适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法及装置，该方法包括：获取预设的调度表和多级门控表；在数据转发过程中，按照调度表和多级门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口。由于本发明专利技术采用双表执行机制，通过配置多级门控表控制队列的门状态变化，利用调度表对多级门控表进行调度管理，可以为可预期的实时业务流在数据帧到达节点时开启时间保护窗口，从而为智能化、定制化的工业生产，以及面向虚拟现实、辅助虚拟现实、元宇宙等新应用中可能出现的具有复杂流量特性，但可预期的时间敏感流提供有确定性的低延时、低抖动的传输服务。抖动的传输服务。抖动的传输服务。

【技术实现步骤摘要】
适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法及装置


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种适用于可预期时间关键(Time Critical)业务的确定性流量调度方法及装置。

技术介绍

[0002]在某些场景下，帧传输时间以及帧到达节点所经历的总体时延和抖动均要求具有高度确定性，例如在汽车控制类等工业应用上，携带关键控制信息的数据帧需要按照一定的时间周期进行发送，否则这类时间敏感帧的延迟和抖动问题可能导致系统故障。TSN(Time Sensitive Network，时间敏感网络)能够在标准的以太网基础上，为时间敏感业务提供实时和可靠的QoS(Quality of Service，服务质量)。其中，Qbv协议的门控调度机制能够为时间敏感类业务在时间轴上创建一个独享的保护窗口，在该保护窗口内，只允许时间敏感业务进行传输，其他所有业务均不得介入信道。通过让时间敏感帧在到达节点时为其开启保护窗口，可以保证数据帧以最小的时延被处理。
[0003]但是，随着工业制造与信息技术的高度融合，工业生产的定制化与智能化进一步发展，网络中的时间关键数据传输模式越来越复杂，目前TSN中以单一的固定周期模式传输时间关键数据可能只能满足部分需要。未来时间关键数据流的传输模式可能是复杂周期的，甚至是非周期但其变化是可预期的。对于此类复杂的实时类业务，现有技术中的门控调度机制将不再适用。因此，如何在此类可预期业务场景下为复杂时间敏感流建立保护窗口，给时间敏感流提供实时可靠的QoS成为本领域需要解决的技术问题。
专利技术内容
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法及装置。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法，应用于交换机的输出端口，包括：
[0006]获取预设的调度表和多级门控表；所述调度表包括数据转发过程中多级门控表的执行顺序和执行时间，所述多级门控表包括多张门控表，所述门控表包括根据数据帧的到达时间预先设置的门状态；
[0007]在数据转发过程中，按照所述调度表和多级门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述数据帧到达的时间是可预期的。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述数据帧转发过程包括多个预设周期，所述数据帧的到达为周期函数；或者，
[0010]所述数据帧转发过程包括至少一个预期到达时间，数据帧的到达为非周期函数。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述周期函数为分段函数，所述预设周期包括多个预设时间段，所述多级门控表包括与所述预设时间段对应的多个门控表，所述调度表包括预
设周期内各预设时间段对应的门控表的执行顺序和执行时间，所述门控表包括根据每个预设时间段内数据帧的到达时间预先设置的门状态。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，在当前预设周期中，所述按照所述调度表和多级门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口的步骤之后，还包括：
[0013]检测是否接收到第一循环开始信号；
[0014]若是，则在下一预设周期内，执行按照所述调度表和各个时间段对应的门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口的步骤。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述在当前预设周期中，所述按照所述调度表和多级门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口的步骤，包括：
[0016]在当前预设周期内，按照所述调度表和当前预设时间段对应的门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口；
[0017]检测是否接收到第二循环开始信号；
[0018]若是，则返回按照所述调度表和当前预设时间段对应的门控表设置队列的门状态的步骤；
[0019]若否，则继续执行当前预设时间段内的门控表，直至执行完毕。
[0020]第二方面，本专利技术还提供一种适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度装置，应用于交换机的接收端口，包括：
[0021]获取单元，用于获取预设的调度表和多级门控表；所述调度表包括数据转发过程中多级门控表的执行顺序和执行时间，所述多级门控表包括多个门控表，所述门控表包括根据数据帧的到达时间预先设置的门状态；
[0022]设置单元，用于在数据转发过程中，按照所述调度表和多级门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术提供了一种适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法及装置，该方法包括：获取预设的调度表和多级门控表；在数据转发过程中，按照调度表和多级门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口。由于本专利技术采用双表执行机制，通过配置多级门控表控制队列的门状态变化，利用调度表对多级门控表进行调度管理，可以为可预期的实时业务流在数据帧到达节点时开启时间保护窗口，从而为智能化、定制化的工业生产，以及面向虚拟现实、辅助虚拟现实、元宇宙等新应用中可能出现的具有复杂流量特性、但可预期的时间敏感流提供有确定性的低延时、低抖动的传输服务。
[0025]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0026]图1是相关技术中门控表的执行过程示意图；
[0027]图2是相关技术中创建保护窗口的示意图；
[0028]图3是本专利技术实施例提供的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法的
一种流程图；
[0029]图4是本专利技术实施例提供的预设周期为分段函数时的一种示意图；
[0030]图5是本专利技术实施例提供的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法的一种示意图；
[0031]图6是本专利技术实施例提供的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法的另一种示意图；
[0032]图7是本专利技术实施例提供的配置模块的一种示意图；
[0033]图8是本专利技术实施例提供的调度表执行模块与多级门控表执行模块的关系图；
[0034]图9是本专利技术实施例提供的门控表循环执行的一种流程图；
[0035]图10是本专利技术实施例提供的门控表循环执行的另一种流程图；
[0036]图11是本专利技术实施例提供的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度装置的一种结构示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0038]目前，在时间敏感流的传输过程中，为了避免其他业务对时间敏感类业务的传输造成干扰，门控调度算法参考了时分复用的原理，即考虑为时间敏感类业务在时间轴上创建一个其独本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法，其特征在于，应用于交换机的输出端口，包括：获取预设的调度表和多级门控表；所述调度表包括数据转发过程中多级门控表的执行顺序和执行时间，所述多级门控表包括多张门控表，所述门控表包括根据数据帧的到达时间预先设置的门状态；在数据转发过程中，按照所述调度表和多级门控表设置队列的门状态，并根据当前的门状态将相应的接收到的数据帧转发出端口。2.根据权利要求1所述的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法，其特征在于，所述数据帧到达的时间是可预期的。3.根据权利要求2所述的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法，其特征在于，所述数据帧转发过程包括多个预设周期，所述数据帧的到达为周期函数；或者，所述数据帧转发过程包括至少一个预期到达时间，数据帧的到达为非周期函数。4.根据权利要求3所述的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法，其特征在于，所述周期函数为分段函数，所述预设周期包括多个预设时间段，所述多级门控表包括与所述预设时间段对应的多个门控表，所述调度表包括预设周期内各预设时间段对应的门控表的执行顺序和执行时间，所述门控表包括根据每个预设时间段内数据帧的到达时间预先设置的门状态。5.根据权利要求4所述的适用于可预期时间关键业务的确定性流量调度方法，其特征在于，在当前预设周期中，所述按照所述调度表和多级门控表设置队列的门...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚明旿，赵应鹏，王星辉，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：