[發明專利]一種基于信用量整形的AVB網絡多類預定流最壞排隊延遲處理方法

有效

• 申請號: 201710114288.9
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN107070808B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 何鋒;趙琳;李二帥;熊華鋼
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/815
• 分類號: H04L12/815;H04L12/865;H04L12/875
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

本發明公開了一種基于信用量整形的AVB網絡多類預定流最壞排隊延遲處理方法，包括的步驟有：判斷SR_B類流的數據幀在b＝1期數發送時其信用量是否達到下限loCredit_B；計算SR_C類流的數據幀的最壞排隊延遲時間；獲取在n個零界限周期結束時SR_B類流的信用量的最大值；通過分析多類流在AVB網絡中的調度規則，構建SR_C類流最壞情形傳輸模型，為擴展AVB網絡的實時性能，將機載、車載等實時應用中對實時性應用需求不高的信號映射為SR_C類流，并分析和計算SR_C類流的最壞情形排隊延遲。

技術領域

本發明涉及一種應用于交換網絡的消息排隊延遲處理方法，更特別的說，涉及到一種基于信用量整形的AVB網絡多類預定流排隊延遲處理方法。

背景技術

音視頻橋接(Audio/Video Bridging，AVB)網絡是在工業標準以太網基礎上經過適用性改造，采用預定流(Stream Reservation，SR)和信用量整形(CreditBased Shaping，CBS)等機制保障低延遲的音視頻流服務，AVB互連技術已在嵌入式車載網絡(如寶馬系列車型)中得到實際應用。

標準AVB網絡中包含有時間敏感的音視頻預定流和一類盡力傳(Best Effort，BE)流。所述BE流無延遲保證，和傳統以太網流量兼容。時間敏感的音視頻預定流優先級高于以太網盡力傳BE流。為實現不同數據流間的調度，時間敏感的音視頻預定流采用基于信用量的整形方式，BE流采用先進先出的方式，之后按照嚴格優先級排隊(Strict PriorityQueuing，SPQ)轉發規則實現流量的調度輸出。

實時性是網絡的一個重要指標，網絡實時性指的是網絡中的任務處理必須在指定的時間內，也即消息端到端延遲必須在規定的時間內。如車載、機載網絡中的某些消息必須滿足實時性要求，否則可能引發災難性后果。計算最壞時間延遲的目的是確定數據幀經過網絡節點所需要的最大時間，時間延遲反映交換網絡執行轉發操作的速度以及對待轉發隊列的處理情況。根據網絡演算理論：采用到達曲線約束網絡節點流量累積輸入量，采用服務曲線描述網絡節點多路復用排隊服務能力，到達曲線與服務曲線之間的最大水平偏移為端到端最壞延遲。由于流量的突發度和持續速率是確定的，到達曲線容易獲得。而確定服務曲線的關鍵是獲得流量的排隊延遲，一旦確定了流量的排隊延遲就能確定其服務曲線，從而結合到達曲線獲得流量端到端延遲。

網絡中每個元件的輸出端口能夠支持多達八個流量類的傳輸，AVB目前在嵌入式車載組網中引發廣泛關注。車載應用涉及安全域，輔助駕駛域，娛樂域，軟件更新診斷域等，車載網絡中存在大量的控制信號、音頻信號、視頻信號和診斷信號等，僅定義時間敏感的音視頻預定流(SR_A類流和SR_B類流)不能滿足多種不同定時需求信號的傳輸，勢必會造成浪費，并且不利于構建大規模工業化組網。

發明內容

為了便于構建基于以太網的大規模工業化交換網絡，承載不同定時需求消息的傳輸，本發明將AVB網絡中時間敏感的音視頻預定流由兩類(SR_A類流、SR_B類流)擴展為多類(SR_A類流、SR_B類流、SR_C類流)，分析多類流在AVB網絡中的調度規則，構建SR_C類流最壞情形傳輸模型并為優化網絡實時性能，針對交換網絡中的消息排隊，提出了一種基于CBS整形的AVB網絡多類預定流最壞排隊延遲處理方法。本發明的目的是為了擴展AVB網絡的實時性能，將機載、車載等實時應用中對實時性應用需求不高的信號映射為SR_C類流，并分析和計算SR_C類流的最壞情形排隊延遲。

本發明是一種基于信用量整形的AVB網絡多類預定流最壞排隊延遲處理方法，特別是針對AVB網絡中的SR_C類流進行的最壞排隊延遲處理，其特征在于：

步驟一，判斷SR_B類流的數據幀在b＝1期數發送時其信用量是否達到下限loCredit_B；

步驟101：計算SR_A類流的信用量在a＝1期數從開始上升至0的時間