一种时间敏感业务缓存队列的调度系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及通信技术领域，特别是涉及一种时间敏感业务缓存队列的调度系统和方法。主要包括：一级缓存队列包含至少2个一级TT流队列，每个一级TT流队列与一个传输时隙绑定；一级调度器包含一个确定性时延调度器，确定性时延调度器中包含静态门控列表，静态门控列表根据时隙协商机制对一级TT流队列进行调度；二级缓存队列包含一个二级TT流队列，二级TT流队列缓存从一级TT流队列和一级非TT流队列接收到的报文；MAC为具有帧抢占功能的MAC，基于MAC的帧抢占机制优先发送二级TT流队列中的报文。本发明专利技术可以，解决门控协商机制过于复杂和部署成本高的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种时间敏感业务缓存队列的调度系统和方法


[0001]本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种时间敏感业务缓存队列的调度系统和方法。

技术介绍

[0002]随着通信技术的广泛应用，如工业自动化控制、自动驾驶等时间敏感业务的需求越来越多。自2012年IEEE TSN工作组成立以来，发布了一系列协议簇，从时间同步、资源管理、时延控制、安全管理等方面扩充了以太网规范，以满足时间敏感业务对传输时延和抖动的要求。其中802.1qbv定义的门控机制通过将以太网口的缓存队列分为时间触发(Time Triggered，简写为TT)流队列和非TT流队列，并在以太网口配置门控列表，以控制队列周期性开启和关闭TT流队列的发送功能，实现设备内TT流队列的确定性调度。当一条TT流业务经过网络传输时，需要在传输路径上的每个设备通过TT流队列缓存，并设置合适的门控列表，精确控制每个TT流队列的门开启时间，以实现业务在各设备上低时延、低抖动传输。另外,在传统的以太网中，如果一个低优先级报文(例如，非TT流队列)正在传输，高优先级报文(例如，TT流队列)到达时需要等待低优先级报文完成传输后才能开始传输，在低速接口上，这会导致较大的抖动。802.1qbu规定的帧抢占机制可以让TT流队列抢占非TT流队列正在使用的通道，降低TT流队列的传输抖动。
[0003]但是，现有方案还存在一些问题：一方面，传统方案要求TT流队列的门开启时，TT业务独占接口带宽资源，而且为了解决门关闭前的突发流量问题，通常会为每个门预留一定的带宽资源，这导致带宽资源的浪费。另一方面，传统方案为每个流计算传输路径各节点的门控列表，当一个设备存在很多不同需求的TT流时，需要将所有流的需求综合计算形成满足所有业务需求的门控列表，导致该门控列表不易得出合适的解，并且门控列表也过于复杂，这项工作通常需要集中式服务器计算，部署成本较高。
[0004]鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决现有TT流队列资源独占导致的门控资源浪费和控制复杂的现象，是本
待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术解决了现有调度方案中TT业务资源独占的问题。
[0006]本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种时间敏感业务缓存队列的调度系统，具体为：包括一级缓存队列、一级调度器、二级缓存队列和MAC，具体的：所述一级缓存队列包含至少2个一级TT流队列和至少一个一级非TT流队列，每个一级TT流队列与一个传输时隙绑定；所述一级调度器包含一个确定性时延调度器和至少一个差分业务调度器，确定性时延调度器中包含静态门控列表，静态门控列表根据时隙协商机制对一级TT流队列进行调度，差分业务调度器根据二级非TT流队列的流控信息控制一级非TT流队列的传输速率；所述二级缓存队列
包含一个二级TT流队列和一个二级非TT流队列，二级TT流队列和二级非TT流队列分别缓存从一级TT流队列和一级非TT流队列接收到的报文，在二级TT流队列非空时，二级TT流队列向MAC发起报文传输请求；所述MAC为具有帧抢占功能的MAC，基于MAC的帧抢占机制优先发送二级TT流队列中的报文。
[0008]优选的，所述每个一级TT流队列与一个传输时隙绑定，具体包括：根据时隙协商报文所传递的时隙信息测量出相邻设备间的传输时延，根据传输时延和上游节点的传输时隙计算报文在本设备中的传输时隙，每个业务对应一个传输时隙；静态门控列表根据每个业务的传输时隙将一个周期划分为若干个时隙，各时隙之间无时间间隔，每个时隙对应一个一级TT流队列；将每个时隙对应的业务与该时隙所控制的一级TT流队列绑定，该一级TT流队列用于缓存相应业务的报文。
[0009]优选的，所述根据时隙协商报文所传递的时隙信息测量出相邻设备间的传输时延，具体包括：所述时隙协商报文在发送方向传输路径的首节点通过控制平面注入包处理芯片、在接收方向的中间节点和尾节点通过包处理芯片提取至控制平面，并在经过处理后再次注入包处理芯片，时隙协商报文包含转发实际业务所需的转发信息，以及注入报文时的时间戳和本站发送报文时隙信息，协商报文长度为业务设定的最大报文长度。
[0010]优选的，所述差分业务调度器根据二级非TT流队列的流控信息控制一级非TT流队列的传输速率，还包括：
[0011]二级非TT流队列基于队列长度向差分业务调度器发送流控信息，当差分业务调度器接收到二级非TT流队列发送的流控信息后，停止调度一级非TT流队列内的报文；
[0012]当二级非TT流队列长度降低至队列配置门限以下时，二级非TT流队列停止向差分业务调度器发送流控信息，差分业务调度器恢复调度一级非TT流队列内的报文。
[0013]优选的，所述基于MAC的帧抢占机制优先发送二级TT流队列中的报文，具体包括：当MAC正在传输二级非TT流队列中的报文时，若二级TT流队列请求发送报文，MAC在传输64的字节整数倍包长的报文后让出通道，转而调度二级TT流队列中的报文。
[0014]另一方面，本专利技术提供了一种时间敏感业务缓存队列的调度方法，具体为：使用第一方面提供的时间敏感业务缓存队列的调度系统进行缓存队列的调度，具体包括：根据时隙协商机制确定每个一级TT流队列使用的时隙，根据静态门控列表对一级TT流队列进行调度，一级TT流队列根据调度以接口最大速率向二级TT流队列发送报文；根据差分服务模型对一级非TT流队列进行调度，并在二级非TT流队列拥塞时中止调度；当二级TT流队列非空时，二级TT流队列向MAC发起报文传输请求，当二级TT流队列为空时，二级非TT流队列向MAC发起报文传输请求，获得传输许可后各队列以接口最大速率通过mac传输报文。
[0015]优选的，对于传输路径的首节点，所述每个一级TT流队列与一个传输时隙绑定，具体包括：控制平面为每个确定性时延业务构造时隙协商报文，控制平面查询业务配置，确定时隙协商报文的出接口；以流量均衡为原则，在业务报文出接口包含的所有一级TT流队列中选择剩余带宽满足需求的一级TT流队列作为承载本业务的一级TT流队；控制平面将选择的一级TT流队列与本业务绑定，下发配置控制业务进入该一级TT流队列。
[0016]优选的，对于传输路径的首节点，所述根据时隙协商机制确定每个一级TT流队列使用的时隙，具体包括：控制平面将业务需求、本节点分配的传输时隙和门控列表配置信息填入时隙协商报文中；控制平面将时隙协商报文注入包处理芯片的TT流队列，同时更新注
入时隙协商报文的时间戳；被选中的一级TT流队列的传输时隙到达时，业务报文被调度转发至下游节点的二级TT流队列中。
[0017]优选的，对于传输路径的中间节点和尾节点，所述根据时隙协商机制确定每个一级TT流队列使用的时隙，具体包括：包处理芯片接收时隙协商报文，更新时隙协商报文接收时间戳，识别时隙协商报文类型后，提取时隙协商报文到控制单元；根据时隙协商报文的包头信息完成路由计算，获取时隙协商报文出接口；计算传输时延，根据时隙协商报文携本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间敏感业务缓存队列的调度系统，其特征在于，包括一级缓存队列、一级调度器、二级缓存队列和MAC，具体的：所述一级缓存队列包含至少2个一级TT流队列和至少一个一级非TT流队列，每个一级TT流队列与一个传输时隙绑定；所述一级调度器包含一个确定性时延调度器和至少一个差分业务调度器，确定性时延调度器中包含静态门控列表，静态门控列表根据时隙协商机制对一级TT流队列进行调度，差分业务调度器根据二级非TT流队列的流控信息控制一级非TT流队列的传输速率；所述二级缓存队列包含一个二级TT流队列和一个二级非TT流队列，二级TT流队列和二级非TT流队列分别缓存从一级TT流队列和一级非TT流队列接收到的报文，在二级TT流队列非空时，二级TT流队列向MAC发起报文传输请求；所述MAC为具有帧抢占功能的MAC，基于MAC的帧抢占机制优先发送二级TT流队列中的报文。2.根据权利要求1所述的时间敏感业务缓存队列的调度系统，其特征在于，所述每个一级TT流队列与一个传输时隙绑定，具体包括：根据时隙协商报文所传递的时隙信息测量出相邻设备间的传输时延，根据传输时延和上游节点的传输时隙计算报文在本设备中的传输时隙，每个业务对应一个传输时隙；静态门控列表根据每个业务的传输时隙将一个周期划分为若干个时隙，各时隙之间无时间间隔，每个时隙对应一个一级TT流队列；将每个时隙对应的业务与该时隙所控制的一级TT流队列绑定，该一级TT流队列用于缓存相应业务的报文。3.根据权利要求2所述的时间敏感业务缓存队列的调度系统，其特征在于，所述根据时隙协商报文所传递的时隙信息测量出相邻设备间的传输时延，具体包括：所述时隙协商报文在发送方向传输路径的首节点通过控制平面注入包处理芯片、在接收方向的中间节点和尾节点通过包处理芯片提取至控制平面，并在经过处理后再次注入包处理芯片，时隙协商报文包含转发实际业务所需的转发信息，以及注入报文时的时间戳和本站发送报文时隙信息，协商报文长度为业务设定的最大报文长度。4.根据权利要求1所述的时间敏感业务缓存队列的调度系统，其特征在于，所述差分业务调度器根据二级非TT流队列的流控信息控制一级非TT流队列的传输速率，还包括：二级非TT流队列基于队列长度向差分业务调度器发送流控信息，当差分业务调度器接收到二级非TT流队列发送的流控信息后，停止调度一级非TT流队列内的报文；当二级非TT流队列长度降低至队列配置门限以下时，二级非TT流队列停止向差分业务调度器发送流控信息，差分业务调度器恢复调度一级非TT流队列内的报文。5.根据权利要求1所述的时间敏感业务缓存队列的调度系统，其特征在于，所述基于MAC的帧抢占机制优先发送二级TT流队列中的报文，具体包括：当MAC正在传输二级非TT流队列中的报文时，若二级TT流队列请求发送报文，MAC在传...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓卉文，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：