[发明专利]时间敏感网络时间触发流的端到端低时延调度方法

说明书

本发明涉及一种时间敏感网络时间触发流的端到端低时延调度方法，属于工业互联网领域，包括以下步骤：S1：获取交换机所有TT流的信息，按照优先级大小为所有TT流从源节点到目的节点所经过的所有链路进行时隙分配；S2：通过局部时隙搜索减少TT流的端到端延迟；S3：根据优化后的时隙占用表，尽可能的减少时间感知整形器数量，减少开门次数，生成对应的门控列表。本发明减少了TT流的端到端时延，也减少了时间感知整形器的数量。

技术领域

本发明属于工业互联网领域，涉及一种时间敏感网络时间触发流的端到端低时延调度方法。

背景技术

时间敏感网络(TSN)是一套改善当前以太网实时性能的标准，包含了IEEE 802.1标准化组织TSN任务组中定义的一系列标准。由于最近对工业系统功能的需求的增加，工业系统中的数据通信面临着许多挑战，例如自动驾驶汽车和智能化工厂，许多复杂的智能传感器和摄像头被广泛应用，这需要大量的通信带宽，同时满足它们的定时要求伴随着高数据高交换量，需要保证通信的确定性传输。这对此类系统的数据通信设计施加了进一步的压力。时间敏感网络主要通过确定性流调度(IEEE802.1Qbv)、增强时间同步(IEEE802.1AS)等来应对这些最近对工业系统功能的需求增加的挑战。

虽然IEEE 802.1Qbv提出了在TSN中通信调度信息的机制，但是设计使用者需提出一个门控列表。在时间敏感网络中，作为调度决策者可以优化的时延部分主要在于交换机部分。如图1所示，在时间敏感网络中时间触发流从源节点到目的节点延为D_ETE由发送时延传播时延处理时延和排队时延四部分组成，即：

在局域网中，传输长度一般较小，与电磁波在信道上的传播速率相比，传播时延可以忽略不计；发生在交换机内部的时延有：发送时延处理时延排队时延其中发送时延与报文长度大小和交换机端口的发送速度有关，即：

处理时延与交换机的性能相关，一般情况下视为定值；

排队时延是由数据帧在交换机的排队缓存队列等待产生的时延，如图2所示；在两个帧在同一时刻到达交换机后，必然会导致一个帧先发一个帧后发的情况，此时后发的那个帧就会产生排队时延。目前的现有技术无法最大程度减少该排队时延。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种时间敏感网络时间触发流的端到端低时延调度方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种时间敏感网络时间触发流的端到端低时延调度方法，包括以下步骤：

S1：获取交换机所有TT流的信息，按照优先级大小为所有TT流从源节点到目的节点所经过的所有链路进行时隙分配；

S2：通过局部时隙搜索减少TT流的端到端延迟；

S3：根据优化后的时隙占用表，尽可能的减少时间感知整形器数量，减少开门次数，生成对应的门控列表。

进一步，步骤S1具体包括：

S11：读取并收集网络中所有TT流的信息，包括TT流的周期、报文大小和优先级信息；

S12：将所有TT流按照优先级从高到低排序，计算出TT流的综合调度周期T_A，并计算出每条TT流相对于综合调度周期T_A的传输帧个数N_i，以及计算时隙传输基本单元Slot；

S13：选择第一条TT流并将该TT流按照路径选择第一条链路判断此链路从节点m到节点n的链路的第i个时隙占用变量是否等于1，若不等于1则占用下传输所需要的时隙并将置为1；如果当前时隙则代表当前时隙被占用，跳过当前时隙，选择下一个时隙并重复步骤S13；