[發(fā)明專(zhuān)利]基于TSN的自適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)隙窗口和帶寬共享的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010877964.X
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112003791A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅志勇;黃典典;王耀;何禹辰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/801
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/801;H04L12/851;H04L12/863;H04L29/08
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

1.一種基于TSN的自適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)隙窗口和帶寬共享的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其特征在于，在傳統(tǒng)的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間感知整形器TAS基礎(chǔ)上，加入自適應(yīng)帶寬共享ABS機(jī)制和動(dòng)態(tài)自適應(yīng)時(shí)隙開(kāi)窗ASW機(jī)制，具體包括以下步驟：

1)首先網(wǎng)絡(luò)中不同類(lèi)型的流量按照既定的流量類(lèi)分類(lèi)，按照FIFO的原則放入對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中，當(dāng)信道空閑，存在排隊(duì)待發(fā)送的幀；

2)檢查對(duì)應(yīng)的門(mén)，如果對(duì)應(yīng)的門(mén)是關(guān)閉的，等待對(duì)應(yīng)的門(mén)開(kāi)啟；如果對(duì)應(yīng)的門(mén)是開(kāi)啟狀態(tài)，進(jìn)入下一步；

3)檢查對(duì)應(yīng)的時(shí)隙窗口，如滿(mǎn)足傳輸條件則準(zhǔn)備傳輸；

4)如果傳輸?shù)男诺揽臻e，順利發(fā)送數(shù)據(jù)；

5)當(dāng)傳輸?shù)男诺婪泵Γ到y(tǒng)激活自適應(yīng)帶寬共享ABS機(jī)制和動(dòng)態(tài)自適應(yīng)時(shí)隙開(kāi)窗ASW機(jī)制；

6)當(dāng)系統(tǒng)的QoS在正常范圍中時(shí)，系統(tǒng)無(wú)需更改傳輸結(jié)構(gòu)，當(dāng)QoS接近閾值，即延遲接近ST_High時(shí)系統(tǒng)按需調(diào)整對(duì)應(yīng)的門(mén)控條目。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于TSN的自適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)隙窗口和帶寬共享的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其特征在于，所述步驟3)的傳輸條件為：當(dāng)滿(mǎn)足以下條件時(shí)隊(duì)列中的流量就可以進(jìn)行傳輸：

1)隊(duì)列中包含的幀準(zhǔn)備好傳輸

2)隊(duì)列的門(mén)是打開(kāi)的

3)更高優(yōu)先級(jí)的流量類(lèi)隊(duì)列(有打開(kāi)的門(mén))沒(méi)有幀傳輸(對(duì)BE流量而言)

4)隊(duì)列中的傳輸?shù)膸诮o定的時(shí)隙窗口內(nèi)能完成傳輸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于TSN的自適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)隙窗口和帶寬共享的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其特征在于，所述自適應(yīng)帶寬共享ABS機(jī)制具體為：如果給定的傳輸機(jī)會(huì)不被使用，則為了實(shí)現(xiàn)高鏈路利用率，為阻塞的隊(duì)列提供ST或BE時(shí)隙的自適應(yīng)帶寬共享，也就是說(shuō)ABS臨時(shí)共享當(dāng)前時(shí)隙時(shí)間的帶寬，預(yù)留給BE的傳輸機(jī)會(huì)(由于BE時(shí)隙窗口)可以暫時(shí)與ST流量共享；當(dāng)時(shí)隙窗口設(shè)置為BE或ST時(shí)，如果保留的隊(duì)列(BE或ST)為空，則可以選擇非空(ST或BE)等待隊(duì)列進(jìn)行傳輸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于TSN的自適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)隙窗口和帶寬共享的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)自適應(yīng)時(shí)隙開(kāi)窗ASW機(jī)制具體為：該機(jī)制根據(jù)運(yùn)行時(shí)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)量將BE(best-effort盡力而為流量)門(mén)控比轉(zhuǎn)換為ST(Sensitive-time時(shí)間敏感流量)門(mén)控比，或ST門(mén)控比轉(zhuǎn)換為BE門(mén)控比，這種自適應(yīng)方法能夠在暫時(shí)犧牲BE QoS的基礎(chǔ)上處理ST流量的突發(fā)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)TAS機(jī)制的ASW修改，將接收端運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)信息反饋給上游交換機(jī)，上游交換機(jī)根據(jù)特定流量類(lèi)的預(yù)定義延遲閾值決定是否需要擴(kuò)展或減少時(shí)隙窗口；如果當(dāng)前運(yùn)行時(shí)延接近閾值，那么將會(huì)擴(kuò)展出現(xiàn)問(wèn)題的流量類(lèi)的時(shí)隙，反之亦然。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于TSN的自適應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)隙窗口和帶寬共享的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其特征在于，傳統(tǒng)的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間感知整形器TAS具體包括：采用基于同步調(diào)度的方法調(diào)度TSN流量類(lèi)，即IEEE802.1Qbv門(mén)控調(diào)度，時(shí)間感知隊(duì)列通過(guò)時(shí)間感知整形器TAS使TSN交換機(jī)能夠來(lái)控制隊(duì)列流量；

TAS主要考慮兩種流量類(lèi)型：高優(yōu)先級(jí)的ST和低優(yōu)先級(jí)的BE；ST在交換機(jī)中的ST隊(duì)列中緩存，BE在交換機(jī)中的BE隊(duì)列中緩存；TAS按照流量類(lèi)實(shí)現(xiàn)幀優(yōu)先級(jí)的隔離：TAS將傳輸機(jī)會(huì)進(jìn)行劃分以確保滿(mǎn)足ST的服務(wù)質(zhì)量QoS的限定，并保護(hù)ST不受任何交叉流量的干擾；

TAS交換機(jī)根據(jù)有多個(gè)GCEs門(mén)控制條目組成的循環(huán)GCL(門(mén)控制列表？每一個(gè)隊(duì)列都有一個(gè)門(mén)控GCEs，而一個(gè)交換機(jī)中所有的門(mén)控合稱(chēng)為GCL門(mén)控制列表)切換門(mén)的狀態(tài)為開(kāi)/關(guān)，決定何時(shí)打開(kāi)隊(duì)列門(mén)傳輸流量；當(dāng)對(duì)應(yīng)的隊(duì)列門(mén)狀態(tài)打開(kāi)時(shí)，檢查時(shí)隙窗口，如果當(dāng)前正在空閑輸出通道上等待傳輸?shù)腟T包的總傳輸時(shí)間小于到BE時(shí)隙時(shí)間開(kāi)始的持續(xù)時(shí)間，那么將發(fā)送ST包，否則ST包將會(huì)被調(diào)度到下一個(gè)GCL周期；因此如果ST包到達(dá)BE時(shí)隙的開(kāi)頭，那么它至少要等到下一個(gè)ST時(shí)隙的開(kāi)頭，同理BE包也是如此。