空地宽带无线通信的业务数据调度评估及传输方法和系统与流程

本发明涉及一般业务数据分类领域，更具体地，涉及一种用于空地宽带无线通信的业务数据调度评估及传输方法和系统。

背景技术：

航空空地宽带技术是一种为机组和航空旅客提供机舱宽带通信服务的高新技术，以传递飞机飞行动态、空中交通管制指示、气象情报和航空运输业务信息、以及旅客在飞行过程中需要的通信信息。

随着空中通信业务量的快速增长，通信技术向宽带化方向迅猛发展，以满足不断增长的民航通信业务量对通信带宽和高度通信准确性的要求。目前主流民机基于广泛运用的tcp/ip协议，采用arinc429、arinc485、arinc664、arinc825等总线承载航空通信业务。

在通信数据的传输过程中，由于空中通信的复杂性，多个传输目标之间的相互影响、相互作用，缺少有效的分析工具而无法做出合理的定量分析，从而导致无法对空地无线通信效能进行充分有效的利用。

因此，对通信数据的合理分析、有效评价和动态调度，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明按照安全性、经济性、舒适性和维修性对飞机业务数据的价值开展数学建模；并将运筹学的多目标计算和综合评价法运用于空地宽带无线通信的业务数据分类传输控制，采用定量计算的方法以达到可以计算机运行控制的目的，提出一种应用于空地宽带无线通信的业务数据分类传输方法。

在一方面，本发明提出一种用于空地宽带无线通信的业务数据调度评估方法，该方法包括：对业务数据进行分类以确定业务数据的优先级，基于业务数据的优先级、实时性、服务质量建立动态带宽分配模型，基于动态带宽分配模型以及单位带宽收益确定单位时间收益，计算单位时间收益的最大值，并根据单位时间收益的最大值确定每个业务数据的动态带宽分配。

在一个实施例中，对业务数据进行分类包括：根据业务的安全性进行分类以确定第一定级分数，根据业务的实时性进行分类以确定第二定级分数，以及根据业务的经济性、维修性和舒适性进行分类以确定第三定级分数。

在一个实施例中，确定业务数据的优先级包括对第一定级分数、第二定级分数以及第三定级分数以不同权重相加得到总分值，并对总分值进行排序。

在一个实施例中，第一定级分数的权重大于第二定级分数的权重，第二定级分数的权重大于第三定级分数的权重。

在一个实施例中，总分值以从高至低进行排序，总分值越高优先级越高。

在一个实施例中，业务数据的服务质量包括业务数据的时延要求。

在一个实施例中，还包括当业务数据在允许的时延范围内传送，不改变定级分数；当业务数据超出允许的时延范围，则根据已发生的时延与业务的最大允许时延的比例，动态修改优先级。

在一个实施例中，当已发生的时延与最大允许时延比例为30％、50％、60％、70％、80％、90％或100％时，分别将业务数据的定级分数向上提升一定比例。

在另一方面，提供了一种用于空地宽带无线通信的业务数据传输方法，该方法包括：通过业务数据调度评估方法对业务数据进行动态带宽分配，根据业务数据的动态带宽分配结果，调度并传输业务数据，以及在每个预定时间段结束后，动态调整正在运行的业务数据以及新增的业务数据占用的动态带宽分配额度。

在另一方面，提供了一种用于空地宽带无线通信的业务数据调度评估系统，该系统包括：分类模块，用于对业务数据进行分类以确定业务数据的优先级；分配模块，被配置为：基于业务数据的优先级、实时性、服务质量建立动态带宽分配模型，基于动态带宽分配模型以及单位带宽收益确定单位时间收益，计算单位时间收益的最大值，并根据单位时间收益的最大值确定每个业务数据的动态带宽分配。

在一个实施例中，分类模块还被配置为：根据业务的安全性进行分类以确定第一定级分数，根据业务的实时性进行分类以确定第二定级分数，以及根据业务的经济性、维修性和舒适性进行分类以确定第三定级分数。

在一个实施例中，分类模块还被配置为对第一定级分数、第二定级分数以及第三定级分数以不同权重相加得到总分值，并对总分值进行排序。

在一个实施例中，第一定级分数的权重大于第二定级分数的权重，第二定级分数的权重大于第三定级分数的权重。

在一个实施例中，总分值以从高至低进行排序，总分值越高优先级越高。

在一个实施例中，业务数据的服务质量包括业务数据的时延要求。

在一个实施例中，分类模块还被配置为：当业务数据在允许的时延范围内传送，不改变定级分数；当业务数据超出允许的时延范围，则根据已发生的时延与业务的最大允许时延的比例，动态修改定级分数。

在一个实施例中，当已发生的时延与最大允许时延比例为30％、50％、60％、70％、80％、90％或100％时，分别将业务数据的定级分数向上提升一定比例。

在另一方面，提供了一种用于空地宽带无线通信的业务数据传输系统，该系统包括：业务数据调度评估系统；业务数据调度传输模块，被配置为根据业务数据的动态带宽分配结果，调度并传输业务数据；以及动态调整模块，被配置为在每个预定时间段结束后，动态调整正在运行的业务数据以及新增的业务数据占用的动态带宽分配额度。

本发明的这些和其它方面参考下文中描述的实施例是显而易见的，并且将参考下文中描述的实施例进行说明。而且，本领域的技术人员将理解，两个或多个以上的上述选项、实施方式和/或本发明的方面能够以任何可用的方式结合。

附图说明

通过举例方式，而不是通过限制方式，来图示本发明的实施例，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的传输任务的流程图；

图2示出了根据本发明的实施例的作业任务运行状态机制；

图3示出了根据本发明的实施例的业务数据调度评估方法的流程图；

图4示出了各种不同通信业务数据分类示意图。

应注意，在不同图中由相同附图标记表示的元件具有相同的结构特征和相同的功能。其中如果在一个附图中已经对该元件的功能和/或结构进行解释，则无需在后文中对其重复解释。附图仅为图示性的并且未按比例绘制。特别是为清晰起见，一些尺寸被放大。

具体实施方式

下面参考附图对本发明进行详细描述，所述附图形成本说明书的一部分，并且通过可以实践本发明的具体实施例的方式而被示出。应当理解的是，可以利用其他实施例，并可作出结构或逻辑上的改变而不脱离由权利要求所限定的范围。

以下实施例的描述不是限制性的。特别地，不同实施例的步骤可以相组合。

图1示出了根据本发明的实施例的传输任务的流程图。图1所示的流程图包括：将一个或多个业务数据发送至业务传输申请块，通过业务数据调度评估方法对业务数据进行带宽分配，将分配结果传输至业务传输调度系统进行调度，并且传输业务数据，以及在每个预定时间段结束后动态调整正在运行的所述业务数据以及新增的业务数据占用的带宽分配额度。

例如，在第i个任务产生之后，将其发送至业务传输申请块并开始计时。业务数据调度评估方法包括通过业务属性库中对任务的属性进行查询并反馈至业务数据调度评估系统；在业务数据调度评估系统中使综合收益实现最大值。

从计时时间开始的预定时间段内，判断业务是否完成，如果完成，则业务传输结束，如果没有完成则重新返回至业务传输申请块，从而动态调整尚未完成的业务数据以及新增的业务数据占用的带宽分配额度。在一个实施例中，预定时间段为60秒。

该业务数据调度评估机制能够依靠当今综合处理计算机强大的计算能力，并且通过固化的软件实现多目标值的计算。通过快速计算，在可变的带宽范围内选择出一组目标值最大(单位时间收益的最大值)的分配结果，根据该分配结果来配置各个业务板块在下一个时间段内的带宽分配额度，从而不断地调整各个业务板块的状态，保证在各个业务正常运行的前提下，使所获得的收益最大。

如图2所示，从根据本发明的实施例的作业任务运行状态机制可以看出，对于每一个任务经历准备、挂起、运行、退出四个过程。对于每个任务，在挂起和运行之间的切换、准备就绪之后是直接运行还是进行挂起操作均需要通过业务数据调度评估来实现。

图3示出了根据本发明的实施例的业务数据调度评估方法的流程图。该方法包括对业务数据进行分类以确定所述业务数据的优先级，基于所述业务数据的所述优先级、实时性、服务质量建立动态带宽分配模型，基于所述动态带宽分配模型以及单位带宽收益确定单位时间收益，计算所述单位时间收益的最大值，并根据所述最大值确定每个业务数据的动态带宽分配。

例如，以业务总数为n(单位：个)，空地通信总带宽为w(单位：mbps)的地空宽带通信应用为例，可以通过以下等式来表示业务数据调度评估的基本原理。

其中：v表示单位时间内收益值(单位：￥/s)；c表示单位带宽的收益(单位：￥/mb)；t表示每个业务数据的实时性要求，即该业务数据单位带宽要求多长时间内传送完毕(单位：s/m)；p表示优先级；q表示每个业务数据的服务质量；f表示传输业务根据实时性要求t、优先级p、业务传送质量q等所建立的动态带宽分配关系；n表示业务总数(单位：个)；w表示空地通信总带宽(单位：mbps)；k表示第k个业务数据，k＝0，1，...n。

式(1)表示单位时间收益，式(2)为式(1)的约束条件，即，总宽带为预定值，在式(2)的条件下求解式(1)的最大值，从而确定对于每个业务数据的动态带宽分配。

在301处，对业务数据进行分类以确定所述业务数据的优先级。如图4所示，业务数据基于安全性、实时性要求有不同的优先级等级。例如分型参数数据实时下传、多媒体电子飞行包、飞机飞行及运维状态数据下传等重要程度高，但实时性要求低。地空实时双向音视频通话业务、航线气象信息服务、航路信息服务、飞机辅助监视以及机上视频实时监控下传等重要程度高且实时性要求高。商务办公、旅客机上语音通话、旅客音视频会议、社交互动、新闻资讯及网页浏览、空中电视直播业务、在线游戏等重要程度低，但是实时性要求高。客舱日志下传、空中电子购物、电子邮件、在线音乐点播等重要程度低且实时性要求低。因此需要从多个方面对业务数据进行分类。

在一个实施例中，对业务数据的分类包括以业务的安全性进行分类并确定第一定级分数，根据业务的实时性进行分类并确定第二定级分数，以及根据业务的经济性、维修性和舒适性进行分类并确定第三定级分数。

其中按照飞机的安全性分类，即对所传输的业务依据安全性以及与安全性相关联性进行分类。在一个应用中以设计保障等级dal(designassurancelevel)分类为例，其中dala级为5，dalb级为4，dalc级为3，dald级为2，dale级为1即第一定级分数。

在一个示例中，根据实时性进行第二次分类可以实现为，将实时性要求定义为10级，要求最高的为10，每级减1，要求最低的为1，即第二定级分数。

在一个示例中，根据经济性、维修性和舒适性进行第三次分类可以实施为，将其定义为10级，价值最高的业务为10，每级减1，要求最低的为1，即第三定级分数。

根据上述分类，确定业务数据的优先级包括对第一定级分数、第二定级分数以及第三定级分数以不同权重相加得到总分值。

在一个实施例中，第一定级分数的权重大于第二定级分数的权重，第二定级分数的权重大于第三定级分数的权重。例如，第一定级分数乘以第一系数，在一个示例中，该第一系数为100。第二定级分数乘以第二系数，在一个示例中，该第二系数为50。第三定级分数乘以第三系数，在一个示例中，该第三系数为10。在不同的应用中，本领域技术人员可以以不同的第一系数、第二系数和第三系数来调整。

之后，将得到的总分值以从高至低进行排序，总分值越高优先级越高。在一个示例中，优先级排序的最高级为0级，最低级为n级，根据业务数量的增减动态调整优先级总数和各业务数据的优先级编号。在每一个时间段中，对于第k个业务数据，可以确定其优先级为pk，将该值代入至式(1)进行求解。

在302处，基于业务数据的优先级pk、实时性要求tk、服务质量qk确定动态带宽分配模型f(tk，pk，qk)。在另外一个实施例中，动态带宽分配模型可以基于其他要求，例如，安全、延误、成本效率、飞行效率、可用性、环境等。

在一个实施例中，业务数据的服务质量包括业务数据的时延要求。每个业务数据具有其最大时延要求，有的可能是ms级，也有的可能是以天为单位。因此，每个业务数据在进入准备阶段开始，就对其开始计时，并不断的将延时时间与最大允许延时进行比较。

当业务数据在允许的时延范围内传送，不改变定级分数；当业务数据超出允许的时延范围，则根据已发生的时延与业务的最大允许时延的比例，动态修改优先级。在一个实施例中，随着延时时间不断接近最大允许延时，将不断的影响该业务数据优先级。对业务数据优先级的改变是根据已经发生的时延除以最低时延要求的百分比，再乘以该业务优先级确定的总分值，再加上该业务数据原有的总分值来确定其新的优先级总分值。

在一个实施例中，当已发生的时延与最大允许时延比例为30％，50％，60％，70％，80％，90％或100％时，分别将业务数据的定级分数向上提升一定比例。例如，在30％，50％，60％，70％，80％，90％，或100％分别设立警戒级别，每增大延时，则业务数据的优先级分数随之向上增加“1/7乘以该业务优先级最近一次计算的总分数”。

在303处，基于动态带宽分配模型以及单位带宽收益确定单位时间收益v。

其中带宽收益c是业务数据调度评估方法中的非常重要的一个权重因子。由于实际业务中市场会根据各个业务数据价值含量的不同，为各个业务数据进行定价，因此，收益较高的数据不但在以经济性等进行的第三次分类获得较高的第三定级分数，而且会通过目标值最大的要求，动态地按照单位数据价值收益增加价值高的数据的带宽。在保证价值较低数据最低服务质量的同时，尽量保证价值高的数据的服务质量，从而获取最大的收益。

通常按照以下方法来调整带宽，以单位带宽价值最低的业务为基准价格，该基准为1，其他的业务价格除以基准价格，四舍五入，算出各个业务数据的价格比值，根据比值的常用对数值作为比率来调高业务数据带宽资源。

在304处，计算单位时间收益v的最大值，并根据最大值确定每个业务数据的动态带宽分配，其中总宽带为固定值。

本发明的实施例中，航空分类传输方法主要基于信息传送机制，并结合计算机程序时间片轮转的调度机制，在额定的时长内对各个任务进行带宽分配，并且智能地选择不同的空地传送通道进行传送，如可以选择空地satcom卫星通道，可以选择atg宏蜂窝通道，可以选择机场地面蜂窝通道，可以选择机场wifi通道等。

虽然已经结合若干实施例描述了本发明，但是本发明并不局限于此，而是覆盖各种修改和等同布置，它们都落入所附权利要求的保护范围内。虽然在权利要求书中以特定组合的方式表述本发明的实施例的特征，但是可以设想的是，这些特征可以以任何组合和顺序的方式布置，这些变化都落入本发明的保护范围内。