[發明專利]時間敏感網絡中時間觸發流量的路由與調度方法、裝置及可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202211435804.5
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115883438A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 霍承杰;王晉;魏旻;劉暢;徐江珮;周亮;王捷;黃旭煒
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學;國網湖北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H04L45/00
• 分類號: H04L45/00;H04L45/02;H04L45/12
• 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

1.一種時間敏感網絡中時間觸發流量的路由與調度方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：CNC根據鏈路發現協議發現TSN網絡拓撲并抽象為網絡有向圖，利用Q學習算法，將所述網絡有向圖中的每個交換機節點作為狀態，將每個交換機節點的鄰接節點集合作為該交換機節點的動作空間，從而構建出TSN網絡拓撲的二維Q值矩陣并將其初始化；

S2：CNC獲取各個終端設備通過CUC發送的TSN流的信息；

S3：CNC根據獲得的TSN流的信息計算所有TT流中任一兩兩TT流之間發生沖突的沖突系數，并將TT流按照沖突系數之和的大小進行排序；

S4：CNC按照TT流按照沖突系數之和的大小的排序結果，根據任一兩兩TT流之間發生沖突的系數，確定每一TT流的源節點和目的節點，分別作為Q學習模型的初始狀態和目標狀態，利用所述Q學習模型的初始狀態和目標狀態更新二維Q值矩陣；根據各節點的鄰接節點信息，計算網絡中除源節點外其他節點距離目的節點的最短路徑跳數；

S5：CNC基于Q學習的路由算法對TSN網絡中的狀態信息進行轉換，對二維Q值矩陣進行多層次更新，得到當前TT流從源節點到目的節點的最佳決策Q值矩陣；

S6：CNC根據最佳決策Q值矩陣為所有TT流選擇最優轉發路徑；

S7：根據TT流的最優傳輸路徑、時延和無沖突傳輸的情況，確定每一條TT流的最優調度門控列表；

S8：CNC將最優調度門控列表配置到TSN交換機，并將流量起始傳輸時刻和最優調度門控列表通過CUC發送到TSN終端設備，以使TSN終端設備根據最優調度門控列表將業務數據發送至對應TSN交換機。

2.根據權利要求1所述的時間敏感網絡中時間觸發流量的路由與調度方法，其特征在于：步驟S1中，利用Q學習算法構建TSN網絡拓撲的二維Q值矩陣，具體包括：對于互相連接的交換機節點之間Q值為1，非連接的交換機節點之間的Q值為-1，交換機節點與自身的Q值則為0。

3.根據權利要求1所述的時間敏感網絡中時間觸發流量的路由與調度方法，其特征在于：步驟S1中，CNC通過網絡建模方法將TSN網絡拓撲抽象為網絡有向圖G，G＝(V，E)，其中V是節點集合，E是節點之間鏈路e_i的集合；V＝(SW∪ES)，其中SW是TSN交換機的集合，ES是終端設備的集合；鏈路e＝{(v_i,v_j)|v_i,v_j∈V，i≠j且v_i和v_j之間存在連接關系}；每條鏈路(v_i,v_j)存在與其相關聯的狀態，每條鏈路對應的狀態為二元組其中表示鏈路(v_i,v_j)的剩余帶寬，/表示經過該鏈路的TT流的集合。

4.根據權利要求1所述的時間敏感網絡中時間觸發流量的路由與調度方法，其特征在于：步驟S2中，將所有的TSN流的集合記為F，TSN流的參數包括源節點src、目的節點dst、幀的大小si、發送周期p，每個TT流f_i^TT用f_i^TT＝(src,dst,si,p,td_max)來表示，用交換機節點發送幀時所占用的時間長度來衡量幀的大小，TT流到達接收端的時刻與在發送端傳輸開始時刻之間的時間間隔即為端到端時延，td_max為該流能容忍的最大端到端時延；CUC通過用戶配置協議從發送端獲得需要發送的TSN流的信息；對于TSN流集合中所有TT流，CUC獲得其源節點、目的節點、幀的大小、發送周期和能容忍的最大端到端時延，并將連接需求和TSN流信息通過用戶網絡接口UNI發送到CNC。