計算機網路中資訊傳遞的排程控制技術可分為哪三類

計算機網路中資訊傳遞的排程控制技術可分為擁塞控制、防止死鎖和流量控制三類；擁塞控制是通訊子網中某一部分的分組數量過多進行控制，網路流量控制是利用軟體或硬體方式來實現對網路資料流量進行控制的一種措施。

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計算機網路中資訊傳遞的排程控制技術可分為哪三類

計算機網路中資訊傳遞的排程控制技術可以分為：擁塞控制、防止死鎖、流量控制

擴充套件知識

網路控制系統（NetworkControlSystem，NCS）是指感測器、控制器和執行器通過網路形成的閉環反饋控制系統。目前，大部分關於NCS的研究針對NCS存在的問題和特性建立系統模型、分析系統穩定性、給出控制方法和控制規律，以保證系統具有良好的穩定性和高品質的控制效能。然而NCS的效能不僅依賴於控制策略及控制規律的設計，而且還受到網路通訊和網路資源的限制。資訊排程儘量避免網路中資訊的衝突和擁塞現象的發生，從而大大提高了網路控制系統的服務效能。

NCS中的資訊特徵與資訊排程概念

在NCS中網路傳輸的資訊主要分為兩類：實時性資訊和非實時性資訊[3]。實時性資訊對時間要求非常苛刻，如果在規定時間的上限內某一資訊未能起作用，則該資訊將被丟棄，啟用最新的資訊。而在NCS資訊排程策略中主要排程兩類資料資訊：週期性資訊和非週期性資訊。週期性資訊是一種實時性資訊，一般要求在傳輸週期時間內必須傳送給目標節點，週期性資訊也被稱為時間觸發資訊或者同步資訊。非週期性資訊是指節點間的請求服務等資訊，它們的發生時刻是隨機的，非週期性資訊也被稱為事件觸發資訊、非同步資訊或者隨機性資訊。

此外，在NCS資訊排程中不能忽視突發性資訊，突發性資訊指一些事先無法預知的突發性的或者隨機的事件（例如報警訊號、例外處理等），這類資訊必須在一定時間內給予處理，否則系統可能出現異常甚至癱瘓。

在網路控制系統中，資訊排程發生在應用層，即感測器、控制器與執行器之間資訊傳遞的過程中。當系統網路中某節點發生資料傳輸碰撞時，資訊排程規定節點的優先傳送次序、傳送時刻和時間間隔，以避免網路衝突。

在NCS中，如果網路控制系統的所有資料傳輸都能在任務時限內完成，則稱網路控制系統的傳輸是可排程的。

典型的NCS資訊排程演演算法

目前對網路控制系統中資訊排程的研究主要分為排程與控制的分開設計和排程與控制的協同設計。

排程與控制的分開設計

在NCS的研究中，一類研究是針對通訊網路，研究提高網路服務品質的資訊排程方法；另一類研究是在一定的網路資訊排程方法基礎上，研究提高NCS效能的控制方法。因此，資訊排程方法對改善NCS效能起著很大的作用。

根據資訊對實時性的要求，資訊排程分為靜態排程（又稱離線排程）、動態排程（又稱線上排程）和混合排程。

靜態優先順序排程

目前靜態排程演演算法很多，本文著重介紹以下幾種典型的演演算法以及演演算法的改進。

速率單調靜態優先順序排程(RateMonotonicSchedulingModel)演演算法的排程優先順序由任務週期確定，在任務週期等於時限的同步實時任務系統中是最佳靜態排程演演算法。但是該演演算法具有排程判定具有指數時間複雜度、對任務的執行週期限制的過於嚴格、只能處理具有固定週期的任務等缺點。鑑於上述缺點Lehoczky等[23]提出了擴大排程可行性條件的RM演演算法。Sha等[22]考慮到任務的阻塞，給出了非搶佔服務方式下RM演演算法的可排程條件。葉明等[5]基於RM演演算法提出了一種新的實時排程演演算法(HardReal-timeCommunicationScheduler，HRTCS)。文遠保等[4]針對任務的週期和排程優先順序關係不固定的串流媒體提出了改進的RM演演算法。

截至時間單調排程模型(DeadlineMonotonicSchedulingModel)策略的任務優先順序由任務時限來決定。該排程演演算法要防止任務越過其時限而得不到排程，從而影響系統的實時性。當任務週期和時限相同或者所有同步週期性任務時，DM演演算法都是最佳靜態排程演演算法。

由Hong等提出的基於時間窗的靜態頻寬排程演演算法避免了資料在網路傳輸過程中產生干擾和資料衝突。Hong等還將該排程方法應用於迴圈服務型NCS和CAN網下的NCS中。

劉魯源等鑑於該排程方法只限於排程網路中的週期資料，提出基於同步相和非同步相的時間窗排程演演算法，使非週期資料也可以採用該基於時間窗的靜態排程演演算法。

動態優先順序排程

在動態優先順序排程演演算法中，任務的時間約束關係並沒有完全確定，新任務的到達時間是未知的。下面介紹幾種經典的動態優先順序排程演演算法。

Liu和Layland提出的時限最早的任務優先排程（Earliestdeadlinefirstscheduling），任務優先順序是任務時限與任務執行時刻的差，該演演算法對同步週期任務組是最佳的動態排程演演算法。鑑於EDF是搶佔式排程演演算法，任務間的切換時需要大量開銷。Baker[12]給出了非搶佔士服務方式下EDF演演算法的可排程性條件。張惠娟等[11]提出了一種基於EDF演演算法的優先順序驅動實時排程演演算法，較大程度地克服了EDF演演算法在多處理器系統中的排程缺點。劉懷等[10]提出了基於EDF演演算法的容錯排程演演算法。張奇智等[7]採用非中斷的EDF排程方法來改善週期性資料框的端到端延遲。洪豔偉等[1]提出了分別在簡單模型上和複雜模型上如何判定實時任務的可行性。

最小松弛優先排程(Leastlaxityfirst)和EDF演演算法可看作同型別的排程演演算法，任務優先順序是完成時限和任務執行時刻的差再減去週期任務的執行時間。LLF演演算法儘量避免了長週期任務的頻繁等待、執行，具有較小的抖動性。

最大誤差優先—嘗試一次丟棄(mosterrorfirst-tryoncediscard)是Walsh等[8]人提出的基於線上獲取的網路誘導傳輸誤差和動態分配網路頻寬的排程演演算法。

Otanez等[9]人提出的基於死區的動態排程在確保系統效能的基礎上動態地丟棄一定比率的資料，以減輕網路的負荷。但是當多個獲准存取網路的封包同時競爭網路資源時，該策略不能確定封包傳送的優先順序。

基於業務平滑的動態排程是Kewon等利用業務平滑的技術控制Ethernet網的通訊量，通過在Ethernet網的UDP(TCP/IP)層和MAC層插入定速率業務平滑器和自適應業務平滑器以限定MAC層封包的到達速率，並且保證網路誘導時延的有界性，從而提高網路的服務品質.

Cena等提出的優先順序提升—分散式優先順序排隊排程(PP-DPQ)可以保證實時資料傳輸最大間隔具有確定上界，非實時資料在傳輸中公平地競爭網路資源。

基於時間窗的動態排程（DynamicTimeWindow）是Raja對基於時間窗的靜態排程演演算法進行改進，提出優先順序迴圈服務和動態時間窗的頻寬分配策略。

模糊動態排程是白濤[13]等將模糊控制理論引入到NCS資訊排程中，利用基於IF2THEN規則的模糊邏輯確定資料傳輸的優先順序。

混合排程

Zuberi等針對CAN下網路控制系統，提出混合通訊排程(MTS)策略。在設計排程策略時，考慮到資料實時性要求不同，可以分別採用不同的排程策略，以提高網路資源的可排程性。Tabuada等[27]給出的退火控制任務的事件觸發實時排程是基於有反饋事例的事件觸發排程器，並且給出了它如何保證系統效能的條件。

排程與控制的協同設計

目前關於控制與排程共同設計成為研究熱點受到越來越多的重視，大體可分為開環排程和反饋控制實時排程兩方面。

開環排程

對NCS中各個控制環中資料傳輸節點取樣週期和取樣時刻的排程

Hong基於「視窗」的概念，給出了一種通過排程取樣時間來減少時延的影響並提高網路利用率的排程演演算法，建立了NCS控制系統效能與網路效能間的約束關係。但該演演算法是基於令牌環系統(tokenpassingsystem)和輪詢系統(pollingsystem)的一維物件的排程，系統中資訊型別僅限於週期性資訊。Kim等[16]基於相同思想提出了適用於多維物件的取樣時間排程演演算法。劉魯源等[17]提出了利用剩餘的時間視窗排程非實時資料提高了網路資源利用率的排程演演算法。

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