[发明专利]基于链路冲突度与截止时间比例的工业物联网实时调度方法

权利要求书

1.一种基于链路冲突度与截止时间比例的工业物联网实时调度方法，其特征在于，首先，根据网络计算资源的富裕程度，执行不同的调度方法，具体包括：

1)当网络计算资源受限时，使用基于数据流本地链路冲突度与最大截止时间比例的调度方法，具体包括：首先获取网络的各种参数，并初始化当前时隙t＝1；然后判断网络是否满足可调度的条件；若不满足调度条件，直接返回网络不可调度；否则再判断网络中是否还存在未调度的链路，若不存在，返回调度成功以及网络的调度信息；

若还存在未调度的链路，则利用数据流本地链路所遭受的冲突数、数据流剩余未调度链路数与数据流截止时间的比例值P_t来表示数据流的紧急程度即优先级，本地链路指的是当前时隙下数据流所在的传输链路即释放态链路；在每一个时隙，优先调度比例值P_t最大的数据流；其中，比例值P_t的计算公式为：

其中，R_i为第i条数据流剩余未调度链路数，D_i为数据流的截止时间，t为当前时隙；C_i,1为第i条数据流在当前时隙下释放态链路的冲突数；若某条链路与释放态链路能发生传输冲突，并且此链路的生命窗口被释放态链路的生命窗口完全包含，则认为此链路会对释放态链路造成冲突；

2)当网络计算资源富裕时，使用基于数据流传输路径链路冲突度与最大截止时间比例的调度方法具体包括：首先获取网络的各种参数，并初始化当前时隙t＝1；然后判断网络是否满足可调度的条件；若不满足调度条件，直接返回此网络不可调度；否则再判断网络中是否还存在未调度链路，若不存在，返回调度成功及网络的调度信息；

若还存在未调度链路，首先存储数据流当前时隙下的释放态链路和剩余未调度链路数；然后计算数据流传输路径上所有未调度链路的平均冲突数，并结合数据流剩余未调度链路数与截止时间的比例值P_t’来表示数据流的紧急程度即优先级；在每一个时隙，优先选择比例值P_t’最大的数据流进行调度；其中，比例值P_t’的计算公式为：

其中，C_i,s为第i条数据流传输路径上所有未调度链路可能遭受的总的冲突数量，其计算方式表示为其中h表示释放态链路在数据流中所处的跳数，d表示数据流总的传输跳数，C_i,k表示数据流i的第k跳链路的冲突数；若某条链路与另外一条链路发生传输冲突，且此链路的生命窗口完全包含另外一条链路的生命窗口，则认为此链路会受到冲突；C_i,s/R_i表示第i条数据流所有未调度链路的平均冲突数；

然后，通过数据流的冲突数、剩余未调度链路数与截止时间的比例来衡量数据流的紧急程度，通过利用多信道时分多址技术优先为比例值高的数据流的释放态链路分配时隙和信道，保证数据流能够完成端到端的实时传输，同时兼顾网络的计算资源。

2.根据权利要求1所述的工业物联网实时调度方法，其特征在于，优先调度比例值P_t最大的数据流，具体包括以下步骤：

1)对于每一条数据流，构造数据流释放态链路的生命窗口，判断能与释放态链路发生传输冲突的链路的生命窗口是否被其包含，若被包含则释放态链路的冲突数加一；然后计算数据流释放态链路的冲突数加剩余未调度链路数与截止时间的比例值P_t，并进入步骤2)；

2)判断可用信道数量是否小于等于总的信道数量，若可用信道数大于总信道数，进入步骤4)，否则判断当前时隙下是否所有的数据流的比例值都为负无穷大，若是进入步骤4)，否则进入步骤3)；

3)根据计算的比例值，选择比例值最大的数据流，若有多个相同的最大比例值，选择截止时间最小的数据流，若仍有相同则根据数据流的编号从小到大进行选择；然后判断所选择数据流的截至时隙是否小于当前时隙，若是返回网络不可调度，否则安排时隙与信道给选择的数据流的释放态链路；接着将选择的数据流和与其释放态链路发生冲突的链路所在的数据流的比例值都设为负无穷大，将可用信道数量减一，并返回步骤2)；

4)令时隙t＝t+1，对网络进行更新，再次判断网络是否满足调度条件，若满足可调度条件并且还存在未调度链路继续执行步骤1)，否则直接返回调度结果。