[发明专利]一种面向TSN交换机的网络配置管理方法

权利要求书

1.一种面向TSN交换机的网络配置管理方法，其特征在于：基于面向新加入TSN交换机完全集中配置管理体系架构，包括以下步骤：

S1：新加入TSN交换机PSW₁加入TSN，向与其相邻连接的TSN交换机通过LLDP协议广播自身设备信息；

S2：相邻连接TSN交换机{NSW₁,NSW₂,NSW₃,……,NSW_i}接收新加入TSN交换机PSW₁广播的信息报文进行分析并更新原有存储的邻居信息表；

S3：CNC周期性的向网络中的TSN交换机发送查询请求报文，访问TSN交换机中存储的邻居信息表，发现新加入TSN交换机PSW₁；

S4：CNC向网络中所有的TSN交换机发送LLDP探测报文完成网络拓扑发现；

S5：TSN交换机响应CNC发送的拓扑探测报文；

S6：CNC根据拓扑管理的方法，建立TSN流在网络中传输调度的模型；

S7：CNC对TSN流进行优先级排序管理；

S8：CNC使用路径选择算法确定网络中TSN流的传输路径；

S9：计算TSN流调度周期；

S10：CNC分配传输时隙，输出TT流传输调度的门控列表；

S11：CNC将计算所得的TSN流的传输路径、调度周期和和门控列表下发到TSN交换机；

所述步骤S6具体包括：根据CNC发现的TSN网络拓扑和CNC通过CUC获取用户输入的TSN流参数，建立TSN网络模型G＝{F_i，E，SW，L}，其中F_i代表在网络中传输调度的TSN流，E代表TSN中的终端设备，SW代表TSN中的TSN交换机设备，包括新加入TSN交换机，L代表TSN设备间的二元通信链路；对于在网络中传输调度的用户输入TSN流，参数信息包括TSN流大小Fs_F、优先级SP_F、传输周期Fc_F、延迟D_F和抖动J_F，因此将TSN流表示为

所述步骤S10具体包括：在TSN中，CNC按照数据帧的传输周期计算得到调度周期，并且将调度周期为不同优先级的TSN流分配传输时隙，保证数据帧的调度传输就在分配的足够长的时隙中完成，门控列表计算方法如下：

S10.1：由数据帧调度周期Sc以及数据帧的传输周期，计算得到数据帧在一个调度周期Sc内可以传输的帧的数量，TT流在调度周期内传输的次数即数据帧调度个数计算的公式为：

S10.2：每一条的TT流在网络中的传输时间即TT流完成一次调度输的帧调度时间通过TT流的大小计算，TT流的帧调度时间计算公式为：

其中，R表示TT流F_i的流量传输速率，表示TT流在TSN交换机中的抖动；

S10.3：对数据帧的传输添加约束条件，在满足所述约束条件下计算出门控列表；设定所有数据流的初始开始时间都为0时刻，根据其经过的路径和传输时延计算其所占用的传输时间；所述约束条件包括：

帧传输约束表示数据帧的传输从门控列表设计的时刻准时开始，且在划分的时隙内有且仅有一条TT流在传输；

调度约束表示每个数据帧的传输不能抢用前面传输的数据帧的时隙；

冲突约束表示当不同的TT流经过不同链路汇聚到同一TSN交换机时，两条TSN流要保证无冲突的进行传输；

TT流F_i在网络中经过某一路径累计的传输延迟为：

TSN流在网络中传输时不同的传输路径汇聚到同一TSN交换机后不冲突的约束条件为：

上述公式表示TT流在经过新加入TSN交换机的传输路径上到达SW₄时传输延迟小于或等于TT流在未经过新加入TSN交换机的传输路径上到达SW₄时传输延迟，其余两个约束条件：

S10.4：CNC为传输路径上传输的TT流划分传输时隙，保证TT流的确定性传输而不会造成网络拥塞等情况，为TT流分配的时隙至少需要保证1个时隙能够完成一条TT流的调度；实际上的时隙分配应该取决于TT流在网络传输的延迟和抖动，公式为：

其中n表示在这一条TSN流前有几条已经完成传输的流，表示TT流F_i的帧调度时间，帧调度时间表示CNC为每条传输路径上的TSN流分配传输时隙，用以保证TSN流的确定性传输，表示TT流F_i的第i条路径的终端站以及TSN交换机设备数量，表示TSN交换机与TSN交换机的二元链路延迟；

S10.5：CNC计算TT流传输调度的帧偏移量，同一条TT流的数据帧的偏移量即是CNC为TT流划分的传输时隙，不同的TT流的数据帧的偏移量即上一数据帧的传输时间FST_i，计算公式为：

其中，n表示TT流F_i的帧个数；

S10.6：CNC计算新加入TSN交换机PSW₁的门控列表，用户输入的TSN流为F_a，F_b，F_m，F_n，CNC为TT流F_a，F_b在网络中选择的传输路径是通过新加入TSN交换机的路径，TT流F_a为最高优先级，因此在TSN交换机中的传输是从初始时刻0开始的，那么新加入TSN交换机PSW₁的门控列表计算如下：

S10.6.1：CNC计算TT流F_a，F_b的队列循环时间即调度周期：

S10.6.2：CNC计算TT流F_a，F_b的传输时隙：

S10.6.3：CNC根据分配的传输时隙计算TT流F_a，F_b的帧偏移量：

OF_a1＝0

……

……

S10.6.4：CNC输出新加入TSN交换机的门控列表；

S10.7：CNC重复步骤S10.6重新计算TT流F_m，F_n传输路径上的TSN交换机的门控列表；

S10.8：当TT流F_a，F_b，F_m，F_n在网络中汇聚时，在汇聚出的TSN交换机优先将TT流F_a，F_b传输完成之后再进行TT流F_m，F_n的传输；将TT流F_a，F_b和TT流F_m，F_n等效为两条TT流F_c，F_d，重复上述步骤S10.6计算输出门控列表。