[發(fā)明專利]一種用于TSN網(wǎng)絡的多特征流接入方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011201252.2
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112019392B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 張磊;吳少勇;王延松
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/801
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種用于TSN網(wǎng)絡的多特征流接入方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：同步用戶主機和網(wǎng)絡設備；

步驟二：TSN網(wǎng)絡中的CUC功能單元收集用戶主機的需求；TSN網(wǎng)絡中共有R個時間敏感流和S個帶寬保證流，對第i個時間敏感流，用戶主機提供發(fā)送周期T_i，每個周期內(nèi)發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量為B_i字節(jié)；對第j個帶寬保證流，用戶主機提供需要預留的帶寬W_j，W_j＜1；

步驟三：所述CUC功能單元收集到用戶主機需求后，反饋給CNC功能單元，CNC功能單元根據(jù)TSN網(wǎng)絡的信息和CUC功能單元提供的用戶主機的需求，根據(jù)約束條件計算每個用戶主機的調(diào)度信息，所述TSN網(wǎng)絡信息包括CQF交換機的隊列長度Q和交換機端口的帶寬BandWidth，所述調(diào)度信息包括時間敏感流的發(fā)送起始時間Start_i和帶寬保證流每個時間槽內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量G_j，t；

步驟四：CNC功能單元通過CUC功能單元將調(diào)度信息傳遞給對應的用戶主機，對于時間敏感流，傳遞時間敏感流的發(fā)送起始時間Start_i，對于帶寬保證流，傳遞每個時間槽內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量G_j，t、時間槽長度d和調(diào)度周期T_max；所述用戶主機拿到調(diào)度信息后，進行數(shù)據(jù)發(fā)送，發(fā)送的數(shù)據(jù)包括：時間敏感流、帶寬保證流和盡力轉(zhuǎn)發(fā)流；對于時間敏感流，在離當前最近的一個時間點Start_i+A*T，啟動數(shù)據(jù)發(fā)送，T＝T_max*d，T為調(diào)度周期，A為系數(shù)且為整數(shù)，并將所述時間敏感流優(yōu)先級映射為7；對于帶寬保證流采用改進的CBS算法來實現(xiàn)，并將帶寬保證流的優(yōu)先級映射為5；對于盡力轉(zhuǎn)發(fā)流的優(yōu)先級映射小于5；

所述改進的CBS算法的具體方法包括如下步驟：

(a)數(shù)據(jù)發(fā)送的隊列中存在著Frame0，F(xiàn)rame1，F(xiàn)rame2，…，F(xiàn)rame_K+1個帶寬保證流對應的幀，但是時間敏感流對應的幀、盡力轉(zhuǎn)發(fā)流對應的幀正在發(fā)送，或者優(yōu)先級更高的時間敏感流需要發(fā)送，使得Frame0，F(xiàn)rame1，F(xiàn)rame2，…，F(xiàn)rame_K+1個帶寬保證流對應的幀得不到發(fā)送，此時信用值不斷增加，所述信用值的上限是IEEE802.1Qav規(guī)定的hiCredit，

hiCredit＝maxInterferenceSize×(idleSlope/portTransmitRate)，

其中，maxInterferenceSize表示端口能夠發(fā)送的最大幀長度，idleSlope表示信用值增長的斜率，portTransmitRate表示端口的發(fā)送速率；

(b)待時間敏感流對應的幀、盡力轉(zhuǎn)發(fā)流對應的幀發(fā)送完畢，或者優(yōu)先級更高的時間敏感流發(fā)送完畢，F(xiàn)rame0，F(xiàn)rame1，F(xiàn)rame2，…，F(xiàn)rame_K+1個帶寬保證流對應的幀得到發(fā)送的機會，F(xiàn)rame0發(fā)送，信用值不斷下降，直到Frame0發(fā)送完成；

(c)如果信用值仍然大于0，但是此時間槽內(nèi)剩余的用來傳輸帶寬保證流的字節(jié)數(shù)小于Frame1的大小，F(xiàn)rame1得不到發(fā)送，信用值不斷增加；在第t個時間槽內(nèi)，F(xiàn)rame_K+1能夠得到發(fā)送需要的條件除了IEEE802.1Qav定義的信用值必須大于0，還需要滿足：

G_j，t是來自于CNC功能單元的第j個帶寬保證流能夠在第t個時間槽發(fā)送的總數(shù)據(jù)量，表示第j個帶寬保證流已經(jīng)發(fā)送的帶寬保證流的總數(shù)據(jù)量，即Frame0到Frame_K的總大小，Size_j，K+1表示Frame_K+1的幀大小；

(d)一個新的時間槽開始，周期內(nèi)的信用值大于0，而且分配的G_j，t+1大于0，F(xiàn)rame1得到發(fā)送，信用值減小；

(e)信用值仍然大于0，時間槽內(nèi)剩余的用來傳輸帶寬保證流的字節(jié)數(shù)大于Frame2的大小，F(xiàn)rame2繼續(xù)傳輸，信用值不斷減小；

(f)將隊列里的幀發(fā)送完畢以后，如果沒有新來的帶寬保證流數(shù)據(jù)，信用值回到0；如果還有幀沒有得到發(fā)送，繼續(xù)重復上述步驟(a)-(e)來發(fā)送。