申请/专利权人：电子科技大学

申请日：2024-04-15

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118301509A

主分类号：H04Q11/00

分类号：H04Q11/00;H04L41/0896

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.07.23#实质审查的生效;2024.07.05#公开

摘要：本发明公开了一种基于终端状态的PON结构光总线动态带宽分配方法先对PON结构光总线进行初始化，然后，总线控制器通过内存中记录的各终端的历史调度信息来预测终端接下来的一段时间内是否有消息要发送，从而决定是否对终端进行调度，并按照P2、P1、P0优先级依次调度发送消息，其中，总线控制器在每次P0调度开始前都会根据当前系统的终端数与P0调度带宽等信息动态地计算出每个终端的轮询间隔二，以此作为恢复对终端调度的标准。

主权项：1.一种基于终端状态的PON结构光总线动态带宽分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1、PON结构光总线初始化；设PON结构光总线包括M个终端设备，其中有M-1个终端设作为远程终端RT，另外一个终端设备作为总线控制器BC，每个终端及总线控制器上均设置三个优先级队列，其优先级由高到低依次为P2、P1、P0；设置PON结构光总线的小周期长度为T；设置总线控制器与各终端间发送数据帧的最大长度为L字节，如果某终端或总线控制器上某个优先级队列中的消息的总长度超过数据帧最大长度L，则将该优先级队列中的消息切分成多个长度为L数据帧依次发送；否则，将该优先级队列中缓存的消息组帧发送；设置各终端的属性值：属性值包括终端的ID、MAC地址以及终端上各优先级队列的最大连续发送帧数；给终端添加应用APP：应用APP的属性值包括APP名称、APP的ID；每个终端至少添加一个应用APP；为终端上的应用APP定义发送消息：发送消息的属性值包括消息ID、消息产生周期、消息长度、消息优先级；为终端上的应用APP配置接收消息：终端配置的接收消息为定义过的各终端上的应用APP的发送消息；总线控制器将内存中用于记录各远程终端P0优先级调度状态信息的二维动态数组PollingNum[]和FrameNum[]进行初始化：分别向PollingNum[]和FrameNum[]中添加M-1个子动态数组，长度均初始化为0，对应了M-1个远程终端；将轮询间隔一NPolling1的值进行初始化，通常取2；2、PON结构光总线按照优先级调度发送消息；2.1、初始化完成之后，PON结构光总线开始运行，各终端上的应用APP开始周期性地产生发送消息，然后按照消息优先级将发送消息缓存在对应的优先级队列中等待被调度；2.2、P2优先级消息调度；首先，总线控制器以数据帧的形式向各个终端广播自己P2优先级队列中缓存的消息，接着，总线控制器轮询各个终端，轮询的顺序按照终端的ID从大到小进行；当总线控制器轮询到某个终端时，总线控制器向该终端发送一条查询消息，询问该终端是否有P2优先级消息要发送；当终端收到询问消息后，将其P2优先级队列中缓存的消息以数据帧的形式连续发送给总线控制器，总线控制器收到消息后随即广播给所有终端，直到该终端上P2优先级队列中缓存的消息发送完毕或者达到了该终端定义的P2优先级最大连续发送帧数后停止发送；如果轮询到的某个终端响应超时，则总线控制器会轮询下一个终端，直到轮询完所有终端，本次P2优先级消息调度完毕；2.3、P1优先级消息调度；总线控制器轮询各个终端，并按照P2优先级消息调度方式完成各终端上P1优先级消息调度；2.4、P0优先级消息调度；2.4.1、通过总线控制器上的计时器得到当前小周期已经进行的时间，然后计算出本次小周期的P0优先级调度时间小周期长度T-当前周期时间；2.4.2、计算出本次小周期每个终端的轮询间隔二的值； 其中，表示第j个小周期时第i个终端的轮询间隔二的取值，表示第j个小周期的P0优先级调度时间，Mmax为PON结构光总线中可以设定的最大终端个数，Fi表示第i个终端的P0优先级队列最大连续发帧数；2.4.3、总线控制器以数据帧的形式向各个终端广播自己P0优先级队列中缓存的消息，接着，总线控制器开始轮询各个终端，轮询的顺序按照终端的ID从大到小进行；当总线控制器轮询到某个终端时，会查看自己内存中记录该终端P0优先级调度状态信息的PollingNum[i]数组，i为该终端的轮询序号，并判断PollingNum[i]最后一位是否为1，为1表示此终端在上一次被轮询到时进行了调度行为，此时跳转到步骤2.4.4；如果PollingNum[i]最后一位为0，表示此终端上一次被轮询到时主动跳过了调度阶段，则跳转到步骤2.4.9；PON结构光总线初次运行时，无论终端是否有消息要发送，都需要对终端进行调度，所以如果PollingNum[i]长度为0，则需要对终端进行调度，跳转到步骤2.4.7；2.4.4、总线控制器查看自己内存中记录该终端P0优先级调度状态信息的FrameNum[i]数组，并判断FrameNum[i]最后一位是否为0，非0表示该终端在上一次调度时发送了数据，即该终端的缓存区可能还没发送完毕，跳转到步骤2.4.7；FrameNum[i]最后一位为0表示该终端在上一次调度时并没有发送数据，跳转到步骤2.4.5；2.4.5、总线控制器查看自己内存中记录该终端P0优先级调度状态信息的PollingNum[i]数组，并判断PollingNum[i]倒数第二位是否为1，为1表示该终端在上上次被轮询到时进行了调度行为，跳转到步骤2.4.6；如果PollingNum[i]倒数第二位为0，表示此终端上上次被轮询到时主动跳过了调度阶段，但是在上一次被轮询到时恢复了调度行为，此时连续调度未发包的次数小于轮询间隔一NPolling1，需要继续调度此终端，跳转到步骤2.4.7；2.4.6、总线控制器查看自己内存中记录该终端P0优先级调度状态信息的FrameNum[i]数组，并判断FrameNum[i]倒数第二位是否为0，非0表示该终端在上上次调度时发送了数据，但是在上一次调度时并没有发送数据，此时连续调度未发包的次数小于轮询间隔一NPolling1，需要继续调度此终端，跳转到步骤2.4.7；FrameNum[i]倒数第二位为0表示该终端在上上次调度时未发送数据，在上一次调度时同样没有发送数据，此时连续调度未发包的次数等于轮询间隔一NPolling1，需要主动跳过此终端本轮的调度，跳转到步骤2.4.8；2.4.7、总线控制器向该终端发送询问消息，收到该终端发来的消息帧之后广播发送给所有的终端，响应超时后表示该终端的本次调度结束，总线控制器更新自己内存中记录该终端的P0优先级调度状态信息的PollingNum[i]与FrameNum[i]动态数组，在PollingNum[i]数组最后面添加一个1，在FrameNum[i]数组最后面中添加该终端本次调度发送数据的大小，如果添加完信息之后，PollingNum[i]或FrameNum[i]数组的长度大于10，则弹出数组位于头部的元素，转到步骤2.4.10；2.4.8、总线控制器跳过对该终端的调度，不向其发送询问消息，然后总线控制器更新自己内存中记录该终端的P0优先级调度状态信息的PollingNum[i]与FrameNum[i]动态数组，在PollingNum[i]数组最后面添加一个0，FrameNum[i]数组不做处理，同样地，如果添加完信息之后，PollingNum[i]或FrameNum[i]数组的长度大于10，则弹出数组位于头部的元素，转到步骤2.4.10；2.4.9、总线控制器查看自己内存中记录该终端P0优先级调度状态信息的PollingNum[i]数组，并获取PollingNum[i]从最后一位起连续为0的次数，判断该终端被连续跳过调度的次数是否大于等于该终端本次小周期的轮询间隔二是则代表该终端需要恢复调度状态，跳转到步骤2.4.7，否则说明该终端需要跳过本次调度，跳转到步骤2.4.8；2.4.10、总线控制器根据计时器的值判断当前小周期的P0优先级调度阶段是否结束，未结束则轮询下一个终端，结束则记录本次小周期最后一个被调度的终端ID，本次小周期结束，开始下一个小周期的调度，即转到步骤2.4.3，开始下一个小周期的P2优先级消息调度。

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百度查询： 电子科技大学 基于终端状态的PON结构光总线动态带宽分配方法

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