一种基于CCSDS AOS的虚拟信道动态调度方案

2. 基于用户需求的动态调度方案

星上信源有实时数据和回放数据。对于实时数据，根据各个虚拟信道的数据速率为同步业务流和异步 业务流分配相应物理信道的时隙，速率高的分配较多的传送时隙。对于回放数据，根据各个用户数据单元 的剩余数据量为同步和异步业务流分配相应物理信道的时隙，剩余数据量大的分配较多的传送时隙。

2.1 实时数据的动态调度

以图2 为例，实时地统计各条虚拟信道上数据流动情况，即在给定的时间间隔内统计流过的数据包， 得出各条虚拟信道的实时速率R1,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,R8。

则同步业务流数据速率为： Rs = R1 + R2 + R3 （2）

异步业务流数据速率为： Ra = R4 + R5 + R6 + R7 + R8 （3）

同步业务流数据速率与总数据速率的比率为： Rs/ (Rs+ Ra )。

同步业务具有实时性的要求，一般可以用最大延迟时间来衡量。最大延迟时间的物理含义是：从用户 数据单元开始传送（即进入传送层）的那一刻起，到地面站接收到该用户数据单元为止的最大容许延迟时 间。延迟时间主要由三部分组成：系统处理（封装、复用、组帧等）时间，虚拟信道调度延迟时间，以及 物理信道传输时间。其中，系统处理时间和物理信道传输时间与系统性能相关，较为固定，本文主要分析 虚拟信道调度延迟时间。设同步业务平均每帧数据的虚拟信道调度延迟时间最大容许值为T ，则为满足同 步业务的实时性要求，同步业务流占用的物理信道比率至少为： δ (T +δ )。

其中δ 为物理信道发送一帧CADU（Channel Access Data Unit，信道访问数据单元）所需的时间间隔， 定义如下:δ = LCADU×8 / R

LCADU为的长度；R 为物理信道的数据速率。

同步业务流和异步业务流占用的物理信道的比率为 : C s Ca ，该比率随着各个虚拟信道的数据速率的实时 变化而动态调整，能较好的满足同步数据的实时性要求和异步数据的码速率要求。

2.2 回放数据的动态调度

仍以图2 为例，实时统计各虚拟信道对应用户的剩余数据量D1 ,D2 ,D3 ,D4 ,D 5,D 6,D 7,D8 。 其中：剩余数据量＝总数据量－已传输的数据量

3.仿真分析

随着航天事业的飞速发展，不同信源对数据传输提出了不同的服务质量QoS 要求。本节对于上述同步 业务和异步业务合理有效的共享物理信道的基于用户需求的虚拟动态调度方式进行了验证。

参照同步/异步混合调度策略的思想，根据各个虚拟信道的数据速率以及延时要求为同步业务流和异步 业务流分配相应物理信道的时隙，在保证同步数据的延时要求的条件下，尽可能增加异步数据的码速率。

取速率为 1M b/s 信源模拟同步业务流，物理信道信道容量设为10M b/s，同步业务流要求的最大延迟 为0.005s。同步业务流虚拟信道调度延迟曲线如图3。可以看出，当异步业务流数据量不大时，同步业务 流的延时较小；当异步业务流达到某一值时，同步业务流的延迟达到最大，保证了同步业务流的传输要求。

异步业务流占物理信道的比率曲线如图 4，从图4 可以看出，当发生突发事件而导致异步业务流数据 量增大时，系统能在满足同步业务流最大延时容许值的条件下为异步业务流分配尽可能多的物理信道时 隙，尽可能地满足异步业务流的传输要求。

仿真结果表明：这种基于各用户需求的不同数据速率的和剩余数据量的虚拟动态调度方案有效的解决 了多遥感器卫星多数据源且数据源特性相差大的问题，既满足同步业务对实时性的要求，又满足异步业务 对码速率的要求，使同步和异步业务有效合理的利用有限的物理信道资源，提高了网络的服务质量要求。

4.结论

AOS 建议书提供了比常规建议书更为广泛的数据服务，支持视频数据、语音数据、高速数据、低速数 据的任意方向的传输，支持异步、同步、等时传输模式和位流、分包等多种传输业务，可以在一条物理信 道上传输多种不同类型的数据。近年来，空间科学的飞速发展使得各种空间任务对不同数据业务的处理和 传输提出了新的服务质量要求。本文从理论上提出的基于用户需求的动态调整同步/异步业务流占用物理信 道比率的方案，经过仿真表明该方案能较好的解决同步/异步业务流高速、公平的共用物理信道的问题，提 高网络的服务质量要求，满足不同用户的需求。

来源：维库开发网