本发明专利技术公开一种用于时间敏感网络的半实体仿真系统及仿真方法，数据采集设备，数据采集设备采集原始数据，发送给转换设备；转换设备上设有TAP单元，TAP单元用于给所述原始数据添加VLAN标签，得到添加VLAN标签的数据流；仿真设备通过虚拟网桥接收添加VLAN标签的数据流；仿真设备用于根据所述VLAN标签信息模拟得到所述数据流的转发特征，并将所述数据流的转发特征发送至PC终端对其进行显示；或者，系统还包含实体设备，实体设备通过虚拟网桥接收添加VLAN标签的数据流，通过所述实体设备将数据流PC终端对其进行显示。该仿真系统把真实物理设备与仿真系统相互融合，可用来进行时间敏感网络协议的仿真验证。网络协议的仿真验证。网络协议的仿真验证。
【技术实现步骤摘要】
一种用于时间敏感网络的半实体仿真系统及仿真方法
[0001]本专利技术涉及一种用于时间敏感网络的半实物仿真系统实现方法，属于半实物仿真
技术介绍
[0002] 目前市场上，支持时间敏感网络TSN协议的商用TSN交换机，技术还不成熟，还处于开发验证阶段，同时各个厂家TSN交换机互通互联还比较困难。另一方面，支持TSN的终端设备还没有完全推出市场，目前构建TSN网络的商业生态还不成熟，而且没有统一的TSN端设备开发标准。以车载领域为例，常用的车载传感器设备，如：摄像头、激光雷达、毫米波雷达等设备还只能支持传统的以太网协议发送数据，无法发送VLAN tag标签数据和基于IEEE802.1AS时钟同步功能，因此，目前市场上还没支持TSN网络的传感器设备。但目前TSN的学术研究进行的越来越广泛，更多还集中于算法模拟，与实物仿真应用还有一段距离，因此，迫切需要开发一套具有TSN功能的半实物网络仿真系统。
[0003]公开号为CN105681101A的名称为：一种数据包处理方法的专利一文，只实现了数据包的半实体转发方式，但没有支持TSN数据流转发功能，更没有考虑流量调度和仿真评估性能等特性。
技术实现思路
[0004]针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种用于时间敏感网络的半实体仿真系统实现方法，该方法把数据采集设备与仿真设备、终端显示设备互联互通，以此构建一个半实体网络实验验证系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供技术方案包括以下内容：一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，所述方法包括：数据采集设备采集原始数据，发送给转换设备，所述转换设备上设有TAP单元，所述TAP单元给所述原始数据添加VLAN标签，得到添加VLAN标签的数据流；所述转换设备通过虚拟网桥将所述添加VLAN标签的数据流发送给仿真设备；所述仿真设备根据所述VLAN标签信息模拟得到所述数据流的转发特征，并将所述数据流的转发特征发送至PC终端对其进行显示；或者，所述转换设备通过虚拟网桥将数据流发送给实体设备，通过所述实体设备将数据流PC终端对其进行显示。
[0006]进一步的，所述仿真设备根据所述VLAN标签信息模拟得到所述数据流的转发特征的具体过程如下：所述仿真设备解析所述VLAN标签，判断当前数据流的优先级，将所述数据流分配到对应的队列中；然后根据所述数据流的发送周期计算出门控列表，根据门控表设置门控操作；所述仿真设备模拟得到所述数据流的转发特征，以此评估当前门控设置的合理
性。
[0007]进一步的，所述转发特征包含当前数据流的时延、抖动和丢包率。
[0008]更进一步的，所述原始数据为图像数据、距离数据或者雷达数据。
[0009]进一步的，所述转换设备通过虚拟网桥将所述添加VLAN标签的数据流发送给仿真设备的具体过程如下：所述转换设备包含第一输入端和第一输出端，在所述第一输入端网卡上添加第一TAP单元，在所述第一输出端网卡上添加第一TAP单元；所述仿真设备包含第二输入端和第二输出端，在所述第二输入端网卡上添加第二TAP单元，在所述第二输出端网卡上添加第二TAP单元；在转换设备与仿真设备之间通过TAP单元构建虚拟网桥；所述转换设备通过虚拟网桥将添加VLAN标签的数据流发送给仿真设备。
[0010]进一步的，所述第一TAP单元给所述原始数据添加VLAN标签，得到添加VLAN标签的数据流的具体过程如下：所述第一TAP单元对原始数据包的VLAN标签进行管理，对原始数据包头字段增加或者删除VLAN标签信息。
[0011]作为本申请的一种优选实施方案，所述转换设备识别所述数据流是否为ST流，如果是ST流，则将该数据流设置为最高优先级。
[0012]进一步的，所述VLAN标签包括TPID、TCI两个字段，TPID字段为协议标识符，TCI字段为控制信息。
[0013]一种用于时间敏感网络的半实体仿真系统，所述系统包括：数据采集设备，所述数据采集设备采集原始数据，发送给转换设备；所述转换设备上设有TAP单元，所述TAP单元用于给所述原始数据添加VLAN标签，得到添加VLAN标签的数据流；所述系统还包含仿真设备，所述仿真设备通过虚拟网桥接收所述添加VLAN标签的数据流；所述仿真设备用于根据所述VLAN标签信息模拟得到所述数据流的转发特征，并将所述数据流的转发特征发送至PC终端对其进行显示；或者，所述系统还包含实体设备，所述实体设备通过虚拟网桥接收添加VLAN标签的数据流，通过所述实体设备将数据流PC终端对其进行显示。
[0014]进一步的，所述转换设备包含第一输入端和第一输出端，在所述第一输入端网卡上添加第一TAP单元，在所述第一输出端网卡上添加第一TAP单元；所述仿真设备包含第二输入端和第二输出端，在所述第二输入端网卡上添加第二TAP单元，在所述第二输出端网卡上添加第二TAP单元；在转换设备与仿真设备之间通过TAP单元构建虚拟网桥；所述转换设备通过虚拟网桥将添加VLAN标签的数据流发送给仿真设备。
[0015]进一步的，所述仿真设备解析所述VLAN标签，判断当前数据流的优先级，将所述数据流分配到对应的队列中；然后根据所述数据流的发送周期计算出门控列表，根据门控表设置门控操作；所述仿真设备模拟得到所述数据流的转发特征，以此评估当前门控设置的合理性。
[0016]进一步的，所述仿真设备为TSN仿真交换机，所述实体设备为TSN实体交换机。
[0017]作为本申请的一种优选实施方案，所述转换设备识别所述数据流是否为ST流，如果是ST流，则将该数据流设置为最高优先级。
[0018]进一步的，所述VLAN标签包括TPID、TCI两个字段，TPID字段为协议标识符，TCI字段为控制信息。
[0019]有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术中的仿真系统实现了物理设备与仿真模拟系统的实时融合，相比基于伪随机数的纯模拟仿真，通过仿真真实传感器端设备发送的原始数据包，更加贴近真实应用场景，对于评估端设备在时间敏感网络系统中应用提供了决策依据。同时，转换端设备基于通用的工控机硬件和Ubuntu RT实时开源操作系统开发实现，应用开发成本低廉，且具有丰富的应用生态。
[0020]（2）相比其他半实仿真系统，本专利技术解决了时间敏感网络技术在半实体仿真中的应用，通过构建TSN转换端设备，可实现普通以太网发送端设备与TSN网络融合。这种基于半实体的混合仿真方式，相比于纯物理设备开发，大大缩短了TSN系统搭建成本和周期，具有很强的实用性。
[0021]（3）相比其他半实体仿真系统，本专利技术优化了仿真系统与外部系统时钟校时，确保仿真时间与外部系统时间保持一致。
[0022]（4） 本专利技术的半实体仿真系统，实现方式较为灵活。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所述的半实体仿真系统整体架构示意图；图2为本专利技术所述的半实物仿真系统实现方法流程示意图；图3为本专利技术所述基于TSN的半实体仿真系统应用示例1示意图；图4为本专利技术所述基于T本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，其特征在于，所述方法包括：数据采集设备采集原始数据，发送给转换设备，所述转换设备上设有TAP单元，所述TAP单元给所述原始数据添加VLAN标签，得到添加VLAN标签的数据流；所述转换设备通过虚拟网桥将所述添加VLAN标签的数据流发送给仿真设备；所述仿真设备根据所述VLAN标签信息模拟得到所述数据流的转发特征，并将所述数据流的转发特征发送至PC终端对其进行显示。2.根据权利要求1所述的一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，其特征在于，所述仿真设备根据所述VLAN标签信息模拟得到所述数据流的转发特征的具体过程如下：所述仿真设备解析所述VLAN标签，判断当前数据流的优先级，将所述数据流分配到对应的队列中；然后根据所述数据流的发送周期计算出门控列表，根据门控表设置门控操作；所述仿真设备模拟得到所述数据流的转发特征，以此评估当前门控设置的合理性。3.根据权利要求2所述的一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，其特征在于，所述转发特征包含当前数据流的时延、抖动和丢包率。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，其特征在于，所述原始数据为图像数据、距离数据或者雷达数据。5.根据权利要求4所述的一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，其特征在于，所述转换设备通过虚拟网桥将所述添加VLAN标签的数据流发送给仿真设备的具体过程如下：所述转换设备包含第一输入端和第一输出端，在所述第一输入端网卡上添加第一TAP单元，在所述第一输出端网卡上添加第一TAP单元；所述仿真设备包含第二输入端和第二输出端，在所述第二输入端网卡上添加第二TAP单元，在所述第二输出端网卡上添加第二TAP单元；在转换设备与仿真设备之间通过TAP单元构建虚拟网桥；所述转换设备通过虚拟网桥将添加VLAN标签的数据流发送给仿真设备。6.根据权利要求5所述的一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，其特征在于，所述第一TAP单元给所述原始数据添加VLAN标签，得到添加VLAN标签的数据流的具体过程如下：所述第一TAP单元对原始数据包的VLAN标签进行管理，对原始数据包头字段增加或者删除VLAN标签信息。7.根据权利要求5所述的一种用于时间敏感网络的半实体仿真方法，其特征在于，所述转换设备识别所述数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：何斌，陈松，朱海龙，谢人超，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：
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