一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法技术

本发明专利技术涉及一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，包括以下步骤：S1、根据恒定比特速率业务包大小，初始化基本传输窗口大小；S2、根据基本传输窗口大小，通过预测算法预测下个调度周期的可变速率业务包大小；S3、计算下个调度周期各恒定比特速率业务和可变比特速率业务的基本传输窗口数量，形成TSN交换机的门控列表；S4、执行门控列表；S5、执行步骤S2。与现有技术相比，本发明专利技术提高了预测精度和交换传输效率，适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其是涉及一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法。

技术介绍

[0002]时间敏感网络(Time Sensitive Networking，TSN)交换与传统的存储转发式交换相比，在网络交换与传输资源不足甚至网络拥塞的情况下，能够为不同优先级的时间敏感业务队列提供实时性和确定性传输。
[0003]如图1，TSN网络系统包括Talker/Listener、TSN适配器、TSN交换机、CNC(中心化网络控制器)四部分：Talker/Listener作为发送和接收流量的设备；TSN适配器目的是实现工业控制网络数据转换为时间敏感数据；TSN交换机在CNC调度下交换实现时间敏感数据的快速交换；CNC(根据终端需求配置网络参数)功能，用于实现TSN域中多种流量的调度管理。
[0004]如图2，其中TSN交换机通过门控制机制实现时间敏感数据的快速转发，门控制包含有多个门结构和一个门控制列表。其中门的数量与设备中的队列数量相等，每个队列后都接入一个门结构。利用门控制列表配置和改变门结构的开关状态来控制不同队列的输出和阻塞操作，从而保障了时间敏感业务队列的低时延传输。
[0005]目前采用门控制机制进行时间敏感业务调度的研究现状为：
[0006]已有的研究文献中包含对时间敏感业务队列为速率固定、周期固定的恒定比特速率业务(Constant Bit Rate，CBR)的研究和对不同数据帧长度和不同传输周期的可变比特速率业务(Variable Bit Rate，VBR)的研究。目前已有的方案主要包括两种，一种是生成固定门控列表，该过程一般不考虑对可变速率业务进行预测，另一种是按照西安空间无线电技术研究所所提出的预测方案对可变速率业务进行预测，此方案仅使用待预测的基本传输窗口之前短期历史数据(几个连续窗口)，以上两种方案的预测误差较大，导致时间敏感业务队列的传输效率不高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，提高了预测精度和交换传输效率，适用范围广。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，包括以下步骤：
[0010]S1、根据恒定比特速率业务包大小，初始化基本传输窗口大小；
[0011]S2、根据基本传输窗口大小，通过预测算法预测下个调度周期的可变速率业务包大小；
[0012]S3、计算下个调度周期各恒定比特速率业务和可变比特速率业务的基本传输窗口数量，形成TSN交换机的门控列表；
[0013]S4、执行门控列表，执行步骤S2。
[0014]进一步地，所述的基本传输窗口大小Wtx的计算公式为：
[0015][0016]其中，为所有恒定比特速率业务包大小的最大公约数，R为TSN网络传输速率。
[0017]进一步地，所述的预测算法包括：
[0018]根据基本传输窗口流量的历史数据，通过预测函数计算下个调度周期的可变速率业务包大小。
[0019]进一步地，所述的基本传输窗口流量的历史数据包括当前调度周期中连续传输的前q个基本传输窗口业务流量，q为设定值。
[0020]进一步地，所述的基本传输窗口流量的历史数据包括当前调度周期已经传输的可变速率业务的数据包大小。
[0021]进一步地，所述的基本传输窗口流量的历史数据包括当前调度周期中多个业务S
k
,k∈Q的历史数据，其中Q为关联业务集合。
[0022]进一步地，所述的预测函数为非线性函数。
[0023]进一步地，所述的预测函数为线性预测函数。
[0024]进一步地，所述的恒定比特速率业务的基本传输窗口数量的计算公式为：
[0025][0026]其中，L(n)为第n个恒定比特速率业务包大小，n＝1,2,3,...,N，N为TSN网络中恒定比特速率业务总数，Num(n)为第n个恒定比特速率业务的基本传输窗口数量，为所有恒定比特速率业务包大小的最大公约数。
[0027]进一步地，所述的可变比特速率业务的基本传输窗口数量的计算公式为：
[0028][0029]其中，L
′
(m)为第m个可变比特速率业务包大小，m＝1,2,3,...,M，M为可变比特速率业务总数，Num
′
(m)为第n个恒定比特速率业务的基本传输窗口数量，为所有恒定比特速率业务包大小的最大公约数。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以如下有益效果：
[0031](1)本专利技术采用了周期性筛选的方法，提供了3种预测未来流量的技术方案，可根据同一队列的历史流量预测该队列将要传输的流量，可根据不同队列的历史流量预测同一队列或者不同队列的历史流量，可根据同一传输大周期内已传输流量预测本大周期内还未传输的基本窗口流量大小，本专利技术对预测所需的数据选取进行了拓展，可以根据业务流量的周期性特点选取预测所需的历史周期序号和数目，基本窗口序号和数目，从而实现精确的预测，利用了可变速率业务的周期性以及与其他业务的关联性，提高了预测精度和交换传输效率，适用于各种业务需求，能满足更高精度应用场景下的使用；
[0032](2)本专利技术可用于预测短时相关性较好的业务流量大小，还可用于长期相关性好、关联业务相关性强的业务未来流量大小，适应多种场景；
[0033](3)本专利技术可根据同一队列的历史流量预测该队列将要传输的流量，可根据不同队列的历史流量预测同一队列或者不同队列的历史流量，可根据同一传输大周期内已传输流量预测本大周期内还未传输的基本窗口流量大小，本专利技术能够根据业务流量动态调整业务的基本窗口大小，支持可变比特速率和恒定比特速率业务的混合传输，实现业务的确定性传输。
附图说明
[0034]图1为TSN网络系统结构示意图；
[0035]图2为TSN交换机的结构示意图；
[0036]图3为短期连续时间窗口预测流程示意图；
[0037]图4为同业务跨周期预测流程示意图；
[0038]图5为关联业务跨周期预流程测示意图；
[0039]图6为一个调度周期内的传输窗口排列示意图；
[0040]图7为智能配电通信网全局结构示意图；
[0041]图8为本专利技术的方法流程图；
具体实施方式
[0042]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0043]一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，如图8，包括以下步骤：
[0044]S1、根据恒定比特速率业务包大小，初始化基本传输窗口大小；
[0045]S2、根据基本传输窗口大小，通过预测算法预测下个调度周期的可变速率业本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据恒定比特速率业务包大小，初始化基本传输窗口大小；S2、根据基本传输窗口大小，通过预测算法预测下个调度周期的可变速率业务包大小；S3、计算下个调度周期各恒定比特速率业务和可变比特速率业务的基本传输窗口数量，形成TSN交换机的门控列表；S4、执行门控列表，执行步骤S2。2.根据权利要求1所述的一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，其特征在于，所述的基本传输窗口大小Wtx的计算公式为：其中，为所有恒定比特速率业务包大小的最大公约数，R为TSN网络传输速率。3.根据权利要求1所述的一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，其特征在于，所述的预测算法包括：根据基本传输窗口流量的历史数据，通过预测函数计算下个调度周期的可变速率业务包大小。4.根据权利要求3所述的一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，其特征在于，所述的基本传输窗口流量的历史数据包括当前调度周期中连续传输的前q个基本传输窗口业务流量，q为设定值。5.根据权利要求3所述的一种基于流量预测的可变比特速率业务调度方法，其特征在于，所述的基本传输窗口流量的历史数据包括当前调度周期已经传输的可变速率业务的数据包大小。6.根据权利要求3所述的一种基于流量预测的可变比特速率业务调度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周富强，耿东博，史清江，曾歆，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：