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1、(10)申请公布号 CN 102833170 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 3 1 7 0 A *CN102833170A* (21)申请号 201210331288.1 (22)申请日 2012.09.10 H04L 12/56(2006.01) H04L 12/46(2006.01) (71)申请人中国航天科技集团公司第五研究院 第五一三研究所 地址 264003 山东省烟台市高新区航天路 513号 (72)发明人邵飞 申景诗 张长帅 王凤阳 (74)专利代理机构北京理工大学专利中心 11120 代理人李爱英 杨志兵 (54) 发明名称 一种AO。
2、S的虚拟信道动态调度方法 (57) 摘要 本发明提供一种AOS的虚拟信道动态调度方 法，该方法的具体步骤为：设置多个缓存器，其中 每一缓存器对应一个虚拟信道，初始时将每一缓 存器的传送紧迫度设置为0；确定每一虚拟信道 接收外部输入数据的类型，根据其接收数据的重 要性和实时性要求，为其对应的缓存器定义一个 优先级，且各缓存器所定义的优先级各不相同； 根据星上数据的重要性为其设计优先级，同时根 据缓存器存储数据的时间对其设置紧迫度，基于 对紧迫度和优先级的判断，实现对多个缓存器中 存储数据的调度，这样可以很好的应对星上数据 源动态变化的问题，使得该方法调度效率高、实时 性好。 (51)Int.Cl。
3、. 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种AOS的虚拟信道动态调度方法，其特征在于，具体步骤为： 步骤一、在FPGA中设置多个缓存器，其中每一缓存器对应一个虚拟信道，初始时将每 一缓存器的传送紧迫度设置为0； 步骤二、确定每一虚拟信道接收外部输入数据的类型，根据其接收数据的重要性和实 时性要求，为其对应的缓存器定义一个优先级，且各缓存器所定义的优先级各不相同； 步骤三、周期性地对FPGA上各缓存器进行判断，当判定至少存在一个缓存器存有数据 需要参与调度，则对FPG。
4、A上的数据调度模块提出申请； 步骤四、判断各缓存器对应的紧迫度，若存在唯一一个最高紧迫度时，则将该最高紧迫 度对应的缓存器定义为优先缓存器，并进入步骤五，若存在的最高紧迫度为多个时，则将该 多个最高紧迫度对应的缓存器定义为优先缓存器，并进入步骤六； 步骤五、数据调度模块调度优先缓存器中的数据，当调度完毕后将该优先缓存器对应 的紧迫度设置为0，同时进入步骤七； 步骤六、判断多个优先缓存器所对应的优先级，数据调度模块调度优先级最高的优先 缓存器中存储的数据，当调度完毕后将该被调度数据的缓存器对应的紧迫度设置为0；同 时进入步骤七； 步骤七、在步骤四中提出调度申请，但是得不到调度，且得不到调度的时间。
5、达到数据调 度模块调度1帧数据的时间时，则将该缓存器对应的紧迫度加1；同时判断数据调度模块是 否接收到外部输入的停止调度的指令，若是则结束，否则数据调度模块将采集的数据输出， 并返回步骤三。 2.根据权利要求1所述AOS的虚拟信道动态调度方法，其特征在于，所述步骤三中对 FPGA上各缓存器进行判断，其中相邻两次判断的间隔时间为数据调度模块调度一帧数据所 需的时间。 3.根据权利要求1所述AOS的虚拟信道动态调度方法，其特征在于，所述在FPGA中设 置的多个缓存器为7个，所述调度的7种数据分别是工程遥测数据、GPS定位数据、终端数 据源高速模拟数据、激光跟瞄数据、大容量存储器数据、终端数据源13。
6、94A数据和空闲帧数 据；其中 将工程遥测数据的优先级设为最高为7级；将GPS定位数据的优先级定为6级；将大容 量存储器数据的优先级定为5级；将激光跟瞄数据的优先级定为4级；若终端数据源高速 模拟数据的速率高于终端数据源1394A数据的速率，则将终端数据源高速模拟数据的优先 级定为3级，终端数据源1394A数据优先级定为2级，否则将终端数据源高速模拟数据的优 先级定为2级，终端数据源1394A数据的优先级定为3级；将空闲数据的优先级定为1级。 权 利 要 求 书CN 102833170 A 1/5页 3 一种 AOS 的虚拟信道动态调度方法 技术领域 0001 本发明涉及一种虚拟信道动态调度方。
7、法，具体涉及一种高级在轨系统（AOS）的虚 拟信道动态调度方法，属于通信技术领域。 背景技术 0002 虚拟信道（VC）是建立在一个物理信道上的多个并行的“虚拟”通路，利用虚拟信道 机制，一个物理信道可以被多个不同业务的用户共享。各个虚拟信道中的数据单元被封装 到高级在轨系统(AOS)传输帧的数据域。利用差错控制处理将AOS上多个虚拟信道的传输 帧同步地装入一个信道存取数据单元（CADU）中，形成连续并邻接的CADU数据流，通过物理 信道传输出去。 0003 在对AOS上多个虚拟信道的传输帧进行调度的过程中，最简单的调度策略是静态 周期轮转的调度策略。同传统的时分制非常类似，它的主要特点是各虚。
8、拟信道的传输帧输 出具有等时性，其优点是星上实现简单，但这种方法对突发数据的传输效率较低，不能适应 星上数据源的动态变化，比如当星上突发故障而产生大量诊断数据时，这些数据是地面关 心的，占用某个或某些虚拟信道传输，地面通常希望能尽快而且完整地传回，此时静态周期 轮转的调度策略对这些虚拟信道仍采用原先不紧不慢的步调传输，就不能适应这种突发数 据的要求。 0004 为了保证AOS信道合路器能够高效、有序地完成合路调度的任务，因此需要设计 一种虚拟信道动态调度策略，使其可以很好的解决静态周期轮转调度策略效率低、实时性 差的问题。 发明内容 0005 本发明的目的是为了解决静态周期轮转调度策略不能适应。
9、星上数据源的动态变 化的问题，提出了一种AOS的虚拟信道动态调度方法。 0006 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 0007 一种AOS的虚拟信道动态调度方法，具体步骤为： 0008 步骤一、在FPGA中设置多个缓存器，其中每一缓存器对应一个虚拟信道，初始时 将每一缓存器的传送紧迫度设置为0； 0009 步骤二、确定每一虚拟信道接收外部输入数据的类型，根据其接收数据的重要性 和实时性要求，为其对应的缓存器定义一个优先级，且各缓存器所定义的优先级各不相 同； 0010 步骤三、周期性地对FPGA上各缓存器进行判断，当判定至少存在一个缓存器存有 数据需要参与调度，则对FPGA上的数据调度模块。
10、提出申请； 0011 步骤四、判断各缓存器对应的紧迫度，若存在唯一一个最高紧迫度时，则将该最高 紧迫度对应的缓存器定义为优先缓存器，并进入步骤五，若存在的最高紧迫度为多个时，则 将该多个最高紧迫度对应的缓存器定义为优先缓存器，并进入步骤六； 说 明 书CN 102833170 A 2/5页 4 0012 步骤五、数据调度模块调度优先缓存器中的数据，当调度完毕后将该优先缓存器 对应的紧迫度设置为0，同时进入步骤七； 0013 步骤六、判断多个优先缓存器所对应的优先级，数据调度模块调度优先级最高的 优先缓存器中存储的数据，当调度完毕后将该被调度数据的缓存器对应的紧迫度设置为0； 同时进入步骤七； 。
11、0014 步骤七、在步骤四中提出调度申请，但是得不到调度，且得不到调度的时间达到数 据调度模块调度1帧数据的时间时，则将该缓存器对应的紧迫度加1；同时判断数据调度模 块是否接收到外部输入的停止调度的指令，若是则结束，否则数据调度模块将采集的数据 输出，并返回步骤三。 0015 有益效果 0016 本发明灵活的根据星上数据的重要性为其设计优先级，同时根据缓存器存储数 据的时间对其设置紧迫度，基于对紧迫度和优先级的判断，实现对多个缓存器中存储数据 的调度，这样可以很好的应对星上数据源动态变化的问题，使得该方法调度效率高、实时性 好。 附图说明 0017 图1为基于AOS的虚拟信道动态调度方法流程框。
12、图。 具体实施方式 0018 下面结合附图和具体实施方式对本发明的动态调度方法作进一步说明。 0019 AOS的虚拟信道动态调度方法的实现采用VHDL硬件描述语言编程实现，并下载到 可编程逻辑器件FPGA中，由FPGA和FIFO等硬件实现对虚拟信道动态调度的技术方案。 0020 如图1所示，本发明AOS的虚拟信道动态调度方法，具体步骤如下： 0021 步骤一、在FPGA中设置多个缓存器，其中每一缓存器对应一个虚拟信道，初始时 将每一缓存器的传送紧迫度设置为K=0。 0022 根据CCSDS AOS标准协议要求，虚拟信道标识符采用6个比特位来标识，因此，在 实际应用中，虚拟信道数量最多为2 6 。
13、=64个，其中空闲帧占一个信道，因此实际的业务数据 通道最多为63个。 0023 因为紧迫度与数据在缓存器中存储的时间有关，因此在初始时刻，每一缓存器中 还未存储数据，因此将其紧迫度设置为0。 0024 步骤二、确定每一虚拟信道接收外部输入数据的类型，根据其接收数据的重要性 和实时性要求，为其对应的缓存器定义一个优先级，且各缓存器所定义的优先级各不相同。 0025 在本实施例中，共有7种数据参与调度，7种数据分别是工程遥测数据、GPS定位数 据、终端数据源高速模拟数据、激光跟瞄数据、大容量存储器数据、终端数据源1394A数据 和空闲帧数据。步骤一中的初始化时，将7路数据的传送紧迫度均分配为0；。
14、7路数据的优 先级定义如下： 0026 由于工程遥测数据关系到整星的工作状态及寿命，地面用户需要及时了解，因此 将其优先级设为最高为7级；GPS定位数据用于对整个卫星的位置进行定位，地面用户对该 类数据的需求也较高，但其重要性要低于工程遥测数据，因此将其优先级定为6级；大容量 说 明 书CN 102833170 A 3/5页 5 存储器数据为卫星在境外工作时采集的数据，卫星到达境内后，需要回放下来，其重要性比 GPS定位数据要低，将其优先级定为5级；激光跟瞄数据用于反映激光跟瞄的状态，由于激 光跟瞄为试验项目，因此重要性要求不高，但其反映的是状态信息，其重要性要比终端数据 源高速模拟数据和终端。
15、数据源1394A数据高，因此，将其优先级定为4级；终端数据源高速 模拟数据及终端数据源1394A数据，均为激光通信份系统试验提供模拟源，属于试验项目， 该两类数据的重要性相同，因此在实际优先级分配时根据其工作速率进行分配，若终端数 据源高速模拟数据的速率高于终端数据源1394A数据的速率，则将终端数据源高速模拟数 据定为3级，终端数据源1394A数据定为2级，否则将终端数据源高速模拟数据定为2级， 终端数据源1394A数据定为3级；为保持物理信道链路的连续性，在上述数据均未参与数据 调度时，则通过物理信道链路发送空闲数据，因此其优先级较以上数据优先级最低，定为1 级。 0027 步骤三、对FP。
16、GA上各缓存器进行判断，当判定至少存在一个缓存器存有数据需要 参与调度，则对FPGA上的数据调度模块提出申请。 0028 本步骤中的判断可以为：在FPGA上为各缓存器对应的设计一个判断模块，当判断 模块判断出其管辖的缓存器内存储有数据时（通常数据都是以帧为单元进行存储的），则此 时该判断模块对数据调度模块提出调度申请，希望数据调度模块对其管辖的缓存器内存储 的数据进行调度，同时该判断是按照一定的周期进行的，该周期可以为数据调度模块调度 一帧数据所需的时间。 0029 步骤四、判断各缓存器对应的紧迫度，若存在唯一一个最高紧迫度时，则将该最高 紧迫度对应的缓存器定义为优先缓存器，并进入步骤五，若存。
17、在的最高紧迫度为多个时，则 将该多个最高紧迫度对应的缓存器定义为优先缓存器，并进入步骤六。 0030 在任何情况下，首先为传送紧迫度高的信道提供服务，如果出现最高的传送紧迫 度相同时的情况，这时需要判断每个信道的优先级，传送优先级高的信道。因此本步骤中 若各缓存器对应的紧迫度互不相同，则肯定存在一个最高的紧迫度，此时只需要进入步骤 五对最高紧迫度对应的缓存器中存储的数据进行调度。本步骤中若存在最高紧迫度为多个 时，则仅根据紧迫度无法判断出应该先调哪一缓存器中的数据，此时进入步骤六，对各缓存 器的优先级进行判断，因此在步骤二中对设置各缓存器的优先级各不相同，因此可以根据 优先级的高低进行调度。 。
18、0031 步骤五、数据调度模块调度优先缓存器中的数据，当调度完毕后将该优先缓存器 对应的紧迫度设置为零，同时进入步骤七。 0032 步骤六、判断多个优先缓存器所对应的优先级，数据调度模块调度优先级最高的 优先缓存器中存储的数据，当调度完毕后将该被调度数据的缓存器对应的紧迫度设置为 零；同时进入步骤七。 0033 本发明数据调度模块每执行一次调度，其调度的数据量为一帧。例如，此时只有三 个缓存器中存储有数据，分别是工程遥测数据（3帧）、GPS定位数据（2帧）和激光跟瞄数据 （2帧）；因为只有提出调度申请而得不到调度时，此时缓存器对应的紧迫度才发生变化；假 定三个缓存器皆第一次对数据调度模块提出调。
19、度申请，则三个缓存器的紧迫度皆为0，此时 进入步骤六对其优先级进行判断，由于工程遥测数据的优先级是最高的，数据调度模块调 度一帧工程遥测数据，同时保持工程遥测数据的紧迫度为0。 说 明 书CN 102833170 A 4/5页 6 0034 步骤七、在步骤四中提出调度申请，但是得不到调度，且得不到调度的时间达到数 据调度模块调度n帧数据的时间时，则将该缓存器对应的紧迫度加n；同时判断数据调度模 块是否接收到外部输入的停止调度的指令，若是则结束，否则数据调度模块将采集的数据 输出，并返回步骤三。 0035 为防止某一VC超时垄断信道，就要在VC调度方案中考虑到各待传VC被延迟的时 间，以一帧传送。
20、时间为单位，把一个虚拟信道从申请传送开始到虚拟信道调度时刻的延迟 定义为传送紧迫度，若信道提出申请传输而得不到传输，每延迟一帧的时间，该信道的传送 紧迫度加1，当一个VC被服务过后，传送紧迫度自动降为初始值K=0。因此本步骤中对提出 申请而得不到调度的缓存器的紧迫度进行更新，当返回步骤四后，各缓存器中存在紧迫度 的变换，因此在下次调度的过程中就调度紧迫度高的缓存器中存储的数据。与传统的静态 周期轮转调度相比，本发明可以避免数据调度模块对无需调度的缓存器进行访问，从而节 约了时间，大大提高了数据调度模块调度数据的效率。同时本发明依据紧迫度和优先级对 数据进行调度，可以很好的避免星上出现的紧急情况。
21、，使得某一缓存其中存在大量数据而 得不到及时调度的情况。 0036 同时优先级也可以通过遥控命令来改变。根据各个信源的数据量的不同和对时间 的要求不同，改变各个VC的不同优先级和优先级基数，调整虚拟信道调度方法，使调度方 法与星上的实际情况实时匹配。表1给出了存在4类数据需要调度的情况，其中判断的周 期与数据调度模块调度一帧数据的周期相同。 0037 表1各数据调度情况 0038 说 明 书CN 102833170 A 5/5页 7 0039 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。 说 明 书CN 102833170 A 1/1页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102833170 A 。