CN110247859A - 一种基于airt-ros节点的数据发送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AIRT‑ROS节点的数据发送方法及装置，方法包括：1)、建立针对AIRT‑ROS节点的数据调度的调度器树；2)、在调度器树中的当前调度器为，除调度器树中位于叶子节点位置的调度器之外的调度器时，判断当前调度器待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送待发送数据流的发送设备的分配带宽；3)、若否，判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送设备的剩余带宽；若是，将待发送数据流发送至当前调度器的上级调度器；若否，将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合当前调度器的剩余带宽。应用本发明实施例，可以提高复杂网络环境中数据流调度效果。

Description

一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法及装置

技术领域

本发明涉及一种数据发送方法及装置，更具体涉及一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法及装置。

背景技术

目前，AIRT-ROS(Artificial Intelligence real-time-Robot OperatingSystem，人工智能实时机器人操作***)节点通常在一个局域网内传输数据，对ROS中节点通信的保障机制主要采用节点的QoS(Quality of Service，服务质量)。该方案的原理是：针对某种类别的数据流，可以为它赋予某个级别的传输优先级，来标识它的相对重要性，并使用设备所提供的各种优先级转发策略、拥塞避免等机制为这些数据流提供特殊的传输服务。配置了QoS的网络环境，增加了网络性能的可预知性，并能够有效地分配网络带宽，更加合理地利用网络资源。

目前，各大厂商利用的主要方法为基于服务质量QoS的扩展，主要是对数据流标识优先级，基于优先级策略转发。

然而，基于QoS的通信保障只能提供基于数据流的优先级。也就是说，基于服务质量QoS扩展的方法适合在局域网等组网拓扑简单的环境中，在跨域拓扑，以及网络拥塞等复杂网络环境中缺乏对数据流的多层级服务质量保证。因此，现有技术中存在复杂网络环境中数据流调度效果不佳的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法及装置，以提高复杂网络环境中数据流调度效果。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明实施例提供了一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，所述方法包括：

1)、建立针对所述AIRT-ROS节点的数据调度的调度器树，其中，所述调度器树中包括若干个的调度器；

2)、在所述调度器树中的当前调度器为，除调度器树中位于叶子节点位置的调度器之外的调度器时，判断所述当前调度器待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送所述待发送数据流的发送设备的分配带宽；

3)、若否，判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽；若是，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤2)，直至将发送设备将待发送数据流发送出去；若否，将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，再将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤2)，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

可选的，在当前调度器位于所述调度器树中的叶子节点位置时，将所接收的待发送数据按照对应的优先级加入到所述当前调度器的发送队列中。

可选的，在所述步骤2)的判断结果为是的情况下，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤2)，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

可选的，所述剩余带宽为最大剩余带宽。

可选的，所述将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，包括：

将待发送数据流的特征信息发送至所述当前调度器的上级调度器，其中，待发送数据流的特征信息包括：数据流的标识信息、数据流中包含的数据量的大小，数据流的优先级信息中的一种或多种。

可选的，在判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽的判断结果为是的情况下，且在待发送数据的优先级为最高优先级时，实时将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器。

可选的，所述将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，包括：

按照待发送数据流中各个数据单元的发送顺序，将超出当前调度器的剩余带宽所对应的数据量的数据单元丢弃。

本发明实施例还提供了一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，所述装置包括：

建立模块，用于建立针对所述AIRT-ROS节点的数据调度的调度器树，其中，所述调度器树中包括若干个的调度器；

判断模块，用于在所述调度器树中的当前调度器为，除调度器树中位于叶子节点位置的调度器之外的调度器时，判断所述当前调度器待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送所述待发送数据流的发送设备的分配带宽；

调度模块，用于在所述判断模块的判断结果为否的情况下，判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽；若是，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块，直至将发送设备将待发送数据流发送出去；若否，将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，再将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

可选的，调度模块，用于：

在当前调度器位于所述调度器树中的叶子节点位置时，将所接收的待发送数据按照对应的优先级加入到所述当前调度器的发送队列中。

可选的，所述装置还包括，发送模块，用于在所述判断模块的判断结果为是的情况下，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

可选的，所述剩余带宽为最大剩余带宽。

可选的，调度模块，还用于：

将待发送数据流的特征信息发送至所述当前调度器的上级调度器，其中，待发送数据流的特征信息包括：数据流的标识信息、数据流中包含的数据量的大小，数据流的优先级信息中的一种或多种。

可选的，调度模块，还用于：

在判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽的判断结果为是的情况下，且在待发送数据的优先级为最高优先级时，实时将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器。

可选的，调度模块，还用于：

按照待发送数据流中各个数据单元的发送顺序，将超出当前调度器的剩余带宽所对应的数据量的数据单元丢弃。

本发明相比现有技术具有以下优点：

应用本发明实施例，根据数据流中每个报文指定的标记，将报文放入对应的队列，调度器树的层级调度将不同信息流进行分组聚类和转发，可以为数据转发过程提供层级调度服务，进而提高了复杂网络环境中数据流调度效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法中建立的调度器树的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明实施例提供了一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法及装置，下面首先就本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法进行介绍。

实施例1

图1为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法的流程示意图，图2为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法的原理示意图，如图1和图2所示，所述方法包括：

S101：建立针对所述AIRT-ROS节点的数据调度的调度器树，其中，所述调度器树中包括若干个的调度器。

可以先为ROS节点组成的网络树，按照网络树中根节点以及中间层次的节点都分别对应一个调度器的原则，生成预设有调度策略的调度器网络，将调度器分别按照根节点、分支节点和叶子节点的层次进行划分。需要说明的是，将处于最底层的每个ROS节点都分别与一个调度队列相对应。

然后，将调度器、调度队列组装成分层次的树状结构，作为ROS节点调度器的关联关系。

图3为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法中建立的调度器树的结构示意图，如图3所示，调度器1、…、调度器n为叶子节点，每一个调度器对一个一个队列，如调度器1对应队列1、调度器2对应队列2、调度器3对应队列3，以此类推。调度器为根节点。通常情况下如果需要更多层次的调度关系，可以在最顶层的根调度器与调度器1之间设置分支节点1，例如分支节点1对应调度器1-调度器5；分支节点2对应调度器6-调度器10、分支节点3对应调度器11-20，以此类推。

位于最底层的叶子节点位置的调度器可以对调度队列进行调度；位于根节点或者分支节点位置的调度器进行调度。每个调度器上配置有分类规则和控制参数。由于调度策略是分层次的树状结构，也就会存在具有嵌套关系的父子节点，父节点是多个子节点的流量汇聚点。这样，子节点上配置的分类规则和控制参数将会对流量进行一次分类和流量管理，父节点上配置的分类规则和控制参数将会对汇聚的流量进行再一次分类和流量管理。

进一步的，可以在当前调度器位于所述调度器树中的叶子节点位置时，将所接收的待发送数据按照对应的优先级加入到所述当前调度器的发送队列中。

例如，调度器1接收到了3个待发送数据流，各个待发送数据流的优先级分别为，待发送数据流1的优先级为高、待发送数据流2的优先级为中、待发送数据流3的优先级为低；则按照高中低的顺序将上述3个待发送数据流加入到调度器1对应的队列1中。

S102：在所述调度器树中的当前调度器为，除调度器树中位于叶子节点位置的调度器之外的调度器时，判断所述当前调度器待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送所述待发送数据流的发送设备的分配带宽。

示例性的，以图3中的根节点调度器为例，判断流量所需带宽是否小于对于该流量的分配带宽，如果流量不小于调度器分配带宽，执行S103步骤。

通常情况下，需要对数据量大大小为10M的待发送数据流进行调度，***允许的发送时间为2s，则该待发送数据流所需的带宽为5M；如果***允许的发送时间为1s，则该待发送数据流所需的带宽为10M。

调度器的分配带宽，即为***为该调度器配置的带宽的大小。

S103：判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽；若是，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤S102，直至将发送设备将待发送数据流发送出去；若否，将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，再将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤S102，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

示例性的，S103步骤可以包括：

A：如判断待发送数据所需的带宽是否小于调度器对应的发送设备的剩余带宽；

B：如果待发送数据所需的带宽小于调度器对应的发送设备的剩余带宽，判断待发送数据流的优先级，如果当前报文优先级最高则优先转发，否则丢弃报文；

C：进一步的，所述剩余带宽为最大剩余带宽。如果待发送数据所需的带宽不小于调度器对应的发送设备的剩余带宽，则丢弃超过最大剩余带宽部分的数据流量。在实际应用中，可以将待发送数据中发送次序靠后的数据包丢弃，直至被丢弃数据包后的待发送数据所需的带宽不超过最大剩余带宽。

为了解决丢弃部分数据导致的数据缺少的技术问题，可以将被丢弃的数据缓存在临时缓存中，在将被丢弃数据包后的待发送数据发送后，将临时缓存中的数据再次发送。

D：然后，在当前调度器存在父节点的情况下，将待发送数据发送至调度器的父节点对应的调度器，由父节点对应的调度器进行调度。

E：将父节点对应的调度器作为当前调度器，然后执行A步骤。

由于AIRT-ROS的多节点通信保障机制是分层次的树状结构，也就会存在具有嵌套关系的父子节点，父节点是多个子节点的流量汇聚点。这样，子节点上配置的分类规则和控制参数将会对流量进行一次分类和流量管理，父节点上配置的分类规则和控制参数将会对汇聚的流量进行再一次分类和流量管理。

在实际应用中，为父节点配置的分类规则和为子节点配置的分类规则可以面向不同的分类需求(如用户、业务、流量类型等)，并且在不同的节点上还可以对分流流量做不同的控制动作，从而实现了对流量进行多层次、多用户、多业务的流量管理。调度器的调度策略可选择多种调度算法，例如可以采用严格SP(Strict Priority，优先级)、WRR(WeightedRound Robin，加权轮询)。

应用本发明图1所示实施例，根据数据流中每个报文指定的标记，将报文放入对应的队列，调度器树的层级调度将不同信息流进行分组聚类和转发，可以为数据转发过程提供层级调度服务，进而提高了复杂网络环境中数据流调度效果。

另外，本发明实施例提供的AIRT-ROS的多节点通信保障机制中每个节点的业务流量进入一个队列参加调度，队列指向上游调度器并参加调度器的调度。与集成服务(Integrated Service)不同，本发明提出的多节点通信保障机制不需要信令，即在一个节点发出报文前，不需要通知节点拓扑中的其它节点。可以在较复杂的网络拓扑中，为网络带宽受限的ROS用户节点提供服务质量保证，满足ROS用户节点不同业务的QoS需求。

最后，本发明算法简单，可以动态的调整和规划流量的服务质量，尤其适用在网络拓扑较复杂的多ROS节点之间的流量控制。

实施例2

本发明实施例2在本发明实施例1的基础上，在步骤S102的判断结果为是的情况下，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述S102，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

应用本发明实施例2，可以将数据逐层发送出去。

实施例3

本发明实施例3与本发明实施例1的区别在于，所述将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，包括：

将待发送数据流的特征信息发送至所述当前调度器的上级调度器，其中，待发送数据流的特征信息包括：数据流的标识信息、数据流中包含的数据量的大小，数据流的优先级信息中的一种或多种。

应用本发明上述实施例，调度器根据待发送数据流的特征信息即可以识别出待发送数据流，因此，无需将待发送的数据流发送至调度器，降低了调度器的工作量，提高了调度效率。

实施例4

本发明实施例4与本发明实施例1的区别在于，在判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽的判断结果为是的情况下，且在待发送数据的优先级为最高优先级时，实时将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器。

应用本发明上述实施例，可以提供针对节点、业务和数据流叠加的优先级区分，从而在保证服务质量和解决拥塞之间取得一个良好的平衡。

实施例5

本发明实施例5与本发明实施例1的区别在于，所述将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，包括：

按照待发送数据流中各个数据单元的发送顺序，将超出当前调度器的剩余带宽所对应的数据量的数据单元丢弃。

示例性的，待发送数据流中包含有10帧数据帧，按照数据帧1、数据帧2、数据帧3、…、数据帧10的顺序进行播放；如果大发送数据流所需的带宽为5M，且要求在1秒内发送出去，按照顺序将数据帧6-10丢弃，将数据帧1-5发送出去。

应用本发明上述实施例，可以避免网络过度拥塞。

与本发明图1所示实施例相对应，本发明实施例还提供了一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置。

实施例6：

图4为本发明实施例提供的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置的结构示意图，如图4所示，所述装置包括：

建立模块401，用于建立针对所述AIRT-ROS节点的数据调度的调度器树，其中，所述调度器树中包括若干个的调度器；

判断模块402，用于在所述调度器树中的当前调度器为，除调度器树中位于叶子节点位置的调度器之外的调度器时，判断所述当前调度器待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送所述待发送数据流的发送设备的分配带宽；

调度模块403，用于在所述判断模块402的判断结果为否的情况下，判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽；若是，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块402，直至将发送设备将待发送数据流发送出去；若否，将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，再将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块402，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

应用本发明图1所示实施例，根据数据流中每个报文指定的标记，将报文放入对应的队列，调度器树的层级调度将不同信息流进行分组聚类和转发，可以为数据转发过程提供层级调度服务，进而提高了复杂网络环境中数据流调度效果。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，调度模块403，用于：

在当前调度器位于所述调度器树中的叶子节点位置时，将所接收的待发送数据按照对应的优先级加入到所述当前调度器的发送队列中。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述装置还包括，发送模块，用于在所述判断模块的判断结果为是的情况下，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述剩余带宽为最大剩余带宽。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，调度模块403，还用于：

将待发送数据流的特征信息发送至所述当前调度器的上级调度器，其中，待发送数据流的特征信息包括：数据流的标识信息、数据流中包含的数据量的大小，数据流的优先级信息中的一种或多种。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，调度模块403，还用于：

在判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽的判断结果为是的情况下，且在待发送数据的优先级为最高优先级时，实时将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，调度模块403，还用于：

按照待发送数据流中各个数据单元的发送顺序，将超出当前调度器的剩余带宽所对应的数据量的数据单元丢弃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，其特征在于，所述方法包括：

1)、建立针对所述AIRT-ROS节点的数据调度的调度器树，其中，所述调度器树中包括若干个的调度器；

2)、在所述调度器树中的当前调度器为，除调度器树中位于叶子节点位置的调度器之外的调度器时，判断所述当前调度器待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送所述待发送数据流的发送设备的分配带宽；

3)、若否，判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽；若是，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤2)，直至将发送设备将待发送数据流发送出去；若否，将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，再将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤2)，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

2.根据权利要求1所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，其特征在于，在当前调度器位于所述调度器树中的叶子节点位置时，将所接收的待发送数据按照对应的优先级加入到所述当前调度器的发送队列中。

3.根据权利要求1所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，其特征在于，在所述步骤2)的判断结果为是的情况下，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并执行所述步骤2)，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

4.根据权利要求1所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，其特征在于，所述剩余带宽为最大剩余带宽。

5.根据权利要求1所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，其特征在于，所述将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，包括：

将待发送数据流的特征信息发送至所述当前调度器的上级调度器，其中，待发送数据流的特征信息包括：数据流的标识信息、数据流中包含的数据量的大小，数据流的优先级信息中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，其特征在于，在判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽的判断结果为是的情况下，且在待发送数据的优先级为最高优先级时，实时将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器。

7.根据权利要求1所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送方法，其特征在于，所述将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，包括：

按照待发送数据流中各个数据单元的发送顺序，将超出当前调度器的剩余带宽所对应的数据量的数据单元丢弃。

8.一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，其特征在于，所述装置包括：

建立模块，用于建立针对所述AIRT-ROS节点的数据调度的调度器树，其中，所述调度器树中包括若干个的调度器；

判断模块，用于在所述调度器树中的当前调度器为，除调度器树中位于叶子节点位置的调度器之外的调度器时，判断所述当前调度器待发送数据流所需的发送带宽是否小于发送所述待发送数据流的发送设备的分配带宽；

调度模块，用于在所述判断模块的判断结果为否的情况下，判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽；若是，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块，直至将发送设备将待发送数据流发送出去；若否，将待发送数据流中的部分数据丢弃，直至符合所述当前调度器的剩余带宽，再将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

9.根据权利要求8所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，其特征在于，调度模块，用于：

在当前调度器位于所述调度器树中的叶子节点位置时，将所接收的待发送数据按照对应的优先级加入到所述当前调度器的发送队列中。

10.根据权利要求8所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，其特征在于，所述装置还包括，发送模块，用于在所述判断模块的判断结果为是的情况下，将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器，将所述上级调度器作为当前调度器，并触发所述判断模块，直至将发送设备将待发送数据流发送出去。

11.根据权利要求8所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，其特征在于，所述剩余带宽为最大剩余带宽。

12.根据权利要求8所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，其特征在于，调度模块，还用于：

将待发送数据流的特征信息发送至所述当前调度器的上级调度器，其中，待发送数据流的特征信息包括：数据流的标识信息、数据流中包含的数据量的大小，数据流的优先级信息中的一种或多种。

13.根据权利要求8所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，其特征在于，调度模块，还用于：

在判断待发送数据流所需的发送带宽是否小于所述发送设备的剩余带宽的判断结果为是的情况下，且在待发送数据的优先级为最高优先级时，实时将待发送数据流发送至所述当前调度器的上级调度器。

14.根据权利要求8所述的一种基于AIRT-ROS节点的数据发送装置，其特征在于，调度模块，还用于：

按照待发送数据流中各个数据单元的发送顺序，将超出当前调度器的剩余带宽所对应的数据量的数据单元丢弃。