[發明專利]一種工業時間敏感網絡數據確定性調度方法

在審

• 申請號: 202010116951.0
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111327540A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 王浩;孫銳;王明存;李育桐
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L12/851
• 分類號: H04L12/851;H04L12/861;H04L12/865;H04L12/875
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種工業時間敏感網絡數據確定性調度方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：在工業時間敏感網絡中，包含TSN管理網絡、多個工業控制設備，多個工業TSN交換機，多個執行器、驅動器以及其他以太網設備；TSN管理網絡為各工業以太網設備發送的數據幀分配優先級；

S2：根據數據幀特征參數定義工業數據特性；

S3：在工業TSN交換機的出端口建立數據調度模型，包括數據幀分配模塊、緩沖隊列以及數據幀調度模塊；所述數據幀分配模塊根據幀特征參數將緩沖隊列分成8個調度隊列，每個隊列用于存儲不同類型數據幀；

S4：數據幀到達數據幀分配模塊后，根據幀特征參數中Pr值的不同，將數據幀分配進入不同的調度隊列；

S5：根據數據幀確定性和實時性要求的不同，對各調度隊列采用不同的整形機制；

S6：數據幀在經過不同的整形機制處理后，進入數據幀調度模塊進行輸出調度。

2.根據權利要求1所述的工業時間敏感網絡數據確定性調度方法，其特征在于：步驟S1中，根據IEEE 802.1Q規定，數據幀可分為8個優先級，依次為優先級0至7，優先級依次遞增。

3.根據權利要求1所述的工業時間敏感網絡數據確定性調度方法，其特征在于：步驟S2中，設數據集M＝{τ₁,τ₂,…,τ_n}表示通過工業TSN交換機傳輸的某混合數據流，對其中任意數據幀,τ-_i.∈M，用一個五元數組(Pr,C_i,T_i,D_i,L_i)表示該數據幀特征參數，其中Pr表示數據幀的優先級，Pr∈[0,7]；C_i表示數據幀的傳輸時間，其大小取決于數據幀的長度與端口的傳輸帶寬；T_i表示數據幀的傳輸周期；D_i表示數據幀的截止時間，在可調度系統中存在約束T_i≥D_i；L_i表示數據幀的長度。

4.根據權利要求1所述的工業時間敏感網絡數據確定性調度方法，其特征在于：在步驟S3中，所述8個調度隊列包括：2個控制數據流工業CDT類數據調度隊列，4個流預留流工業SR類數據調度隊列，具體包括2個SR_A類和2個SR_B類數據調度隊列，還包括2個工業盡力而為流BE類數據調度隊列。

5.根據權利要求4所述的工業時間敏感網絡數據確定性調度方法，其特征在于：在步驟S5中，對于各調度隊列采用不同的整形機制，具體包括：

(1)對于存放CDT類數據幀的調度隊列，在每個調度隊列出端口使用時間感知整形器TAS，并配置相應的調度周期和門控列表；當隊列門打開時，即在調度表中標記為o，則傳輸正在排隊的幀，否則，當隊列門關閉時，即在調度表中標記為C，則會阻止傳輸，除了最后一個正在傳輸的幀繼續傳輸并且在保護帶結束之前完成；

(2)對于存放SR類數據幀的調度隊列，在SR_A和SR_B調度隊列出端口使用基于信用的整形器CBS，根據信用值的大小從SR_A和SR_B隊列中選擇幀進行傳輸：若隊列的信用值大于等于0且不為空，且隊列門打開，則按照先進先出FIFO規則從該隊列取出數據幀傳輸；否則，若隊列的信用值小于0或為空或隊列門關閉，則阻止該隊列的新幀的傳輸，若在傳輸幀期間信用值達到零值，則傳輸不被中斷；

(3)對于存放BE類數據幀的調度隊列，當SR類數據的信用值均小于0且隊列門打開時，數據幀根據嚴格優先級排隊SPQ規則傳輸，且隊列將滿時，隊列管理邏輯會根據算法選擇分組丟棄。