[发明专利]基于命令效率损失的缓解航电网络阻塞性的方法

说明书

本发明提供了一种基于命令效率损失的缓解航电网络阻塞性的研究方法。基于复杂网络的有关理论，结合消息均衡配流原则，通过寻找最小支撑树和最小支撑聚类对航电网络瓶颈进行识别。在找到网络瓶颈的基础上，寻找更优的方案以提高航电网络的消息传输能力，从而为有效缓解网络阻塞提供可借鉴的决策方案。为航电网络的设计提供一种更加全面的分析方法。

技术领域

本发明涉及一种基于命令效率损失的缓解航电网络阻塞性的研究方法。属于航空电子系统的网络建模与分析领域。

背景技术

在研究通信网络阻塞的过程中，通常采用临界消息包产生速率来衡量整个网络的通信能力。当网络中所产生的消息包数目与到达目的地的消息包数目相抵消时，说明网络处于一种自由通信状态。但如果节点的信息处理能力有限或者节点缓冲队列长度受限，会导致累积的消息包数目随时间增长，使得消息包的传输时间急剧增加，此时，如不及时对系统予以控制，系统将很快处于阻塞甚至崩溃状态。

综合航空电子系统包含着众多子系统，这些子系统之间存在持续的数据通讯，包括消息的接收或发送。现代航电系统多采用总线命令的形式来完成整个网络中消息流的调度。命令效率反映了航电网络中消息流的传输效果。消息传输延时低说明命令效率高，反之说明命令效率由于消息传输发生阻塞而损失下降。随着功能子系统增多，需要航电网络传输的信息量增加，使得网络负载加重，命令调度的复杂性大幅提升。如何避免消息增多造成的消息滞留、丢失是航电网络结构性能优化的一个重要课题。其中，网络消息传输瓶颈是影响网络消息畅通的一个非常重要的因素，大多数网络的拥堵都与网络瓶颈直接或间接相关。

本发明从航电网络结构的特点分析出影响命令效率和信息传输的关键结构特征，航电网络瓶颈，以解决航电网络阻塞问题从而使得航空电子网络的系统性能达到最优化。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于命令效率损失的缓解航电网络阻塞性的研究方法，基于该方法研究航电网络中命令效率损失对网络阻塞的影响，进而优化网络，提高航电网络的消息传输效率。

主要思路是，基于复杂网络的相关理论，结合消息平衡配流原则，通过寻找航电网络结构中的最小支撑树和最小支撑聚类对航电网络瓶颈进行识别。针对航电网络瓶颈，提出相应的方案以提高不同网络结构下航电网络的消息传输能力，从而为有效缓解网络阻塞提供可借鉴的决策方案，为航电网络的设计提供一套更加全面的基于网络动力学的分析方法。

本发明从航电网络中消息均衡行为和系统最优行为在不同航电网络中所体现的特性，发现拓扑特性对航电网络消息传输特性的影响并提供相应的解决方法以提高航电网络命令效率。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于命令效率损失的缓解航电网络阻塞性的方法，具体步骤如下：

步骤一：分析航电网络中消息对各条边的选择行为对航电网络消息流量造成的影响，具体为：

1.1)计算在消息均衡行为下系统总阻抗：

其中，x_a表示正常情况下网络上的流量、t_a表示边a上的阻抗；

1.2)对航电网络所有消息进行统一的调度和控制后，形成使得系统总阻抗最小的消息流动状态，即系统最优行为；

1.3)研究消息均衡行为和系统最优行为在不同航电网络拓扑上所体现出的特性，发现网络拓扑特性对消息传输特性的影响以及揭示最小支撑树上消息传输特性和网络阻塞的一般规律：

t＝t₀[1+α*(q/c)^β]