一种广域确定性业务流在线调度系统技术方案

本发明专利技术提供了一种广域确定性业务流在线调度系统，包括用户端、确定性网络设备和调度模块；所述用户端向调度模块申请网络资源，进行确定性业务流的传输，从网络处获取时延、抖动有界的端到端确定性网络服务；所述确定性网络设备根据确定性转发标准，从调度模块获取转发配置文件，进行基于时隙的确定性业务流转发，提供时延、抖动有界的端到端确定性网络服务；所述调度模块负责确定性业务流的资源分配，根据网络资源利用状况，拒绝部分权重不高的业务流的接入申请；对准入业务流进行资源分配，根据业务流的相关信息，生成对应的资源配置信息，并将对应配置信息告知确定性设备。采用本发明专利技术的调度模块调度性能可追踪，减少资源浪费，提高调度效率。提高调度效率。提高调度效率。

【技术实现步骤摘要】
一种广域确定性业务流在线调度系统


[0001]本专利技术属于确定性网络领域，尤其涉及一种广域确定性业务流在线调度系统。

技术介绍

[0002]传统的确定性业务流调度系统(如TSN等)通常工作在小规模网络中，采用集中式的离线调度模式。即在业务流部署之前，停止所有当前业务流的传输，控制器收集业务流的相关信息。根据目标函数的设定(如能耗、吞吐量等)，同时计算所有业务流的路径、时隙资源。进而，根据路径、时隙资源计算结果，将业务流部署到网络中。这种离线的调度模式无法适应广域确定性业务流调度场景。
[0003]部分调度系统采用启发式的在线调度方式。然而，目前的启发式调度方式无法保证调度性能。在某些场景下，可能导致严重的性能退化和资源浪费。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种广域确定性业务流在线调度系统，从而改进传统的确定性业务流调度方式，使确定性业务流可以在广域场景中在线部署，并且部署性能可保障。同时，系统还提供了相关配置参数，根据实际需要，控制业务流调度性能。
[0005]本专利技术系统包括用户端、确定性网络设备和调度模块；其中，本专利技术提出的是一种在线的确定性网络资源调度方式，采用在线拍卖框架，设计相关定价函数，实现业务流的随到随分配。该系统同时具有性能可分析的特征，即业务是随机到达的，无论业务的到达顺序，系统都能保证资源分配的效率高于一个门限，这一点在确定性网络业务调度场景中尤为重要。
[0006]所述用户端向调度模块申请网络资源，进行确定性业务流的传输，从网络处获取时延、抖动有界的端到端确定性网络服务；
[0007]所述确定性网络设备根据确定性转发标准(主要指的是IETF DetNet工作组的草案，包括draft
‑
qiang
‑
detnet
‑
large
‑
scale
‑
detnet
‑
05、draft
‑
chen
‑
detnet
‑
sr
‑
based
‑
bounded
‑
latency
‑
01)，从调度模块获取转发配置文件，进行基于时隙的确定性业务流转发，提供时延、抖动有界的端到端确定性网络服务；
[0008]所述调度模块负责确定性业务流的资源分配，根据网络资源利用状况，拒绝部分权重不高的业务流的接入申请；对准入业务流进行资源分配，根据业务流的相关信息，生成对应的资源配置信息，并将对应配置信息告知确定性设备。
[0009]所述用户端向调度模块申请网络资源时，上传业务流信息，包括：源节点、目的节点、业务流接入时隙索引、业务流所需带宽和业务流的权重(权重是业务流的属性之一，是一个大于0的常数，代表业务流的相对重要程度)。
[0010]所述转发配置文件包括业务流准入变量和业务流转发策略。业务准入变量为z
d
，是调度模块的输出变量之一，其值为1时，说明同意业务流接入；其值为0时，说明调度模块
拒绝改业务接入；
[0011]业务流转发策略，是调度模块的输出变量之一。当业务流被允许接入时，调度模块同时生成一个策略p＝{(e
k
,c
k
)}
k
，指导数据面的转发过程。其中e
k
为传输策略中路径上第k跳对应的边，c
k
为对应边的时隙。
[0012]所述确定性网络设备定期向调度模块上报链路各个时隙的负载信息
[0013]所述调度模块获取业务流信息，使用广度优先遍历算法获取从源节点到目的节点的所有可行策略P，每个可行策略p包括两个以上链路和时隙资源对(确定性网络传输过程本质是一个时分复用的概念，链路资源在时间上被进一步划分为不同的时隙)，记为p＝{(e
k
,c
k
)}
k
，其中e
k
与e
k+1
首尾连接，c
k
为业务流在第k条链路e
k
上占用的时隙索引；
[0014]所述调度模块计算每个可行策略p＝{(e
k
,c
k
)}
k
∈P的价格C(p)：
[0015][0016]其中为链路e
k
时隙c
k
上目前的网络负载；参数a与γ为可调参数，要求大于最大的业务流权重；
[0017]根据计算得到的可行策略的价格{C(p)}
p∈P
，挑选价格最低的策略p
*
，如果最低的策略的价格C(p
*
)小于业务流权重，则网络接收业务流，并将告知确定性网络设备；否则拒绝业务流的接入，表示价格最低的策略p
*
的第k条链路，为业务流在上占用的时隙索引。
[0018]有益效果：本专利技术的优势在于提出了一种更高效的广域确定性业务流在线调度系统和机制。相较于传统的业务流调度系统，调度模块可以进行在线业务流调度，同时低复杂度的调度过程可适配广域网络业务流数目巨大的特点；调度模块调度性能可追踪，减少资源浪费，提高调度效率。在任意场景中，调度模块的性能满足其中，W
alg
是调度模块在最差情况下的吞吐量，W
opt
是理论最优值，γ≥1是调度模块参数。
附图说明
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0020]图1是本专利技术系统结构图。
[0021]图2是本专利技术系统运行图。
具体实施方式
[0022]如图1所示，本专利技术系统核心是在线调度模块，使用了基于定价的在线拍卖框架。在此框架中，将端到端时隙/路径资源视为商品，将业务流视为用户，将业务流的权重视为用户对商品的估值。根据商品(资源)利用率，调度模块对商品(资源)进行定价。商品(资源)的利用率越高，价格越高。因此，当资源利用率较高时，只有具有较大估值的用户才会去竞争商品。换句话说，估值较小的用户将主动放弃商品(资源)的竞争，被网络拒绝接入。反之，用户(业务流)将使用竞争到的商品(资源)，进行确定性业务流的传输。调度模块的性能可以根据primal
‑
dual框架，进行性能分析，追踪系统在极端情况下的性能下界。
[0023]本专利技术系统包括确定性业务流调度模块，可以和用户端和确定性网络设备进行交互。用户端在传输确定性业务流之前，向调度模块发送业务流的相关信息；调度模块获取业务流信息后，向网络中确定性设备咨询当前设备状态和资源利用情况，并根据对应算法得到传输路径和时隙，下发至用户端和确定性网络设备；用户端和确定性网络设备根据下发配置，进行确定性业务流传输；或被拒绝，用户端离开网络。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种广域确定性业务流在线调度系统，其特征在于，包括用户端、确定性网络设备和调度模块；所述用户端向调度模块申请网络资源，进行确定性业务流的传输，从网络处获取时延、抖动有界的端到端确定性网络服务；所述确定性网络设备根据确定性转发标准，从调度模块获取转发配置文件，进行基于时隙的确定性业务流转发，提供时延、抖动有界的端到端确定性网络服务；所述调度模块负责确定性业务流的资源分配，根据网络资源利用状况，拒绝部分权重不高的业务流的接入申请；对准入业务流进行资源分配，根据业务流的相关信息，生成对应的资源配置信息，并将对应配置信息告知确定性设备。2.根据权利要求1所述的一种广域确定性业务流在线调度系统，其特征在于，所述用户端向调度模块申请网络资源时，上传业务流信息，包括：源节点、目的节点、业务流接入时隙索引、业务流所需带宽和业务流的权重。3.根据权利要求2所述的一种广域确定性业务流在线调度系统，其特征在于，所述转发配置文件包括业务流准入变量和业务流转发策略。4.根据权利要求3所述的一种广域确定性业务流在线调度系统，其特征在于，所述确定性网络设备定期向调度模块上报链路各个时隙的负载信息5.根据权利要求4所述的一种广域确定性业务流在线调度系统，其特征在于，所述调度模块获取业务流信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀民，吴斌伟，刘佳，李瑜，张锐华，谭炜骞，陈平平，石红晓，
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：