的不同TT任务满足在周期调度表上按照纵向间隔排列；

TT流量具有最高的优先级，TT信息的帧长范围是64bytes-1518bytes，在TT时间段，时间资源被分成了一个个的时间段time slot,这些时间段是等长的，但是TT的帧长是在帧长范围内变化的，不同长度的TT帧可以占用一个或者多个时间段；

TT信息在物理通道中传输，因为需要具有很高的实时性，同时采用分区调度的方式，所以TT信息通信时所占的带宽取决于TT信息的帧长与所设计的时间片长度；

由于TT信息在规定时间内传输，同时不具有多次呼叫同时占用通信信道的情况，所以在TT段通信的网络容量固定，且不发生拥塞；

2)RC流量

TTE网络中的RC流传输需要遵循AFDX协议规范，根据AFDX协议，TTE网络中包含多条虚拟链路VL(Virtual link),多条VL共同占用同一条物理链路，不同的RC流占用不同的VL通道，传输需要满足BAG最大带宽间隔的要求，RC流量是在TT流发送完的空闲区域通过虚拟链路发送，对于单个RC流来说，传输所占用的带宽是RC信息最大帧长与最大带宽间隔的比值：

M_i表示该条RC流在虚拟链路上可以使用的最大带宽，是在该条虚拟链路上，RC流的最大帧长，是RC流的最大带宽分配间隔，单位是毫秒，在TTE网络中,存在某条通信链路,有m个RC流，则该条链路最大可使用的带宽或者总带宽表示为：

M_m表示在某条边有m个RC信息时最大可使用的带宽，BAG_max表示m个RC流中最大带宽分配间隔；

在TTE网络中，使每次RC流呼叫通信所占用的带宽从M_i到M_m出现的概率相等，两个值的大小取决于网络中RC流的最大帧长与带宽分配间隔，每次呼叫通信所占带宽的期望是：

在节点数为N的网络中，最短路径的数量为N(N-1)，在该网络中最大边介数为B^*，所以最大边介数所在的边被通信所选择的概率就是：

B^*/N(N-1)

则在该网络中，网络从畅通转到拥塞的最大网络速率即网络容量R为

其中，R是TTE网络中RC流发送时间段中最大可以被呼叫通信的次数，也是网络初始带宽被消耗完时的呼叫次数，定义为网络的容量，表示网络从顺畅通信到拥堵的一个极限值；

3)BE流量分析

TTE网络中，BE流量是混合流量中优先级最低的，同时是普通的无保障信息，在容量估算过程中，可视作一个每次通信带宽服务均匀分布的流量；

每次呼叫通信的带宽M可以看做一个带宽范围内等概率出现的带宽值，则在这一通信过程中的期望为E(M)，所有链路的初始带宽都为C，则网络最大可以被呼叫通信的次数为