[發明專利]一種異步終端的傳輸確定性接入方法

有效

• 申請號: 202110583698.4
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113300798B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 李宗輝
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 劉源

本發明提供的一種異步終端的傳輸確定性接入方法，包含兩個機制，一是異步轉同步機制，二是時延適配機制，具體包括第一臺交換機接收到報文后駐留到最近的發送時間點再發送出去，報文在同步域內根據TSN的時間觸發傳輸機制傳輸到邊緣交換機，邊緣交換機將報文再保持一段時間后再發送到接收終端，該延時發送的時間等于數據流的發送周期與所述報文駐留時間的差值，以消除端到端時延的不確定因素。本發明提供的方法，解決了異步終端的數據流在TSN網絡中傳輸時引起的一個調度周期的時延抖動問題，使不參與時間同步的異步終端獲得確定性的端到端時延。

技術領域

本發明涉及計算機網絡的確定性實時傳輸技術領域，尤其涉及一種異步終端的傳輸確定性接入方法。

背景技術

時間敏感網絡(Time-Sensitive Networking，簡稱TSN)由IEEE 802.1TSN Group在2012年提出并標準化，業已成為工業互聯網基礎設施轉型升級的重要研究方向，被學術界和工業界廣泛接受。TSN引入時間觸發的傳輸機制(Time-triggered Transmission)調度數據流從發送終端到接收終端沿路由路徑上每臺設備中的發送時間點，如圖1所示，數據流f_i在每臺設備(包括交換機和終端)中都有發送時間點，比如f_i在發送終端v₀中的發送時間點為端到端的時延可以表示為最后一級交換機的發送時間點減去發送終端的發送時間再加上最后一級交換機到接收終端的鏈路時延即：

數據流傳輸的確定性依賴于發送時間點的準確性即時間同步的精度。因此，TSN的確定性傳輸要求全網建立時間同步。

但是在實際應用中，網絡設備的提供商(即TSN交換機制造廠商)與終端設備的提供商通常不是同一家；而且同一個應用如列車通信網絡、汽車車載網絡等，終端設備的提供商繁多，盡管TSN已經標準化了時間同步協議802.1AS，但是由于成本、系統改造等問題，很多終端設備并不支持802.1AS，這些終端設備接入TSN呈現出異步性即終端設備的異步接入。由于它們沒有參與時間同步，無法按照同步的精確發送時間點來發送數據流，導致數據流到達第一臺交換機時可能錯過它的發送時間點，這時需要等待直到下一個發送時間點才能發送，從而引起多達一個調度周期的時延抖動，嚴重損壞了TSN傳輸的確定性，這也成為制約TSN在工業界應用推廣的關鍵因素之一。

發明內容

本發明的實施例提供了一種異步終端的傳輸確定性接入方法，用于解決現有技術中存在的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種異步終端的傳輸確定性接入方法，包括：

S1同步域的第一臺交換機收到發送終端發出的數據流的報文，并記錄報文到達時間；

S2同步域的第一臺交換機駐留該報文至最近的發送時間點，記錄報文發送時間；同步域的第一臺交換機通過報文發送時間減去報文到達時間獲得報文在第一臺交換機的駐留時間，并在報文中寫入該報文在第一臺交換機的駐留時間，然后發出具有報文在第一臺交換機的駐留時間的報文；

S3同步域根據TSN的時間觸發傳輸機制在同步域內進行報文確定性傳輸，直至報文到達同步域的邊緣交換機；

S4同步域的邊緣交換機向接收終端進行報文延時發送，該延時發送的時間等于數據流的發送周期與報文駐留時間的差值。

優選地，步驟S1包括：

S11同步域的第一臺交換機v₁接收到數據流f_i的第s個報文；

S12同步域的第一臺交換機v₁通過設置時間戳記錄報文到達時間t_arrival。

優選地，步驟S2包括：