一种5G-TSN跨域QoS与资源映射方法、设备和计算机可读存储介质技术

本申请提供了一种5G

【技术实现步骤摘要】
一种5G
‑
TSN跨域QoS与资源映射方法、设备和计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及5G与工业互联网协同融合
，具体涉及一种5G
‑
TSN跨域QoS与资源映射方法、设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]适用于LTE系统的分布式虚拟资源块映射到物理资源块的DSP实现方案包括：编号步骤，对当前系统带宽的物理资源块进行编号，并对相同数目的虚拟资源块进行相应编号，其中，物理资源块和虚拟资源块的数目为N
PRB
；矩阵生成步骤，生成ceil(N/N
d
)
×
N
d
维的第一矩阵，N
d
为一个DVRB被映射到的PRB的个数；矩阵映射步骤，按照预定方式从第一矩阵中读出元素，并将读出元素写入ceil(N/N
d
)
×
N
d
维的第二矩阵，其中，在存在补充元素的情况下，不对补充元素进行读出和写入操作；资源块映射步骤，根据第一矩阵和第二矩阵的映射关系将虚拟资源块映射到相应的物理资源块。
[0003]但是在5G系统下，与TSN网络做融合时，该方法只能作为参考与借鉴，真正现实时存在以下一些缺点，比如如何消除终端对于接收到5G时钟和TSN时钟的两种独立时钟的不确定性；如何消除由于业务格式和免调度资源不匹配的资源浪费问题；如何消除由于基本事件粒度不同形成误差累积，导致业务发送时间和免调度资源不匹配。
[0004]TSN兼容以太网帧格式及IP数据报文格式，而5G网络结合无线信道特性具有特殊的物理层结构、MAC协议及网络层路由机制，5G与TSN在管控模式、资源结构、数据格式的差异性是端到端确定性低时延传输面临的主要难题。

技术实现思路

[0005]根据本公开的实施例，提供一种5G
‑
TSN跨域QoS与资源映射方法、设备和计算机可读存储介质，能够利用最小系统资源的方式来实现资源块的映射。
[0006]在本公开的第一方面，提供了一种5G
‑
TSN跨域QoS与资源映射方法，该方法包括如下步骤：
[0007]步骤1、根据业务实时性需求，对TSN网络的业务资源块进行编号；
[0008]步骤2、生成网络操作空间状态集，网关节点获取TSN业务流的QoS特征，构成具有状态转移关系的网络操作空间；
[0009]步骤3、根据业务流、数据包的到达率、服务率，建立基于Markov的5G
‑
TSN资源映射转换关系模型，以及相应的转移概率矩阵性约束条件；
[0010]步骤4、构建5G
‑
TSN系统状态转换平衡方程，并在所述平衡方程的框架内完成5G
‑
TSN系统业务流QoS资源映射的网络操作状态转换过程。
[0011]进一步的，所述建立基于Markov的5G
‑
TSN资源映射转换关系模型，具体包括：
[0012]设有N路TSN业务流，K个5G系统映射流，并且当前存在i个TSN业务流和j个5G系统映射流处于工作状态，则二维离散Markov状态空间S可表示为：
[0013]S＝{(i,j)|i＝1,2,
…
,N,j＝1,2,
…
,K}
[0014]设TSN业务流和5G系统映射流的数据到达和接收服从泊松分布，分别为λ1和λ2，数据服务率为μ和μ'；
[0015]基于Markov的5G
‑
TSN资源映射转换表示为：
[0016]φ＝(S,Q,P)
[0017]其中，S为状态空间，Q为转移概率矩阵，P为系统稳态时的分布向量。
[0018]进一步的，所述转移概率矩阵采用如下公式计算：
[0019][0020]其中，矩阵元素表示业务流的状态从(a,b)转移到状态(c,d)的概率。
[0021]进一步的，所述构建5G
‑
TSN系统状态转换平衡方程，具体包括：
[0022]由Markov理论中的概率转移过程，Δt时间内的n个TSN业务流发生资源映射的概率为：
[0023][0024]Δt即系统资源映射的驻留时间，该驻留时间与TSN业务流的到达率λ1有关，Δt＝1/λ1；
[0025]在整个映射过程中，状态从(i,j)到(i
‑
n,j+1)转移的概率为：
[0026][0027]5G
‑
TSN系统状态转换平衡方程：
[0028][0029][0030]进一步的，所述转移概率矩阵性约束条件如下：
[0031]P
T
Q＝0，P
T
·
1＝1
[0032]在一个循环周期内，只有当TSN业务流状态发生变化时才能转移到下一状态。
[0033]进一步的，该方法还包括：
[0034]步骤5、根据5G映射流数目判断当前5G的可用资源情况决定是否允许新的TSN业务流接入传输；
[0035]或根据TSN业务流的优先级改变TSN业务流的传输状态，终止低优先级TSN业务流传输，将相应5G资源映射给高优先级TSN业务。
[0036]在本公开的第二方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。
[0037]在本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本公开的第一方面和/或第二发面的方法。
[0038]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
[0039]结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
[0040]图1为5G
‑
TSN资源与网络模型组成结构示意图；
[0041]图2为单次网络操作状态转移示意图；
[0042]图3为5G
‑
TSN业务流QoS资源转换示意图；
[0043]图4为5G
‑
TSN跨域资源块映射流程示意图；
[0044]图5示出了能够实施本公开的实施例的示例性电子设备的方框图。
具体实施方式
[0045]为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0046]另外，本文中术语“和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G
‑
TSN跨域QoS与资源映射方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1、根据业务实时性需求，对TSN网络的业务资源块进行编号；步骤2、生成网络操作空间状态集，网关节点获取TSN业务流的QoS特征，构成具有状态转移关系的网络操作空间；步骤3、根据业务流、数据包的到达率、服务率，建立基于Markov的5G
‑
TSN资源映射转换关系模型，以及相应的转移概率矩阵性约束条件；步骤4、构建5G
‑
TSN系统状态转换平衡方程，并在所述平衡方程的框架内完成5G
‑
TSN系统业务流QoS资源映射的网络操作状态转换过程。2.根据权利要求1所述的映射方法，其特征在于，所述建立基于Markov的5G
‑
TSN资源映射转换关系模型，具体包括：设有N路TSN业务流，K个5G系统映射流，并且当前存在i个TSN业务流和j个5G系统映射流处于工作状态，则二维离散Markov状态空间S可表示为：S＝{(i,j)|i＝1,2,
…
,N,j＝1,2,
…
,K}设TSN业务流和5G系统映射流的数据到达和接收服从泊松分布，分别为λ1和λ2，数据服务率为μ和μ'；基于Markov的5G
‑
TSN资源映射转换表示为：φ＝(S,Q,P)其中，S为状态空间，Q为转移概率矩阵，P为系统稳态时的分布向量。3.根据权利要求2所述的映射方法，其特征在于，所述转移概率矩阵采用如下公式计算：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健全，孙雷，张超一，马彰超，李卫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：