一種基於時間限制的通信調度模擬方法

2023-04-23 02:53:16 1

一種基於時間限制的通信調度模擬方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種基於時間限制的通信調度模擬方法。該方法在拓撲網絡中使用隨機數生成模擬網絡結點通信，突出模擬網絡通信的隨機性，同時在保證在最遲開始時間開始通信的基礎上以最快完成任務為原則安排給通信結點的通信埠，提高通信仿真的效率。
【專利說明】一種基於時間限制的通信調度模擬方法
(-)【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種基於時間限制的通信調度模擬方法。
(二)【背景技術】
[0002]現代社會中通信網絡系統是一典型的複雜網絡系統，不僅其本身具有系統複雜性、自組織性、臨界性等特點，而且與其它關鍵基礎設施系統之間以及用戶人群之間存在著複雜的依賴關係。通信系統的模擬仿真技術是藉助計算機對通信系統的模型來進行實驗，可以使用戶在很短的時間內建立整個通信系統模型，具有經濟、安全、周期短的特點。
[0003]在所有的通信系統中，信道噪聲、幹擾和衰落等隨機影響會對信息的傳輸造成損失。要想精確地仿真通信系統，首先要對這些影響建立準確的模型，通信信號是通信系統的基礎，所以開發一個高效的通信信號模擬仿真環境在現代通信技術中意義重大。
[0004]針對以上情況，我們提出了一種基於偽隨機數的並發網絡流量模擬方法來實現網絡通信仿真:首先對網絡所有結點進行編號，設共有N個結點，然後生成隨機數M、L表示未來表示結點M將與其他L個網絡結點進行通信，最後生成L個三元數組分別表示通信結點，最遲通信開始時間和通信時長。根據所生成的隨機數，將通信任務在保證最遲開始時間的基礎上以最快完成任務為原則安排給結點M的通信埠。
(三)
【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種基於偽隨機數的並發網絡流量模擬方法。該方法在拓撲網絡中使用隨機數生成模擬網絡結點通信，突出模擬網絡通信的隨機性，同時在保證最遲通信開始時間的基礎上以最快完成任務為原則安排給通信結點的通信埠，提高通信仿
真的效率。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:
[0007]設網絡拓撲中從M結點出發，將與其他網絡結點進行通信，通信數量為L ;設結點M共有P個通信接口，使用數據格式Porti H SJ，[QilRilSi]..=TOTALJ來表示結點通過埠 Pi依次需要向網絡結點Q1, Q2…串行發送數據，[Qi, Ri, Si]表示結點M向網絡結點Qi發送數據最遲在Si時刻開始，需要的數據傳輸時間為Ri,，TOTALi表示通信埠 Pi完成所有發送任務所需要的總時間；
[0008]生成L組不同的三元隨機數(Q11R11S11- (QilRilSJ- (Q1, R1, S1I來表示通信任務，其中Qi古M ;為保證通信任務都能在最遲開始之前進行，並且保證所有通信任務以最快的速度完成，使用以下方式進行通信:首先將通信任務按照最遲開始時間的大小進行升序排序，這樣形成了 L個有序的發送任務列表，然後將前P個通信任務分發給P個通信埠，保證前P個發送任務並發執行，形成任務列表PortList =Port1 ([Q1, R1, O]:TOTALj，…，Portp{[Qp, Rp, O]:TOTALpI JOTALi=Ri ;使用如下方法保證後面L-P個任務在最短時間內完成:取通信任務{Qi，Ri，Si}，i>P，如果TOTAL1早於Si,則令TOTAL1+Ri將發送任務(Qi, Ri, Sj直接放入Port1中形成新的任務列表,否則,從Port1開始,依次查看其它埠任務列表中的每個通信任務；如果在埠 Pi中已安排好的第N個任務前插入{Q」 Ri； SJ，可以 保證Pi中前N-1個任務的完成時間小於51，並且HSJ的任務插入不會導致埠 Pi中 第N個到最後一個任務的開始時間大於其最遲開始時間，則將任務說，民，SJ插入到Pi中 的第N個位置，並將任務列表按照TOTAQ的大小重新升序排序為Portp Portf ;如果在其 它埠的任務列表未找到合適的位置，則捨棄該通信任務；依次完成L個發送任務的安排， 便形成了完整的發送任務鍊表PortList ;結點M的各埠僅需要根據PortList的記錄進 行數據發送便可摸擬基於時間限制的通信調度模擬方法；
[0009]具體步驟為：
[0010](1)生成隨機數M，L，表示網絡結點M將與其它網絡結點進行L次通信，初始化 RList、PortList 為空；
[0011](2)隨機生成網絡結點M的通信埠數P，埠編號num=l，2-P ;
[0012](3)設置 i=l ;
[0013](4)生成隨機數{Qi, Ri； SJ ；
[0014](5)如果滿足條件幸M，則執行步驟（6);否則執行步驟⑷；
[0015](6)初始化 j=l;
[0016](7)如果i>l執行步驟（8)，否則執行步驟（11)；
[0017](8)從RList中取出Qj，如果Qi=Qj執行步驟(9)，否則執行步驟(10)；
[0018](9)如果Si=Sj，執行步驟（4)，否則執行步驟（10)；
[0019](10) j+1 ;如果j=i ;執行步驟（11)，否則執行步驟（8)；
[0020](11)將{Q」 R」 SJ 加入 RList, i+1 ；
[0021](12)如果i>L執行步驟(13);否則執行步驟(4)；
[0022](13)將RList中的任務根據升序排序；
[0023](14)設置 i=l;
[0024](15)如果i〈=P執行步驟16，否則執行步驟17 ；
[0025](16)從RList中取出一個元素HSJ，令TOTAIRi形成任務 PortJtQi, R」 SJ :T0TALJ並加入數據列表PortList，執行步驟29 ；
[0026](17)將PortList中元素根據埠 TOTAL值重新升序排序；
[0027](18)從RList中取出一個元素他，Ri； Sj，如果TOTAIGSi執行步驟19，否則執行 步驟20 ；
[0028](19)將他，Ri； SJ形成通信任務交給埠 Pp設置TOTALfTOTALi+Ri ;更新任務列 表為 Port! {[Q」 R」 SJ ... [Q」 Ri； SJ : T0TALJ，執行步驟 29 ；
[0029](20)初始化 s=l ；
[0030](21)初始化m為Ports中已安排任務的個數；
[0031](22)如果Ports中前m_l個任務的完成時間和小於Si則執行步驟23，否則執行步 驟27 ；
[0032](23)初始化 n=m ；
[0033](24)如果前n-1個任務的完成時間和加上民小於Sn，執行步驟25，否則執行步驟 28 ；
[0034](25) N的值加1，如果n大於Ports中任務的個數，執行步驟26，否則執行步驟24 ；[0035](26)從RList中取出一個元素(Qi, Ri, Sj，形成通信任務插入埠 Ports的第m個位置，設置TOTALs=TOTALJRi ;執行步驟29 ；
[0036](27) m的值減1，如果m>0，執行步驟22，否則執行步驟28 ；
[0037](28) s的值加1，如果s〈=P，執行步驟21 ;否則捨棄該任務，執行步驟29 ；
[0038](29) i的值加1，如果i〈=L執行步驟15，否則程序結束；
[0039]本發明的關鍵在於在模擬網絡通信隨機性和並發性的基礎上提高仿真效率。為此，在保證通信最遲開始時間的基礎上以最快完成任務為原則安排給網絡結點的通信埠，在保證網絡結點隨機並發通信的基礎上，還使模擬通信環境的效率得到提高。
[0040]其主要特點如下:
[0041]1、使用隨機數生成方法來確定網絡中的通信結點和通信時間，使每次產生的通信結點和通信時間都不盡相同，使生成的網絡通信環境更具有普遍性；
[0042]2、在保證通信開始時間的基礎上以最快完成任務為原則將通信任務安排給網絡結點的通信埠，並使用簡單的列表完成隨機通信環境的記錄，提高了模擬通信環境的效率。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1:一種基於時間限制的通信調度模擬方法
(五)具體的實施方式
[0044]下面結合附圖對本發明作更詳細的描述:
[0045]本發明所述方法的特徵在於:
[0046]設網絡拓撲中從M結點出發，將與其他網絡結點進行通信，通信數量為L ;設結點M共有P個通信接口，使用數據格式Porti H SJ，[QilRilSi]..=TOTALJ來表示結點通過埠 Pi依次需要向網絡結點Q1, Q2…串行發送數據，[Qi, Ri, Si]表示結點M向網絡結點Qi發送數據最遲在Si時刻開始，需要的數據傳輸時間為Ri,，TOTALi表示通信埠 Pi完成所有發送任務所需要的總時間；
[0047]生成L組不同的三元隨機數(Q11R11S11- (QilRilSJ-(Q1, R1, S1I來表示通信任務，其中Qi古M ;為保證通信任務都能在最遲開始之前進行，並且保證所有通信任務以最快的速度完成，使用以下方式進行通信:首先將通信任務按照最遲開始時間的大小進行升序排序，這樣形成了 L個有序的發送任務列表，然後將前P個通信任務分發給P個通信埠，保證前P個發送任務並發執行，形成任務列表PortList =Port1 ([Q1, R1, O]:TOTALj，…，Portp{[Qp, Rp, O]:TOTALpI JOTALi=Ri ;使用如下方法保證後面L-P個任務在最短時間內完成:取通信任務{Qi，Ri，Si}，i>P，如果TOTAL1早於Si,則令TOTAL1+Ri將發送任務(Qi, Ri, Sj直接放入Port1中形成新的任務列表,否則,從Port1開始,依次查看其它埠任務列表中的每個通信任務；如果在埠 Pi中已安排好的第N個任務前插入{Q」 Ri, SJ，可以保證Pi中前N-1個任務的完成時間小於Si，並且HSJ的任務插入不會導致埠 Pi中第N個到最後一個任務的開始時間大於其最遲開始時間，則將任務說，民，SJ插入到Pi中的第N個位置，並將任務列表按照TOTALi的大小重新升序排序為Port1, Port2 ;如果在其它埠的任務列表未找到合適的位置，則捨棄該通信任務；依次完成L個發送任務的安排，便形成了完整的發送任務鍊表PortList ;結點M的各埠僅需要根據PortList的記錄進行數據發送便可摸擬基於時間限制的通信調度模擬方法；
[0048]具體步驟為:
[0049](I)生成隨機數M，L，表示網絡結點M將與其它網絡結點進行L次通信，初始化RList、PortList 為空；
[0050](2)隨機生成網絡結點M的通信埠數P，埠編號num=l，2...P ；
[0051](3)設置 i=l ;
[0052](4)生成隨機數{Qi, Ri, Si}；
[0053](5)如果滿足條件Qi辛M，則執行步驟(6);否則執行步驟⑷；
[0054](6)初始化 j=l ；
[0055](7)如果i>l執行步驟⑶，否則執行步驟(11)；
[0056](8)從RList中取出Qj，如果Qi=Qj執行步驟(9)，否則執行步驟(10)；
[0057](9)如果Si=Sj,執行步驟(4)，否則執行步驟(10)；
[0058](10) j+Ι ;如果j=i ;執行步驟(11)，否則執行步驟(8)；
[0059](11)將{Qi, Ri, Si}加入 RList, i+1 ；
[0060](12)如果i>L執行步驟(13);否則執行步驟(4)；
[0061](13)將RList中的任務根據升序排序；
[0062](14)設置 i=l;
[0063](15)如果i〈=P執行步驟16，否則執行步驟17 ；
[0064](16)從RList中取出一個元素{Qi，Ri, Si}，令TOTALi=Ri形成任務Porti {[Qi, Ri, Si]: TOTALi}並加入數據列表 PortList，執行步驟 29 ；
[0065](17)將PortList中元素根據埠 TOTAL值重新升序排序；
[0066](18)從RList中取出一個元素{Qi，Ri, Si}，如果TOTALK=Si執行步驟19，否則執行步驟20 ；
[0067](19)將{Qi, Ri, Si}形成通信任務交給埠 P1，設置TOTAL I =TOTAL I+Ri ;更新任務列表為 Portl {[QI, Rl, SI]…[Qi, Ri, Si]:T0TAL1}，執行步驟 29 ；
[0068]
[0069]
[0070]步驟27
[0071]
[0072]28 ；
[0073]
[0074]
(20)初始化s=l；
(21)初始化m為Ports中已安排任務的個數；
(22)如果Ports中前m-1個任務的完成時間和小於Si則執行步驟23，否則執行
(23)初始化n=m；
(24)如果前η-l個任務的完成時間和加上Ri小於Sn，執行步驟25，否則執行步驟
(25)N的值加1，如果η大於Ports中任務的個數，執行步驟26，否則執行步驟24 ；
(26)從RList中取出一個元素{Qi，Ri,Si}，形成通信任務插入埠 Ports的第m個位置，設置T0TALs=T0TALs+Ri ;執行步驟29 ；
[0075](27) m的值減1，如果m>0，執行步驟22，否則執行步驟28 ；
[0076](28) s的值加1，如果s〈=P，執行步驟21 ;否則捨棄該任務，執行步驟29 ；
[0077](29) i的值加1，如果i〈=L執行步驟15，否則程序結束；[0078]其具體實施模式是這樣的:
[0079]首先將網絡拓撲中的網絡結點進行編號，然後生成將要通信的結點和通信數量，根據通信數量，生成每次通信的結點、最遲開始時間和通信時間；將通信任務根據最遲開始時間進行排序，然後為通信結點的每個埠安排一個通信任務，將剩下的通信任務根據埠的任務完成時間，選擇任務時間最短並且埠任務結束時間小於新任務最遲開始時間的埠作為發送埠 ；這樣每個埠的任務便形成了一個由數組記錄的任務列表，僅需要根據列表記錄的開始時間和通信結點進行一次通信，便模擬了一種基於偽隨機數的流量並發。
【權利要求】
1.一種基於時間限制的通信調度模擬方法，其特徵在於:本發明的目的是這樣實現的:設網絡拓撲中從M結點出發，將與其他網絡結點進行通信，通信數量為L ;設結點M共有P個通信接口，使用數據格式Porti (Q-R1, S1], [Qi, Ri, Si]..=TOTALj來表示結點通過埠Pi依次需要向網絡結點Q1, Q2…串行發送數據，[Qi, Ri, Si]表示結點M向網絡結點Qi發送數據最遲在Si時刻開始，需要的數據傳輸時間為Ri,，TOTALi表示通信埠 Pi完成所有發送任務所需要的總時間；生成L組不同的三元隨機數(Q11R11SJ...(QilRi, SJ- (Q1, R1, S1I來表示通信任務，其中Qi古M ;為保證通信任務都能在最遲開始之前進行，並且保證所有通信任務以最快的速度完成，使用以下方式進行通信:首先將通信任務按照最遲開始時間的大小進行升序排序，這樣形成了 L個有序的發送任務列表，然後將前P個通信任務分發給P個通信埠，保證前P個發送任務並發執行，形成任務列表PortList =Port1 ([Q1, R1, O]:TOTALj，…，Portp{[Qp, Rp, O]:TOTALpI JOTALi=Ri ;使用如下方法保證後面L-P個任務在最短時間內完成:取通信任務{Qi，Ri，Si}，i>P，如果TOTAL1早於Si,則令TOTAL1+!-將發送任務(Qi, Ri, Sj直接放入Port1中形成新的任務列表,否則,從Port1開始,依次查看其它埠任務列表中的每個通信任務；如果在埠 Pi中已安排好的第N個任務前插入{Q」 Ri, SJ，可以保證Pi中前N-1個任務的完成時間小於Si，並且HSJ的任務插入不會導致埠 Pi中第N個到最後一個任務的開始時間大於其最遲開始時間，則將任務說，民，SJ插入到Pi中的第N個位置，並將任務列表按照TOTALi的大小重新升序排序為Port1, Port- ;如果在其它埠的任務列表未找到合適的位置 ，則捨棄該通信任務；依次完成L個發送任務的安排，便形成了完整的發送任務鍊表PortList ;結點M的各埠僅需要根據PortList的記錄進行數據發送便可摸擬基於時間限制的通信調度模擬方法；具體步驟為: (1)生成隨機數M，L，表示網絡結點M將與其它網絡結點進行L次通信，初始化RList、PortList 為空；(2)隨機生成網絡結點M的通信埠數P，埠編號num=l，2...P ；(3)設置i=l ；(4)生成隨機數(Qi,Ri, SJ ；(5)如果滿足條件QiΦ M，則執行步驟(6);否則執行步驟(4)；(6)初始化j=l；(7)如果i>l執行步驟(8)，否則執行步驟(11)；(8)從RList中取出Qj，如果Qi=Qj執行步驟(9)，否則執行步驟(10)；(9)如果Si=Sj,執行步驟(4)，否則執行步驟(10)；(10)j+Ι ;如果j=i ;執行步驟(11)，否則執行步驟(8)；(11)將(Qi,Ri, SJ 加入 RList，i+1 ；(12)如果i>L執行步 驟(13);否則執行步驟(4)；(13)將RList中的任 務根據升序排序； (14)設置i=l;(15)如果i〈=P執行步驟16，否則執行步驟17；(16)從RList中取出一個元素HSJ，令TOTALi=Ri形成任務Porti ([Qi, Ri, Si]: TOTALJ 並加入數據列表 PortList，執行步驟 29 ；(17)將PortList中元素根據埠TOTAL值重新升序排序；(18)從RList中取出一個元素{Q」Ri, SJ，如果TOTAL1GSi執行步驟19，否則執行步驟.20 ；(19)將HSJ形成通信任務交給埠P1，設置TotAL1=ToTAL1+- ;更新任務列表為Port1 {[Q1, R1, S1]...[Qi, Ri, Si]: TOTALj，執行步驟 29 ；(20)初始化s=l； (21)初始化m為Ports中已安排任務的個數；(22)如果Ports中前m-Ι個任務的完成時間和小於Si則執行步驟23，否則執行步驟.27 ；(23)初始化n=m；(24)如果前η-l個任務的完成時間和加上Ri小於Sn，執行步驟25，否則執行步驟28；(25)N的值加1，如果η大於Ports中任務的個數，執行步驟26，否則執行步驟24 ；(26)從RList中取出一個元素(Qi,Ri, Sj ,形成通信任務插入埠 Ports的第m個位置，設置TOTALs=TOTALJRi ;執行步驟29 ；(27)m的值減1，如果m>0，執行步驟22，否則執行步驟28 ；(28)s的值加1，如果s〈=P，執行步驟21 ;否則捨棄該任務，執行步驟29 ；(29)i的值加1，如果i〈=L執行步驟15，否則程序結束。
【文檔編號】G06F9/46GK103441904SQ201310395233
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月3日 優先權日:2013年9月3日
【發明者】姚文斌, 韓司, 宋夢超 申請人:北京郵電大學