動態(tài)調(diào)度算法(DSA)

動態(tài)調(diào)度算法(DSA)包括2 個方面：動態(tài)調(diào)度協(xié)議(DSP)和利用非實時間隔重發(fā)控制數(shù)據(jù)。

圖1 是該算法的帶寬分配模型，即把帶寬分成N 個與T1相等的最小間隙，訪問每個間隙的概率為P，每個間隙又分成實時間隔和非實時間隔，用實時間隔發(fā)送控制數(shù)據(jù)，用非實時間隔發(fā)送非實時數(shù)據(jù)，事件數(shù)據(jù)可以在任何間隔內(nèi)發(fā)送。

2.1 DSP 協(xié)議
該協(xié)議動態(tài)地選擇間隙傳輸請求或重傳失敗請求，這里提出2 個不同的間隙選擇機制。
(1)均衡間隙選擇。實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)以概率P 試圖在N 個間隙的開始進行傳輸，數(shù)據(jù)在每個間隙傳輸?shù)母怕蔖=1/N，如果傳輸成功，數(shù)據(jù)就按照這種結(jié)構(gòu)請求明確的間隙進行傳輸，當(dāng)沖突發(fā)生時，數(shù)據(jù)利用上面定義的概率選擇空閑間隙繼續(xù)傳輸。
(2)加權(quán)間隙選擇。構(gòu)造以下概率組：{β,2β,,Nβ}，其中，β=1/(1+2++N)。加權(quán)間隙選擇機制的目的是為請求數(shù)據(jù)提供一個盡快傳輸請求的機會，它利用比均衡間隙選擇機制更高的傳輸概率(可能導(dǎo)致大量沖突)。

2.2 非實時間隔重發(fā)控制數(shù)據(jù)
BA 算法假設(shè)網(wǎng)絡(luò)通信是穩(wěn)定的，但在本文中，考慮通信負載嚴重時的重傳機制，在實際制造業(yè)自動控制和進程控制系統(tǒng)中，事件數(shù)據(jù)與控制數(shù)據(jù)相比出現(xiàn)的并不頻繁，且由于事件數(shù)據(jù)擁有最高優(yōu)先權(quán)，其傳輸不受控制數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀虼酥攸c考慮控制數(shù)據(jù)的重發(fā)。如果一個新的控制數(shù)據(jù)到達，則需要在實時間隔內(nèi)立即發(fā)送傳輸請求。如果請求失敗，當(dāng)然它可以在下一個周期進行傳輸，但是這樣的重傳由于信息的傳輸延遲和發(fā)送延遲，最終導(dǎo)致實時信息的延遲，從而降低網(wǎng)絡(luò)利用率。為減少實時控制數(shù)據(jù)的延遲，同時又不降低網(wǎng)絡(luò)利用率，利用非實時間隔重發(fā)控制數(shù)據(jù)而無須分配另外的網(wǎng)絡(luò)資源。表1 是本文中將用到的一些符號及其意義，同時系統(tǒng)參數(shù)是引用文獻[5]中的，目的是與BA 做一個直觀比較。
表1 符號及意義

假設(shè)事件數(shù)據(jù)和非實時信息的到達過程是按泊松分布，控制數(shù)據(jù)的隊列容量限制為一個，因為必須傳輸最近產(chǎn)生的傳感器和控制域數(shù)據(jù)。為保證CAN 總線中系統(tǒng)通信穩(wěn)定，數(shù)據(jù)到達速率必須限制在一定的范圍并且不能超過網(wǎng)絡(luò)容量。考慮事件數(shù)據(jù)在一個相當(dāng)長的t 時間間隔在節(jié)點i 的平均數(shù)，為使隊列系統(tǒng)穩(wěn)定，服務(wù)所有數(shù)據(jù)所需的平均時間必須小于