[发明专利]基于改进烟花算法的以太网通信链路调度方法

说明书

本发明设及一种以太网通信链路调度方法，特别是一种基于改进烟花算法的以太网通信链路调度方法。本发明主要应用于以太网列车通信系统，包括工业以太网通信链路实时周期数据通信过程模型和其调度优化算法。在工业以太网通信链路实时周期数据通信过程模型基础上，通过确定约束条件及优化目标并采用对于变异维度和选择策略均改进后的烟花算法进行求解，对工业以太网实时周期数据的调度序列参数进行调整，以达到提高网络调度实时性，降低网络传输时延的目的。

技术领域

本发明设及一种基于改进烟花算法的以太网通信链路调度方法，属于以太网通信网络链路调度领域。

背景技术

随着列车通信网络结构体系的发展与兴起，轨道交通列车正向着高速，稳定，舒适化方向发展，对列车通信网络的实时性提出了更高的要求。工业以太网以其稳定性，可靠性，实时性成为了全球各国工业控制网络竞相研究的热点问题。但是目前的工业以太网技术采用的均是带有冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)技术，没有完备的延迟时间和通信响应，导致产生了工业以太网通信链路调度延时大和效率不高等问题，所以，如何合理的安排数据传输过程中的调度就显得尤为重要，使得实时周期消息序列能够在最短时间内完成队列调度，有效的降低网络时延，提高全局搜索效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有工业以太网通信链路存在的调度时延大效率不高等问题，提供基于改进烟花算法的以太网通信链路调度方法，将改进的烟花算法用在以太网通信链路的调度上，建立以太网调度模型，设置约束条件及优化模型，与改进过选择策略及变异算子的烟花算法相结合，达到工业以太网通信链路节点间的传输时延降低，提高节点间链路数据通信的可靠性，在一定程度上保证链路通信的实时性的目的，从而解决上述问题。

基于此，有必要对现有烟花算法无法求解以太网通信链路调度问题，提出一种改进的基于烟花算法的以太网通信链路调度方法，该方法包括如下实施步骤：

步骤1：建立工业以太网通信链路调度模型，并设置约束条件及优化目标。参数设置并初始化种群，采用离散机制进行实时周期数据任务的编码，令L_i＝{τ₁,τ₂,…,τ_n},i∈N表示需要调度的任务数据序列，其中，发送端和接收端的任务调度序列均由泊松分布产生，i表示实时周期中的数据包的序号，τ_i表示任务的序列，通过烟花算法合理安排任务调度的序列，使工业以太网数据链路上的数据包达到时间达到最小值。

步骤2：设置烟花算法中的参数，包括任务数量N，带调度的任务数据L_i，爆炸火花的数量F_i，爆炸幅度R_i，最大迭代次数I等。设从源主机到目的主机的通信链路中，烟花群规模为20，维度为10，爆炸火花个数为40，爆炸半径为40，爆炸数目限制因子a＝0.3，b＝0.6，变异火花数为10，变量上下界为[-10,10]，最大迭代次数50次，调度任务数量10，源主机的信干噪比需求为8dB。设置iter＝1,迭代开始,其中i和N都是正整数。

步骤3：根据步骤1,2中的任务调度编码方法，初始化烟花的位置并且将烟花的位置转化成实时周期数据的调度序列。

步骤4：产生爆炸火花。并根据相关公式计算其爆炸数目，爆炸范围，公式具体介绍将如下文所示。

烟花算法的爆火花的数量和火花产生的爆炸半径如下式(1),(2)所示：