[發明專利]一種TSN帶寬預留系統、帶寬預留值計算方法及裝置

有效

• 申請號: 202011605031.1
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112714023B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 朱海龍;蘇建忠;謝人超;黃韜
• 申請（專利權）人: 網絡通信與安全紫金山實驗室
• 主分類號: H04L41/0896
• 分類號: H04L41/0896;H04L41/12;H04L45/74;H04L47/72
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發明提供一種TSN帶寬預留系統、帶寬預留值計算方法及裝置，該系統主要包含TSN?SDN控制器用于發現網絡拓撲、接收設備發送的預留請求、計算數據流的轉發路徑和預留帶寬值、下發路由表配置和預留表配置，TSN交換機根據控制器下發的配置項轉發數據流、根據配置使用不同的帶寬轉發對應數據流；該計算方法主要包括首先確定網絡拓撲等相關參數、然后找出流量所有可用的轉發路徑、再根據路徑和流量的時延要求計算每一跳需要預留的帶寬值、最后校驗對應時隙是否有足夠的帶寬值可以預留。該系統和方法能夠有效地保障目標流量的傳輸時延、減小傳輸抖動，能夠在自動駕駛以及其他工業互聯網場景中得到很好地應用。

技術領域

本發明屬于網絡通信技術、車載網絡以及新型工業互聯網領域，具體涉及到一種TSN(Time Sensitive Networking，時延敏感網絡)場景下，周期性具體到時隙的帶寬預留系統。

背景技術

TSN(Time Sensitive Networking，時間敏感網絡)指在IEEE802.1標準框架下，基于特定應用需求制定的一組“子標準”，旨在為以太網協議建立“通用”的時間敏感機制，以確保網絡數據傳輸的時間確定性。TSN位于數據鏈路層，從底層架構中改變了以太網的不確定性，觸發了以太網本身的一次自我迭代。

帶寬預留技術在接入網中很好地應用，其成功解決了接入網的網絡可靠性、用戶體驗度、網絡資源的有效分配等難題。目前存在兩種分配方式：（1）靜態分配，機械式分配帶寬，一旦分配后不再變動，此時的帶寬利用率低，不能滿足多數場景。（2）動態分配，多采用請求/授權機制，克服了靜態分配的缺陷，但不能保證傳輸的時延穩定。

發明內容

針對上述背景技術中存在的問題，本發明旨在提供一種TSN帶寬預留系統，以及具體帶寬值和時隙的計算方法，該系統一種面向車載TSN以及工業互聯網的網絡資源預留方案，采用控制器統一調度的模式，統一分配鏈路資源，滿足關鍵流數據對時延和抖動的要求。

為了實現以上效果，該方案主要包括三個部分：

一是TSN帶寬預留系統，所述帶寬預留系統包含TSN設備、TSN-SDN控制器和TSN交換機；其中，

所述TSN設備用于發送帶寬預留請求、收發流量數據、將數據封裝為TSN協議，并且將帶寬預留請求相關參數發送至TSN-SDN控制器；

所述TSN-SDN控制器用于發現網絡拓撲、接收來自所述TSN設備的帶寬預留請求、調度計算數據流的轉發路徑和預留帶寬值，并將計算后路由表配置和預留表配置信息下發至TSN交換機設備；

所述TSN交換機根據所述TSN-SDN控制器下發的配置項轉發數據流，轉發可根據源目的mac地址或者TCP/IP相關流量特性，根據預留表配置使用不同的帶寬轉發對應數據流。

進一步的，所述TSN-SDN控制器根據設定的要求計算預留帶寬值，所述預留帶寬值在指定時隙生效；所述TSN-SDN控制器按照時隙針對傳輸路徑中的數據流發出端口生成對應的帶寬預留表。

更進一步的，所述TSN交換機加載路由配置表和預留配置表轉發數據流量，根據預留配置表的循環周期遍歷執行配置項，在不同的時隙，針對不同的流量特征，使用對應的帶寬值傳輸流量。

二是TSN-SDN控制器，所述TSN-SDN控制器根據設定的要求計算預留帶寬值，所述預留帶寬值在指定時隙生效；所述TSN-SDN控制器按照時隙，針對傳輸路徑中的數據流發出端口生成對應的帶寬預留表。

進一步的，所述TSN-SDN控制器時隙生效的標準為當前鏈路所有預留帶寬值中，與該預留時隙有時間交集并且同一傳輸方向的預留值之和加上當前預留值小于當前鏈路的帶寬值。

進一步的，所述帶寬預留表內容為設備信息、端口信息、時隙、流量特征、帶寬預留值、循環周期中的一種或多種；