專利名稱：網絡帶寬分配方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及計算機網絡技術，尤其涉及一種能夠產生自適應周期報文的 主從令牌環網絡帶寬分配方法及裝置。
背景技術：
現場總線是用于現場設備或現場儀表互聯的數字式、雙向傳輸、多分支 結構的通信網絡，主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構 等現場設備間的數字通信以及現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞 問題。
工業現場監控系統的實時性需求，但需要使用專用通信芯片，且數據鏈路層 協議不具備開放性。以通用異步收發器為媒介、低成本的主從令牌傳遞
(Master-Slave/Token-Passing,簡稱MS/TP)現場總線由于不能滿足高負 載網絡的通信實時性，從而會出現令牌循環周期抖動，報文發送延遲等不利 于數據傳輸的現象。為了消除MS/TP現場總線出現的令牌循環周期抖動現象， 可采用改變網絡帶寬配置和周期報文發送間隔的方法，通過將各個周期報文
的發送間隔調整為基準周期的2^ ( k=l， 2，…，L )倍，其中L為正整數，實現在 理想條件下避免令牌傳輸中的周期抖動。
實際應用中發現，現有技術存在以下缺陷帶寬資源被過度占用，致使 需要被令牌服務的節點不能被及時服務；若在一個令牌循環周期內所有主節 點都需要被令牌服務，則需更多的帶寬資源，影響系統的實時性；報文的發 送時間可能超過最'J 、允許服務延遲，影響網絡中節點的實時性能。
發明內容
本發明的目的在于提供一種網絡帶寬分配方法及裝置，通過自適應調整
MS/TP網絡中周期性報文發送的周期間隔，使占用的帶寬資源合理分配，避 免令牌傳輸中的周期抖動，從而增強高負載網絡中不同類型報文的實時服務 能力。
為實現上述目的，本發明提供一種網絡帶寬分配方法，包括 當節點持有令牌時，根據發送間隔周期的基數和數據報文的長度，調
整所述數據報文的發送間隔；所述發送間隔周期的基數為網絡中所有節,#、
的最大允許服務延遲中的最小值。
所述根據發送間隔周期的基數和數據報文的長度，調整所述數據報文的
發送間隔包括
根據所述數據報文的長度，獲取所述發送間隔周期的基數的加權系數； 將所述發送間隔周期的基數與所述加權系數的乘積作為調整后的所述數
據報文的發送間隔。
所述數據報文為周期性長請求報文、或周期性長回復報文、或周期性請
求報文、或周期性回復報文。所述周期性長請求報文或所述周期性長回復報
文的長度為30-512字節。所述周期性請求報文或所述周期性回復報文的長
度為l-20字節。
本發明還提供了一種網絡帶寬分配裝置，包括
獲取模塊，獲取節點發送間隔周期的基數和數據報文的長度；
調整模塊，與所述獲取模塊相連，用于調整所述節點獲取的數據報文
的發送間隔。
所述獲取才莫塊還包括
獲取單元，用于獲取節點發送間隔周期的基數和數據報文的長度； 轉換單元，與所述獲取單元相連，用于根據所述數據報文的長度，獲取所述發送間隔周期的基數的加權系數；
計算單元，與所述轉換單元相連，用于計算所述發送間隔周期的基數與
所述加權系數的乘積。
所述調整模塊根據所述計算單元計算得到的所述發送間隔周期的基數與 所述加權系數的乘積調整所述節點獲取的數據報文的發送間隔。
本發明提供的一種網絡帶寬分配方法及裝置，當節點持有令牌時，根據 發送間隔周期的基數和數據報文的長度，調整數據報文的發送間隔，從而實 現能夠自適應地調整MS/TP網絡中節點的周期性報文發送間隔時間，合理分 配占用的帶寬資源；并且自適應調整時間間隔可避免令牌傳輸中的周期抖動， 從而增強了高負載網絡中不同類型報文的實時服務能力。
圖1為本發明網絡帶寬分配方法實施例一的流程圖； 圖2為本發明網絡帶寬分配方法實施例二的流程圖； 圖3為本發明網絡帶寬分配裝置實施例一的結構示意圖； 圖4為本發明網絡帶寬分配裝置實施例二的結構示意圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
本發明網絡帶寬分配方法實施例包括當節點持有令牌時，根據發送間 隔周期的基數和數據報文的長度，調整所述數據報文的發送間隔；所述發送 間隔周期的基數為網絡中所有節點的最大允許服務延遲中的最小值。
進一步的，圖1為本發明網絡帶寬分配方法實施例一的流程圖。如圖1 所示，本實施例可以具體包括如下步驟
步驟101、當節點持有令牌時，獲取發送間隔周期的基數和數據報文的 長度；步驟102、調整數據報文的發送間隔。
上述步驟101中，假設MS/TP網絡中有N個主節點，第i個主節點的最 大允許服務延遲為^， MS/TP網絡中的最大允許服務延遲的最小值為
則發送間隔周期的基凄史為5 = 4> 。
上述步驟101中確定數據報文的長度是根據網絡層編碼得到的網絡層協 議數據單元(Network Protocol Data Unit,簡稱NPDU)中獲取本協議需 要發送的數據報文長度，并根據數據報文的長度獲取發送間隔周期的基數的 加權系數。具體地，由上述步驟101和步驟102可知，第i個主節點的最大
允許服務延遲的最小值為①，報文發送間隔比值為~=271 ,由此可求出發
送間隔周期的基數的加權系數為= 53 。
將MS/TP網絡中的報文類型分為生命安全報文和普通報文，并且生命安 全報文和普通報文均服從泊松分布。
本實施例中的報文可根據發送報文的長度分為周期性長請求報文、周期 性長回復報文、周期性請求報文、周期性回復報文，其中周期性長請求或周 期性長回復報文的長度為30-512字節，周期性請求報文或周期性回復報文 的長度為1-20字節。
根據發送報文隊列中的周期性長請求報文或者周期性長回復報文的數目 調整發送間隔，從而降低周期性報文產生的頻率，使得在保證確定性周期請 求報文間隔的前提下，發送隊列中報文的數據不會超過該節點允許傳送的最 大報文數目。
本實施例根據當前節點發送周期性報文的發送間隔周期的基數和數據報 文長度，自適應地調整MS/TP網絡中當前節點的周期性報文發送間隔時間， 能夠合理平衡占用的帶寬資源，并且自適應調整時間間隔可避免令牌傳輸中 的周期抖動。
圖2為本發明網絡帶寬分配方法實施例二的流程圖。如圖2所示，在圖1所示的實施例基礎上，步驟101具體為
步驟IOII、當節點持有令牌時，確定節點周期性報文發送間隔周期的基 數和數據報文的長度；
在步驟1011中，々ii殳MS/TP網絡中有N個主節點，第i個主節點的最大允許 服務延遲為^ , MS/TP網絡中的最大允許服務延遲的最小值為 $ = min[O ,. ， / = l…TV ], 則發送間隔周期的基數為 i = &。確定數據報文的長度 是根據網絡層編碼得到的NPDU中獲取本協議需要發送的數據報文長度。
步驟1012、根據數據報文的長度確定發送間隔周期的基數的加權系數；
在步驟1012中，根據步驟1011中計算得到的第i個主節點的最大允許服務
卩og,]
延遲的最小值為①，報文發送間隔比值為^=2 ^ ,由此可求出發送間隔周 期的基數的加權系數為7^^1。計算出加權系數后，周期性回復報文立即產 生，但不立即傳送。
步驟1013、將發送間隔周期的基數與所述加權系數的乘積作為調整后數
據報文的發送間隔。
在步驟1013中，將上述步驟1011與步驟1012中獲取到的發送間隔周期 的基數^及加權系數 ;.做乘積，即可得到調整后數據報文的發送間隔為r = 7^.。
本實施例將發送間隔周期的基數與其加權系數的乘積作為調整發送間 隔，能夠實現自適應的調整MS/TP網絡中周期性報文發送的周期間隔，使占 用的帶寬資源合理分配，避免令牌傳輸中的周期抖動。
圖3為本發明網絡帶寬分配裝置實施例一的結構示意圖。如圖3所示， 網絡帶寬分配裝置包括獲取模塊301，調整模塊302。其中獲取模塊301獲 取節點發送間隔周期的基數和數據報文的長度；調整模塊302與獲取模塊301 的輸出端相連，調整所述節點獲取的數據報文的發送間隔。
本實施例中，^f叚i殳MS/TP網絡中有N個主節點，在第i個主節點中，獲 取模塊301獲取到主節點的發送間隔周期的基數7^0，以及數據報文的長度，獲取的數據報文的發送間隔進行調 整。
圖4為本發明網絡帶寬分配裝置實施例二的結構示意圖。如圖4所示， 在圖3所示的實施例基礎上，獲取模塊301還包括獲取單元3011，獲取節點 發送間隔周期的基數和數據報文的長度；轉換單元3012，與獲取單元3011 相連，根據所述數據報文的長度，獲取所述發送間隔周期的基數的加權系數； 計算單元3013，與轉換單元3012相連，計算所述發送間隔周期的基數與所 述加權系數的乘積。調整模塊302根據計算單元3013計算得到的發送間隔周 期的基數與加權系數的乘積調整節點獲取的數據報文的發送間隔。
在上述實施例的基礎上，獲取模塊301內的獲取單元3011獲取節點發送 間隔周期的基數^ = *和數據報文的長度，其中確定數據報文的長度是根據網 絡層編碼得到的NPDU中獲取本協議需要發送的數據報文長度，并由數據報文
的長度得到報文發送間隔比值~ = 2[1°"2^;轉換單元3012根據所述數據報文 的長度，獲取所述發送間隔周期的基數的加權系數t;.計算單元3013計 算發送間隔周期的基數 l與所述加權系數7;.的乘積7^7i7;.。調整模塊302根據 計算單元3013計算得到的發送間隔周期的基數7！與加權系數 ;.的乘積r = tjt;.調 整節點獲取的數據報文的發送間隔。
本發明提供的網絡帶寬分配裝置實施例，能夠實現自適應地調整MS/TP 網絡中當前節點的周期性報文發送間隔時間，合理平衡占用的帶寬資源；并 且自適應調整時間間隔可避免令牌傳輸中的周期抖動。
本發明提供的網絡帶寬分配方法及裝置，根據當前節點發送周期性報文 的發送間隔周期的基數，及設置間隔周期的基數的加權系數，并將二者的乘 積作為當前節點周期性"J艮文的時間間隔，從而可根據當前節點的數據報文長
9度自適應地調整MS/TP網絡中當前節點的周期性報文發送間隔時間，合理平 衡占用的帶寬資源；并且自適應調整周期性報文發送時間間隔可避免令牌傳
輸中的周期抖動，從而增強了高負載網絡中不同類型報文的實時服務能力。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其 限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術 人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或 者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技
術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1、一種網絡帶寬分配方法，其特征在于，包括當節點持有令牌時，根據發送間隔周期的基數和數據報文的長度，調整所述數據報文的發送間隔；所述發送間隔周期的基數為網絡中所有節點的最大允許服務延遲中的最小值。
2、 根據權利要求1所述的網絡帶寬分配方法，其特征在于，所述根據發 送間隔周期的基數和數據報文的長度，調整所述數據報文的發送間隔包括根據所述數據報文的長度，獲取所述發送間隔周期的基數的加權系數； 將所述發送間隔周期的基數與所述加權系數的乘積作為調整后的所述數 據報文的發送間隔。
3、 根據權利要求1或2所述的網絡帶寬分配方法，其特征在于，所述數 據報文為周期性長請求報文、或周期性長回復報文、或周期性請求報文、或 周期性回復報文。
4、 根據權利要求3所述的網絡帶寬分配方法，其特征在于，所述周期性 長請求報文或所述周期性長回復報文的長度為30 - 512字節。
5、 根據權利要求3所述的網絡帶寬分配方法，其特征在于，所述周期性 請求報文或所述周期性回復報文的長度為1 - 20字節。
6、 一種網絡帶寬分配裝置，其特征在于，包括獲取模塊，用于獲取節點發送間隔周期的基數和數據報文的長度； 調整模塊，與所述獲取模塊相連，用于調整所述節點獲取的數據報文的 發送間隔。
7、 根據權利要求6所述的網絡帶寬分配裝置，其特征在于，所述獲取模 塊還包括獲取單元，用于獲取節點發送間隔周期的基數和數據報文的長度； 轉換單元，與所述獲取單元相連，用于根據所述數據報文的長度，獲取 所述發送間隔周期的基數的加權系數；計算單元，與所述轉換單元相連，用于計算所述發送間隔周期的基數與 所述加權系數的乘積。
8、根據權利要求7所述的網絡帶寬分配裝置，其特征在于，所述調整模 塊根據所述計算單元計算得到的所述發送間隔周期的基數與所述加權系數的 乘積調整所述節點獲取的數據報文的發送間隔。
全文摘要
本發明公開了一種網絡帶寬分配方法及裝置，其中方法包括當節點持有令牌時，根據發送間隔周期的基數和數據報文的長度，調整所述數據報文的發送間隔；所述發送間隔周期的基數為網絡中所有節點的最大允許服務延遲中的最小值。裝置包括獲取模塊，用于獲取節點發送間隔周期的基數和數據報文的長度；調整模塊，與所述獲取模塊相連，用于調整所述節點獲取的數據報文的發送間隔。本發明提供的網絡帶寬分配方法及裝置，通過自適應調整MS/TP網絡中周期性報文發送的周期間隔，使占用的帶寬資源合理分配，避免令牌傳輸中的周期抖動，從而增強高負載網絡中不同類型報文的實時服務能力。
文檔編號H04L12/56GK101453422SQ200810225978
公開日2009年6月10日 申請日期2008年11月7日 優先權日2008年11月7日
發明者寧 周, 鵬 周, 周祖德, 廖方誠, 釩 朱 申請人:廣東科達機電股份有限公司;武漢理工大學