10、工业无线网络中实时调度算法解析

工业无线网络中实时调度算法解析

1. 调度算法概述

在工业无线网络（IWNs）中，存在时间触发流和事件触发流两种类型。时间触发流的数据包按固定周期生成和发送，其后续数据包的释放时间可根据首个数据包的释放时间确定。而事件触发流的事件发生具有不可预测性，传统的集中式算法在为这类动态数据包生成调度方案时存在困难。

为解决这一问题，提出了一系列调度算法，旨在满足实时性、避免节点冲突以及合理利用资源等约束条件。这些算法不仅要保证数据包能在截止时间前到达目的地，还要确保节点在同一时间槽内最多进行一次传输，并且每个节点的工作模式条目数量不超过上限。

1.1 网络模型

IWNs 由节点集 N 和链路集 L 组成，节点集包含网关 n0 和传感器/执行器设备 ni，网关连接接入点，每个设备配备半双工收发器，无法同时收发。链路集表示网络拓扑，若两节点可直接通信，链路值为 1，否则为 0。

1.2 流集与路由

流集 F 包含时间触发流 Ft 和事件触发流 Fe。时间触发流的数据包按固定周期 pt
i 生成，相对截止时间等于周期；事件触发流的数据包可在任意时间 t 释放，但需在绝对截止时间 t + de
i 内到达目的地。每个流的路由路径从传感器经网关到执行器，包含一定跳数。

1.3 调度协议

调度算法基于时间槽信道跳频（TSCH）MAC 协议，该协议有时间槽（TS）和信道（CH）两个维度。所有节点时间同步，可访问所有信道，调度算法为每次传输分配时间槽和信道。传输过程中需避免节点冲突，即涉及同一节点的两次传输不能安排在同一时间槽。

2. 现有算法问题与新