[发明专利]一种面向实时应用需求的TSN调度方法

摘要

本发明公开了一种面向实时应用需求的TSN调度方法，属于工业无线网络资源分配技术领域。本发明在软件定义网络SDN的基础之上，提出了一种时间敏感的软件定义网络TSSDN，对所有时间触发流和网络拓扑进行全局观察，在TSSDN中引入了调度问题，并提出了一种整数线性规划(ILP)公式，将时隙分配给时间触发的流，并将它们路由，以避免网络队列，同时最大化网络中分配时隙的能量利用率，并计算它们的路由和传输时间表。本发明解决了计算传输时间表的约束优化问题。

主权项

1.一种面向实时应用需求的TSN调度方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：步骤1)设置网络环境参数：在软件定义网络SDN的基础之上，建立一种时间敏感型软件定义网络TSSDN的逻辑集中式体系结构，对基准网络拓扑和时间触发流进行建模，将基准网络拓扑表示为一个有向图G≡(V,E)，其中V是节点集合，V≡(S∪H)，S和H分别是交换机和主机的集合，E≡{(i,j)|i,j∈V且i,j通过网络链路连接}代表一组网络链接的元组；将时间触发流表示为一个元组tsi≡(si,di)，其中si,di∈H，si和di分别是流的源和目的地；可用于支出的时隙集合表示为T≡{0,1,...,tmax}，tmax由网络控制器的基本周期和时隙长度确定；步骤2)设置ILP公式的输入：被调度的时间触发流的集合TS，TS≡{ts_i}；流到网络链路的映射SL，SL≡{f_i,j},如果流i通过链路j传输，f_i,j＝1，否则为0；流到时隙的映射ST，ST≡{t_i,k},如果流i被分配了时隙k，t_i,k＝1，否则为0，假设每分配一个时隙消耗一个单位的能量；设置ILP公式的辅助变量：辅助变量W，表示整个网络架构所能达到的最大能源上限；辅助变量SLT，SLT≡{m_i,j,k},如果流i通过链路j传输且被分配了时隙k，则m_i,j,k＝1，否则为0；辅助变量C＝(|TS|×|E|)+1；步骤3)制定ILP公式目标函数：Maximize步骤4)根据ILP公式制定约束：每个流最多只能分配一个时隙；其中，in(src(i))、out(src(i))分别表示源主机的输入和输出，in(dst(i))、out(dst(i))分别表示目的主机的输入和输出；给定流i的路径从其源主机开始并在其目的地主机处结束；在任何时隙期间，多个流不能同时通过给定的链路进行路由；确保ILP公式为变量提供一致的值，即对于流i、边j和时隙k，只有当变量fi,j和ti,k都是1时，变量mi,j,k才可以是1；步骤5)求解ILP公式，将时隙分配给时间触发的流，并将这些流路由，以避免网络队列，同时最大化网络架构中分配时隙消耗能量的能量利用率。