用于时间敏感网络的流预留方法、系统和计算机设备技术方案

本发明专利技术提供了一种用于时间敏感网络的流预留方法、系统和计算机设备。其中流预留方法包括，网桥根据发端声明报文获取发送终端申请的第一预留带宽信息，并将根据所述第一预留带宽信息得到的预留声明报文转发给若干个接收终端；和/或所述网桥根据接收终端的收端声明报文获取第二预留带宽信息，并将根据所述第二预留带宽信息得到的反馈声明报文转发给若干个所述发送终端。网桥根据发送终端发送的TSN流的相关信息以及端口可获得的传输资源，进行带宽资源调度以及流预留操作，无论在带宽紧缺还是充裕的条件下，均可以充分利用网桥的带宽资源，在避免碰撞且保障TSN流传输性能的同时，提高网桥带宽利用率及其服务效率。

【技术实现步骤摘要】
用于时间敏感网络的流预留方法、系统和计算机设备
本专利技术属于无线通信资源调度
，尤其涉及一种用于时间敏感网络的流预留方法、系统和计算机设备。
技术介绍
近年来，移动通信及物联网的蓬勃发展带来了许多新的应用，如智能制造、智能驾驶等。这些应用在信息传输的低时延、确定性等方面都有着更高的要求。然而，现阶段大部分的工业自动化以及汽车上的通信解决方案都是基于传统以太网实现的，而以太网原本用于处理纯粹的静态非实时数据和保证其可靠性，至于顺序和包延迟等并非作为重要的考虑因素。尽管传统二层网络已经引入了优先级(Priority)机制，三层网络也已内置了服务质量(QoS)机制，但由于多媒体实时流量与普通异步TCP流量存在着资源竞争，导致了过多的时延(Delay)和抖动(Jitter)，使得传统的以太网无法从根本上满足语音、多媒体及其它动态内容等在工业自动化控制、无人驾驶等应用中对实时数据的传输需要。因而，电气与电子工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicEngineers,IEEE)成立了时延敏感网络(Time-SensitiveNetworking,TSN)工作小组，针对TSN信息传输制定了一系列标准协议，以实现信息的高可靠、低时延的确定性传输，得到了智能工业、智能驾驶、蜂窝通信等相关行业的广泛关注。其中，IEEE802.1QAT(IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--MediaAccessControl(MAC)BridgesandVirtualBridgedLocalAreaNetworks,"inIEEEStd802.1Q-2011,vol.,no.,pp.1-1365,31Aug.2011)协议通过在传输通道上传输及注册TSN流的属性来预留流传输所需的带宽，IEEE802.1QAV协议中的终端与网桥根据此预留带宽来调度流的转发与排队，从而保障流的确定性传输。然而，该协议仅给出流所占用最小带宽计算，不同类别业务所占用的带宽多少并不在协议设计范围内，带宽预留未考虑频带利用率。基于上述流预留协议，就现有技术中常见的三种流预留方案分别说明如下：第一种：进入国家日为2010年02月11日，授权公告日为2013年02月13日，申请号为CN200880103143.8，专利技术名称为“用于桥接网络中的流预留的方法、节点和系统”的专利技术专利，公开了一种用于桥接网络的流预留方法以及对应的节点和系统，通过发送终端发送声明，对发送的流感兴趣的接收终端将对该流进行注册，且接收终端根据网络中可获得带宽情况进行属性声明，完成端到端的带宽预留。第二种：公开日为2014年03月25日，公开号为KR20140036343A，专利技术名称为“EnhancedStreamReservationProtocolForAudioVideoNetworks”的韩国专利技术专利，公开了一种音频视频网络的增强型流预留方法，传输设备也是在开始时将数据流传输到接收设备之前先发送一个传输声明，然后等待接收设备返回的声明信息。传输端口通过声明信息，并检查输出端口上的带宽可用性以确保流预留的有效性。第三种：于2019年公开，名称为“ATime-SensitiveStreamsManagementMethodbasedonIEEE802.1QatSRPforIndustrialInternet”(Y.Li,Y.Ma,Z.Yin,A.GuandS.Sun,20191stInternationalConferenceonIndustrialArtificialIntelligence(IAI),Shenyang,China,2019,pp.1-5.)的文献以及公开日为2018年08月03日，申请号为CN201810228905.2，专利技术名称为“用于时延敏感网络的防碰撞流预留带宽系统及其方法”的中国专利技术专利，公开了一种用于TSN的流预留系统及方法，可以在至少两个接收设备需要发送流时，网桥可以为不同的数据流确定出带宽预留申请的优先级顺序，进行带宽预留，并且将具有相同发送端的接收设备声明进行合并，从而提高带宽预留效率。根据上述描述可知，前两种流预留的方法均存在以下缺陷：流预留一次只能进行一个流的注册，效率低。第三种流预留的方法，未考虑流预留与可获取网络资源的关系，在带宽有所剩余但不够TSN流所要求带宽时，没有对这些剩余带宽进行调度；在带宽大于TSN流所要求带宽时，也没有进一步提高流传输速率来提高带宽利用率。由此，导致流预留量仅为TSN流需求的最小需求带宽，不能充分利用网络带宽资源，降低了网络利用率。因此，如何提供一种用于时间敏感网络的流预留方案，以提高带宽利用率及网络效率日益成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。需要说明的是，公开于该专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种用于时间敏感网络的流预留方法、系统和计算机设备，用于解决现有技术中不能充分利用网络带宽资源的问题。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种用于时间敏感网络的流预留方法，包括，网桥根据发端声明报文获取发送终端申请的第一预留带宽信息，并将根据所述第一预留带宽信息得到的预留声明报文转发给若干个接收终端；和/或所述网桥根据接收终端的收端声明报文获取第二预留带宽信息，并将根据所述第二预留带宽信息得到的反馈声明报文转发给若干个所述发送终端。可选地，所述网桥根据发端声明报文获取发送终端申请的第一预留带宽信息，并将根据所述第一预留带宽信息得到的预留声明报文转发给若干个接收终端的方法，包括以下步骤，S1：接收所述发送终端发送的发端声明报文；S2：从所述发端声明报文中，提取所述发送终端要注册的时间敏感流的发端注册信息；S3：根据所述发端注册信息，得到所述时间敏感流的需求带宽信息和流业务类别；并根据所述流业务类别以及网桥带宽信息，得到第一预留带宽信息；S4：根据所述需求带宽信息和所述第一预留带宽信息，得到所述时间敏感流的预留声明状态；并使用所述第一预留带宽信息和所述预留声明状态更新所述发端声明报文，得到预留声明报文；S5：将所述预留声明报文转发给若干个接收终端。可选地，所述发端注册信息包括流编号、流业务类别、数据帧大小以及在预设测量时间间隔内传输的最大帧数。可选地，述需求带宽信息包括需求带宽值；步骤S3中，所述根据所述发端注册信息，得到所述时间敏感流的需求带宽信息的方法，包括，根据所述数据帧大小、所述预设测量时间间隔内传输的最大帧数以及所述数据帧的帧头大小，得到所述时间敏感流的需求带宽值。可选地，所述时间敏感流的需求带宽值由数据帧总大小与单位时间内传输的数据帧的个数求积得到；其中，所述数据帧总大小由所述数据帧大小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，包括，网桥根据发端声明报文获取发送终端申请的第一预留带宽信息，并将根据所述第一预留带宽信息得到的预留声明报文转发给若干个接收终端；/n和/或/n所述网桥根据所述接收终端的收端声明报文获取第二预留带宽信息，并将根据所述第二预留带宽信息得到的反馈声明报文转发给若干个所述发送终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，包括，网桥根据发端声明报文获取发送终端申请的第一预留带宽信息，并将根据所述第一预留带宽信息得到的预留声明报文转发给若干个接收终端；
和/或
所述网桥根据所述接收终端的收端声明报文获取第二预留带宽信息，并将根据所述第二预留带宽信息得到的反馈声明报文转发给若干个所述发送终端。


2.根据权利要求1所述的用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，所述网桥根据发端声明报文获取发送终端申请的第一预留带宽信息，并将根据所述第一预留带宽信息得到的预留声明报文转发给若干个接收终端的方法，包括以下步骤，
S1：接收所述发送终端发送的发端声明报文；
S2：从所述发端声明报文中，提取所述发送终端要注册的时间敏感流的发端注册信息；
S3：根据所述发端注册信息，得到所述时间敏感流的需求带宽信息和流业务类别；并根据所述流业务类别以及网桥带宽信息，得到第一预留带宽信息；
S4：根据所述需求带宽信息和所述第一预留带宽信息，得到所述时间敏感流的预留声明状态；
并使用所述第一预留带宽信息和所述预留声明状态更新所述发端声明报文，得到预留声明报文；
S5：将所述预留声明报文转发给若干个接收终端。


3.根据权利要求2所述的时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，所述发端注册信息包括流编号、流业务类别、数据帧大小以及在预设测量时间间隔内传输的最大帧数。


4.根据权利要求3所述的时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，所述需求带宽信息包括需求带宽值；
步骤S3中，所述根据所述发端注册信息，得到所述时间敏感流的需求带宽信息的方法，包括，
根据所述数据帧大小、所述预设测量时间间隔内传输的最大帧数以及所述数据帧的帧头大小，得到所述时间敏感流的需求带宽值。


5.根据权利要求4所述的用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，所述时间敏感流的需求带宽值由数据帧总大小与单位时间内传输的数据帧的个数求积得到；
其中，所述数据帧总大小由所述数据帧大小与所述数据帧的帧头大小求和得到；所述单位时间内传输的数据帧的个数由所述预设测量时间间隔内传输的最大帧数与所述预设时间间隔求商得到。


6.根据权利要求3所述的用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，所述网桥带宽信息包括网桥各个流业务类别可分配的带宽百分比以及所述时间敏感流传输路径上的网桥带宽总量，所述第一预留带宽信息包括第一预留带宽值；
步骤S3中，所述根据所述流业务类别以及网桥带宽信息，得到第一预留带宽信息的方法，包括以下步骤，
根据所述流业务类别，得到所述网桥为所述时间敏感流可预留的带宽百分比总量；其中，所述带宽百分比总量包括由所述流业务类别可分配的带宽百分比以及其他流业务类别可分配的带宽百分比求和得到；
根据所述时间敏感流传输路径上的网桥带宽总量和所述可预留带宽百分比总量，得到所述第一预留带宽值。


7.根据权利要求6所述的用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，所述第一预留带宽信息还包括可预留带宽系数，所述可预留带宽系数由所述第一预留带宽值和所述需求带宽值计算得到。


8.根据权利要求7所述的用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，步骤S4中，所述根据所述需求带宽信息和所述第一预留带宽信息，得到所述时间敏感流的预留声明状态的方法，包括，
比较所述需求带宽值和所述第一预留带宽值的大小，若所述需求带宽值大于所述第一预留带宽值，则所述预留声明状态为带宽申请失败；否则，则所述预留声明状态为申请成功。


9.根据权利要求8所述的用于时间敏感网络的流预留方法，其特征在于，步骤S4中，还包括根据所述需求带宽值和所述第一预留带宽值，得到第二预留带宽值；以及所述网桥按照所述第二预留带宽值为所述时间敏感流预留带宽。


10.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐艳丽，顾新亭，段勃勃，
申请(专利权)人：上海映驰科技有限公司，上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31