本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)鏈通信，尤其涉及一種數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)多用戶數(shù)據(jù)調度方法及裝置。

背景技術：

1、數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)以地面移動通信技術為基礎，結合計算機技術、航天技術、航海技術，在多種復雜的環(huán)境中組建通信網(wǎng)絡，加入通信網(wǎng)絡內的用戶可實現(xiàn)無障礙通信。數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)可使加入通信網(wǎng)絡的平臺，實時共享信息資源，將編隊內的各平臺連接為一個有機的整體，大幅度提高了獨立平臺的感知能力。通過地面基礎通信網(wǎng)絡與空中通信平臺的配合，組建的通信網(wǎng)絡可以覆蓋地面基礎通信設施無法涉足的地方，包括海洋、山地、溝壑等復雜地形。

2、基于tdm(時分復用)體制的數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了對信道時分復用，有效提高資源利用率，tdm時分復用體制，將連續(xù)的時間劃分為多個時間片，每個時間片稱為時隙，如圖1所示。數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡運行協(xié)議的載體一般在應用層通信協(xié)議單元中，通過通信協(xié)議單元對時間片的控制、以及信道收發(fā)的切換有效保障應用層網(wǎng)絡協(xié)議的運行。通信協(xié)議單元根據(jù)用戶需求，將不同的時隙分配給不同的用戶，實現(xiàn)物理信道的復用?；趖dm體制，在物理信道受限的情況下，通過時隙歸屬的劃分，有效的支持多用戶的數(shù)據(jù)收發(fā)。

3、基于tdm的數(shù)據(jù)鏈通信網(wǎng)絡中包括網(wǎng)絡管理平臺、時間基準平臺、普通用戶平臺三種身份。網(wǎng)絡管理平臺負責對整個網(wǎng)絡的維護，包括用戶加入網(wǎng)絡、退出網(wǎng)絡等操作的信息審核以及資源分配、回收。時間基準平臺負責維護整個網(wǎng)絡的時間，網(wǎng)絡的所有的成員必須確保時間完全一致。圖1中給出了典型的tdm體制下，多用戶的通信示意圖。網(wǎng)絡內各用戶統(tǒng)一時間的過程稱為“時間同步”，同步后的用戶平臺才可以進行有效的信息交互。用戶平臺可通過駐守特定的通信頻段，發(fā)送入網(wǎng)申請消息，經(jīng)過網(wǎng)絡管理站的同意后，加入到該網(wǎng)絡。成功加入到該網(wǎng)絡的用戶通過應用層用戶定制的協(xié)議可實現(xiàn)數(shù)據(jù)、話音、圖像、視頻等信息的共享與交互。

4、基于tdm時分復用技術，將一天24小時分為多個時隙，每個時隙可承載不同的頻率，實現(xiàn)對每個時隙的頻分復用，同一個時隙，不同的頻率可供不同的用戶收發(fā)數(shù)據(jù)，不同的頻率承載不同的層疊網(wǎng)，圖2中所標識的0號網(wǎng)、1號網(wǎng)、2號網(wǎng)為不同的層疊網(wǎng)，通過對時間以及頻率的分割復用，更進一步實現(xiàn)了信道的復用，支持更多用戶的數(shù)據(jù)通信。如圖2所示，同一網(wǎng)絡可以維護不同的層疊網(wǎng)，不同的層疊網(wǎng)由于頻率不同，層疊網(wǎng)的用戶之間不能直接通信，需要通過一個“基礎網(wǎng)絡”實現(xiàn)不同層疊網(wǎng)用戶之間的通信。用戶可根據(jù)實際情況，在多個層疊網(wǎng)中選擇一個網(wǎng)絡作為“基礎網(wǎng)絡”。

5、根據(jù)實際需求，可以將時隙劃分為不通過的類型。圖2中列舉了三種的不同的時隙類型，時隙a、b、c，在不同的時隙類型，可以調度不同的數(shù)據(jù)類型，不同的時隙類型可以按照發(fā)送用戶數(shù)據(jù)大小的需求，采用不用的通信波形。不同的通信波形每個時隙下，攜帶數(shù)據(jù)的能力不同，通信協(xié)議單元數(shù)據(jù)調度模塊需要根據(jù)波形的數(shù)據(jù)攜帶能力，調度匹配物理層通信能力長度的數(shù)據(jù)，通信協(xié)議單元在接收到用戶數(shù)據(jù)后，需求對用戶數(shù)據(jù)進行緩存，根據(jù)數(shù)據(jù)的屬性，包括源地址、目的地址、優(yōu)先級等，對數(shù)據(jù)進行調度數(shù)據(jù)調度時需要兼顧時隙的傳輸能力，在時隙傳輸能力允許的情況下，盡最大能力攜帶更多的用戶數(shù)據(jù)，同時對具有優(yōu)先級高且同一目的地址屬性的用戶數(shù)據(jù)，應盡可能同一批次打包發(fā)送，提高資源利用率。

6、當數(shù)據(jù)鏈工作在u/v頻率段時，其傳輸距離為視距傳輸，而飛機飛出一定距離后，由于距離以及地形限制，往往需要通過中繼平臺來維持信息的交互。圖3給出了典型的中繼場景，中繼模式中平臺類型分為始發(fā)平臺、一級中繼平臺、二級中繼平臺等。超過u/v最大傳輸距離2倍以內的用戶平臺之間通信，需要通過一級中繼平臺。超過最大傳輸距離3倍以內的用戶平臺，通過二級中繼平臺，實現(xiàn)有效通信，一般二級中繼可以滿足絕大多數(shù)應用場景。

7、數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)中，應用層的用戶數(shù)據(jù)，在通信協(xié)議單元中最終通過無線信道發(fā)射，需要歷經(jīng)消息層數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)、鏈路層數(shù)據(jù)、物理層數(shù)據(jù)等幾個過程。通信協(xié)議單元往往會接收到多個用戶的不同類型的數(shù)據(jù)，包括本平臺始發(fā)數(shù)據(jù)，以及其它平臺的中繼數(shù)據(jù)。通信協(xié)議單元需要在規(guī)定的時間內(一個時隙)調度盡可能多的用戶數(shù)據(jù)，同時兼顧數(shù)據(jù)的優(yōu)先級、目的地址等屬性，方便接收方快速的接收數(shù)據(jù)，并進行高效解析。如圖4所示，應用層軟件接收到用戶數(shù)據(jù)后，按照消息屬性在通信協(xié)議單元中進行緩存，攜帶消息屬性的用戶數(shù)據(jù)稱為消息層數(shù)據(jù)。在每個時隙達到之際，等待通信協(xié)議單元調度模塊執(zhí)行調度流程，數(shù)據(jù)調度單元調度完成之后的數(shù)據(jù)，稱為udu(用戶數(shù)據(jù)報)，至此用戶數(shù)據(jù)被封裝成網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)。udu(用戶數(shù)據(jù)報)增加鏈路層消息報頭，組成鏈路層消息，稱為pdu(鏈路數(shù)據(jù)報)，鏈路數(shù)據(jù)報增加物理層的同步頭之后，組成基本型信號幀，基本型信號幀，通過無線信道以射頻的形式發(fā)射。

8、現(xiàn)有的技術方案主要有：

9、(1)基于優(yōu)先級的數(shù)據(jù)調度方法：根據(jù)用戶數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，按照優(yōu)先級從高到低的方式調度用戶數(shù)據(jù)，該方法沒有考慮用戶數(shù)據(jù)的目的地址屬性，將多個消息目的地址的數(shù)據(jù)按照優(yōu)先級打包在一起，造成接收方在搜索自身平臺的數(shù)據(jù)時消耗大量的時間，對整個通信系統(tǒng)的實時性存在較大的影響。

10、(2)基于目的地址的數(shù)據(jù)調度方法：該方法按照數(shù)據(jù)的目的地址屬性打包用戶屬性，接收方可以按照目的地址屬性高效率的解析用戶數(shù)據(jù)，但該方法沒有考慮用戶數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，對于一些網(wǎng)路管理、控制等比較關鍵的、優(yōu)先級較高的數(shù)據(jù)不能優(yōu)先發(fā)送，影響整個通信網(wǎng)絡的關鍵數(shù)據(jù)的實時性。

11、(3)基于每個時隙單一類型的數(shù)據(jù)的調度方法：該方法在每個時隙只調度一種類型的用戶數(shù)據(jù)，只會對一個隊列進行數(shù)據(jù)的調度，或按照優(yōu)先級、或按照目的地址，該方法不能在有限的帶寬下攜帶更多的用戶數(shù)據(jù)，具有較低的資源利用率。

12、現(xiàn)有的技術方案均存在各自的局限性，基于優(yōu)先級的數(shù)據(jù)調度方法存在實時性較低的問題，基于目的地址的數(shù)據(jù)調度方式，不能及時發(fā)送關鍵數(shù)據(jù)。單個時隙只調度一種類型的數(shù)據(jù)，存在通信帶寬利用率較低的問題。因此現(xiàn)有的技術方案無法很好的滿足數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)在資源受限的情況下高效、實時的通信的需求。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)多用戶數(shù)據(jù)調度方法及裝置，在按照輸入用戶數(shù)據(jù)的目的地址、優(yōu)先級等屬性基礎上，對用戶數(shù)據(jù)進行分類存儲，并在單一時隙調度多種類型的數(shù)據(jù)。通過這種方法使用戶數(shù)據(jù)得到較高效率的調度，本發(fā)明適用于基于tdm體制的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)通信協(xié)議單元的數(shù)據(jù)調度。

2、本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)多用戶數(shù)據(jù)調度方法，包括：

4、用戶數(shù)據(jù)存儲：按照輸入用戶數(shù)據(jù)的目的地址與優(yōu)先級屬性，將目的地址和優(yōu)先級的組合作為索引值，分類存儲入不同的隊列中；

5、用戶數(shù)據(jù)調度：在每個時隙首先調度優(yōu)先級最高的用戶數(shù)據(jù)，調度成功后，以該用戶數(shù)據(jù)匹配的目的地址為基準，繼續(xù)調度相同目的地址屬性的用戶數(shù)據(jù)；待該目的地址的用戶數(shù)據(jù)調度完成后，繼續(xù)調度隊列中優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)，以此循環(huán)，直至調度數(shù)據(jù)的長度達到通信系統(tǒng)物理層的最大傳輸能力，或者存儲隊列中不存在用戶數(shù)據(jù)。

6、進一步地，所述用戶數(shù)據(jù)的目的地址與優(yōu)先級屬性，包括：

7、不同類型用戶數(shù)據(jù)，具有不同的消息標識，將用戶數(shù)據(jù)應用類型劃分為m大類，每一類再根據(jù)用戶需求劃分為n小類，存儲該類型數(shù)據(jù)的隊列標識為m-n；不同消息標識的用戶數(shù)據(jù)屬不同的隊列，其中每條消息只屬1個隊列；每個隊列根據(jù)用戶數(shù)據(jù)目的地址與優(yōu)先級屬性的組合為索引分為多個子隊列。

8、進一步地，所述將目的地址和優(yōu)先級的組合作為索引值，分類存儲入不同的隊列中，包括：

9、按照用戶數(shù)據(jù)的屬性，適配對應的子隊列；所述子隊列包括始發(fā)隊列與轉發(fā)隊列兩種類型，所述始發(fā)隊列用于存儲通信系統(tǒng)中本平臺自身產(chǎn)生且需要轉發(fā)給其它平臺的用戶數(shù)據(jù)，所述轉發(fā)隊列用于存儲本平臺作為中繼平臺時需要轉發(fā)至其它平臺的數(shù)據(jù)；所述始發(fā)隊列與轉發(fā)隊列的內部存儲結構基本一致，隊列的索引為用戶數(shù)據(jù)的目的地址和優(yōu)先級的組合；每一條被緩存的消息，對應一條屬性信息，所述屬性信息包括數(shù)據(jù)目的地址和數(shù)據(jù)優(yōu)先級；每個隊列對應一個唯一編號。

10、進一步地，所述在每個時隙首先調度優(yōu)先級最高的用戶數(shù)據(jù)，包括：

11、按照用戶需求，不同時隙類型匹配不同的隊列集合，調度開始后，根據(jù)時隙類型獲取該時隙匹配的隊列集合，所述隊列集合按照指定的順序排序；在匹配的子隊列中，遍歷搜索優(yōu)先級最高的用戶數(shù)據(jù)。

12、進一步地，所述調度成功后，以該用戶數(shù)據(jù)匹配的目的地址為基準，繼續(xù)調度相同目的地址屬性的用戶數(shù)據(jù)；待該目的地址的用戶數(shù)據(jù)調度完成后，繼續(xù)調度隊列中優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)，以此循環(huán)，直至調度數(shù)據(jù)的長度達到通信系統(tǒng)物理層的最大傳輸能力，或者存儲隊列中不存在用戶數(shù)據(jù)，包括：

13、在物理層傳輸能力允許的情況下，打包本隊列的全部數(shù)據(jù)，同時記錄“當前已搜索位置”，讀取對應的目的地址id_i信息；針對該目的地址，按照子隊列的順序以及數(shù)據(jù)優(yōu)先級，調度同目的地址的全部子隊列中的用戶數(shù)據(jù)；完成對該目的地址的全部子隊列調度后，再從“當前已搜索位置”繼續(xù)搜索“非空”的子隊列，更新“當前已搜索位置”，讀取對應的目的地址信息；繼續(xù)前述步驟，執(zhí)行調度，直到達到物理層的最大傳輸容量，或者隊列中的數(shù)據(jù)全部調度完成。

14、一種數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)多用戶數(shù)據(jù)調度裝置，包括：

15、通信協(xié)議單元，按照輸入用戶數(shù)據(jù)的目的地址與優(yōu)先級屬性，將該目的地址和優(yōu)先級的組合作為索引值，分類存儲入不同的隊列中；

16、數(shù)據(jù)調度單元，被配置為在每個時隙首先調度優(yōu)先級最高的用戶數(shù)據(jù)，調度成功后，以該用戶數(shù)據(jù)匹配的目的地址為基準，繼續(xù)調度相同目的地址屬性的用戶數(shù)據(jù)；待該目的地址的用戶數(shù)據(jù)調度完成后，繼續(xù)調度隊列中優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)，以此循環(huán)，直至調度數(shù)據(jù)的長度達到通信系統(tǒng)物理層的最大傳輸能力，或者存儲隊列中不存在用戶數(shù)據(jù)。

17、進一步地，所述用戶數(shù)據(jù)的目的地址與優(yōu)先級屬性，包括：

18、不同類型用戶數(shù)據(jù)，具有不同的消息標識，將用戶數(shù)據(jù)應用類型劃分為m大類，每一類再根據(jù)用戶需求劃分為n小類，存儲該類型數(shù)據(jù)的隊列標識為m-n；不同消息標識的用戶數(shù)據(jù)屬不同的隊列，其中每條消息只屬1個隊列；每個隊列根據(jù)用戶數(shù)據(jù)目的地址與優(yōu)先級屬性的組合為索引分為多個子隊列。

19、進一步地，所述將目的地址和優(yōu)先級的組合作為索引值，分類存儲入不同的隊列中，包括：

20、按照用戶數(shù)據(jù)的屬性，適配對應的子隊列；所述子隊列包括始發(fā)隊列與轉發(fā)隊列兩種類型，所述始發(fā)隊列用于存儲通信系統(tǒng)中本平臺自身產(chǎn)生且需要轉發(fā)給其它用戶的消息，所述轉發(fā)隊列用于存儲本平臺作為中繼平臺時需要轉發(fā)至其它平臺的數(shù)據(jù)；所述始發(fā)隊列與轉發(fā)隊列的內部存儲結構基本一致，隊列的索引為用戶數(shù)據(jù)的目的地址和優(yōu)先級的組合；每一條被緩存的消息，對應一條屬性信息，所述屬性信息包括數(shù)據(jù)目的地址和數(shù)據(jù)優(yōu)先級；每個隊列對應一個唯一編號。

21、進一步地，所述在每個時隙首先調度優(yōu)先級最高的用戶數(shù)據(jù)，包括：

22、按照用戶需求，不同時隙類型匹配不同的隊列集合，調度開始后，根據(jù)時隙類型獲取該時隙匹配的隊列集合，所述隊列集合按照指定的順序排序；在匹配的子隊列中，遍歷搜索優(yōu)先級最高的用戶數(shù)據(jù)。

23、進一步地，所述調度成功后，以該用戶數(shù)據(jù)匹配的目的地址為基準，繼續(xù)調度相同目的地址屬性的用戶數(shù)據(jù)；待該目的地址的用戶數(shù)據(jù)調度完成后，繼續(xù)調度隊列中優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)，以此循環(huán)，直至調度數(shù)據(jù)的長度達到通信系統(tǒng)物理層的最大傳輸能力，或者存儲隊列中不存在用戶數(shù)據(jù)，包括：

24、在物理層傳輸能力允許的情況下，打包本隊列的全部數(shù)據(jù)，同時記錄“當前已搜索位置”，讀取對應的目的地址id_i信息；針對該目的地址，按照子隊列的順序以及數(shù)據(jù)優(yōu)先級，調度同目的地址的全部子隊列中的用戶數(shù)據(jù)；完成對該目的地址的全部子隊列調度后，再從“當前已搜索位置”繼續(xù)搜索“非空”的子隊列，更新“當前已搜索位置”，讀取對應的目的地址信息；繼續(xù)前述步驟，執(zhí)行調度，直到達到物理層的最大傳輸容量，或者隊列中的數(shù)據(jù)全部調度完成。

25、本發(fā)明的有益效果在于：

26、1.具有較高的資源利用率。本發(fā)明中提供的數(shù)據(jù)調度算法中，每個時隙按照物理層的最大數(shù)據(jù)攜帶能力，調度不同目的地址、不同優(yōu)先級的用戶數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)按照目的地址屬性有序排列，方便接收端高效解析。為了進一步提高資源利用率，本發(fā)明在每個時隙按照目的地址和優(yōu)先級兩個屬性調度的數(shù)據(jù)未能達到物理層最大攜帶長度時，會調度同隊列中長度能滿足物理層要求的小包數(shù)據(jù)，資源利用率較現(xiàn)有算法提高20％左右。

27、2.具有較高優(yōu)先級保障能力。本發(fā)明兼顧用戶數(shù)據(jù)的目的地址與優(yōu)先級兩個屬性，將目的地址和優(yōu)先級的組合作為索引值，分類存儲入不同的隊列中，每個時隙首先調度優(yōu)先級最高的用戶數(shù)據(jù)，調度成功后以該數(shù)據(jù)匹配的目的地址，繼續(xù)調度相同目的地址屬性的用戶數(shù)據(jù)，既保證了高優(yōu)先級數(shù)據(jù)的實時性，同時又兼顧了數(shù)據(jù)目的地址的屬性。

28、3.支持較多的用戶。本發(fā)明在兼顧用戶數(shù)據(jù)優(yōu)先級的情況下，一個時隙內(4ms)可完成64位用戶數(shù)據(jù)的高效調度，較常規(guī)的數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)調度算法，用戶個數(shù)提升了20％，可支撐數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)多用戶數(shù)據(jù)實時調度。