本发明专利技术公开一种针对TSN网络资源的分配方法，包括依次执行的以下步骤：步骤1、对TSN业务流资源分配请求进行预处理，对业务请求进行分类，按优先级和计算费效比将流需求分割为严格时延要求类业务和一般时延要求类业务；计算业务流fij的传输路径及所有流调度周期T；步骤2、为严格时延要求类业务分配资源，锁定对资源占用的时间窗口；步骤3、为一般时延要求类业务分配资源；步骤4、输出结果，所述结果包括时间窗口数据、业务部署统计数据。本发明专利技术较好的优化了传统求解方法NP问题，提高资源分配规划的费效比以及规划的效率。效比以及规划的效率。效比以及规划的效率。
【技术实现步骤摘要】
一种针对TSN网络资源的分配方法
[0001]本专利技术涉及计算机网络技术，尤其涉及一种针对TSN网络资源的分配方法。
技术介绍
[0002]TSN时间敏感数据帧的处理具有以下特点；首先时间约束，既非TTE的严格slot，亦非CQF的逐周期倒换，如图1、图2所示，802.1Q的多优先级调度增强。另外在交换行为方面具有严格的多优先级FIFO。
[0003]近年来，随着时间敏感网络技术在各个应用领域受到更为广泛和高度的关注，IEEE也针对该项技术在垂直行业的应用开展了研究和标准的制定，TSN标准主要叙述TSN端设备(单端口交换机)和TSN交换设备的实现，是一个庞大的标准体系，且在不断扩展。如图3所示，目前涉及到：
[0004]1)802.1AS负责给Qch和Qbv提供全局时间；
[0005]2)Qci，Qch，Qcr都对入队列控制进行描述；
[0006]3)Qbv，Qch，Qav都对出队控制进行描述；
[0007]4)Qbu主要介绍高优先级帧进行带宽抢占；
[0008]5)CB主要介绍多链路帧复制和消除；
[0009]Qcc主要提供用户和网络的配置模型。
[0010]但面向以上标准，多数厂商基于应用和成本考虑往往选择性实现部分标准以达到基于老设备TSN特性改造目的。相应的TSN网络资源分配的计算方法，需要考虑对这类设备的支持，所以目前多数TSN网络规划算法选择基于TTE调度算法，但同时基于TTE调度算法对TSN适配存在以下特点及问题。
[0011]1)基于SMT
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solver(satisfiability modulo theories)。SAT(Satisfiability)，给定一个命题逻辑公式，是否存在一组可满足性赋值(NP
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hard；if存在，给出值；高效求解器DPLL
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Davis
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Putnam
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Logemann
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Loveland)。采用“命题逻辑公式＝＝布尔表达式”的形式(变量+运算符)描述能力不足；
[0012]2)形式化规则/约束，CNF(conjunctive normal form)输入SMT求解器；存在效率问题(如经过实验得到10个交换节点、50个端节点、50条流【175个数据帧】时，求解时间高达100分钟)；
[0013]面向资源分配存在NP问题，互斥粒度控制不够细，算法并行计算程度不高，和现行互联网分布式计算架构结合度不高。
技术实现思路
[0014]本专利技术旨在提供一种针对TSN网络资源的分配方法，较好的优化了传统求解方法NP问题，提高资源分配规划的费效比以及规划的效率。
[0015]为达到上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：
[0016]一种针对TSN网络资源的分配方法，包括依次执行的以下步骤：
[0017]步骤1、对TSN业务流资源分配请求进行预处理，对业务请求进行分类，按优先级和计算费效比将流需求分割为严格时延要求类业务和一般时延要求类业务；计算业务流fij的传输路径及所有流调度周期T；
[0018]步骤2、为严格时延要求类业务分配资源，锁定对资源占用的时间窗口；
[0019]步骤3、为一般时延要求类业务分配资源；
[0020]步骤4、输出结果，所述结果包括时间窗口数据、业务部署统计数据。
[0021]优选的，步骤2中，对流进行预处理后采用两步启发式搜索，利用offset为严格时延要求业务分配资源；步骤3中，利用offset+buffer+窗口归并为一般时延要求类业务分配资源。
[0022]优选的，步骤1包括以下子步骤：
[0023]步骤1.1、基于fij.e2e将业务请求按时延要求分类，其中：Fstrict为严格时延要求类业务，Fnormal为一般时延要求类业务；
[0024]步骤1.2：基于i,j和网络拓扑，计算fij的最短路SP；
[0025]步骤1.3：基于所有业务流fij.period计算最小公倍数，得到当前业务请求下的调度周期T；
[0026]步骤1.4：计算每个fij在调度周期T内的重复次数M；将每次重复视为一个新的业务请求，添加到ST业务流集合中。
[0027]优选的，步骤2包括以下子步骤：
[0028]步骤2.1、将Fstrict集合中的业务请求按fij.e2e由小到大排序；清空GCL数据结构；
[0029]步骤2.2、逐个计算Fstrict集合中的业务请求沿路径方向通过各节点的、输出端口/Queue上的数据帧时间窗口值。
[0030]进一步的，步骤2还包括以下子步骤：
[0031]步骤2.3、核算通过多个节点、多段链路的总时延是否满足要求。
[0032]进一步的，子步骤2.3还包括：
[0033]当总时延满足要求时，判断该流在各节点Q上占用的时间窗与其他流是否冲突，无冲突时，记录通过Queue的时间；有冲突时，采用冲突规避算法规避冲突。
[0034]优选的，所述冲突规避算法包括：
[0035]根据节点Q在一个调度周期内已分配时间窗以及占用该时间窗流的流fi，按照以下流程处理：
[0036]如果fi时间窗与现有时间窗部分重叠：更新fi.offset＝fi.offset+重叠长度，Offset增加后时间窗向后加长，时间窗加长后，如果与下一个时间窗出现重叠，则回收下一个时间窗资源，将其所对应的流fj放回Fstrict，参与下一次分配计算；
[0037]重新计算该流fi在路径方向各Q上的时间窗冲突情况，若冲突，重新启动规避算法，若fi.offset达到offsetMAX时仍然存在冲突，则将fj放入Fnormal集合；若不冲突，结束当前fi计算。
[0038]优选的，步骤3包括以下子步骤：
[0039]步骤3.1、对一般性时延要求业务，计算业务路径SP后，计算每条业务流、每一跳的时延上限；
[0040]步骤3.2、将各个Q按所包含时间窗总长度，从大到小排序；
[0041]步骤3.3、判断一般性时延要求业务出现在某个Q中，其窗口时间与已部署业务窗口的关系，根据所述关系更新每个Q的窗口信息。
[0042]优选的，所述时间窗口数据包括节点Q的时间窗口数据，所述节点Q的时间窗口数据包括：
[0043]Talker节点发送时间偏移量fi.offset、节点接收时间policy、各交换节点输出端口的GCL、基于listener MAC地址的各节点转发MAC表、基于源目MAC地址、VID或/和优先级编码的节点流分类表。
[0044]优选的，所述业务部署统计数据包括：
[0045]成功部署业务编号、失败编号；
[0046]节点Q时间窗信息统计、GCL长度信息。
[0047]本专利技术针对新一代TSN网络中，提供一种基于时间窗口归并的TSN网络资源分配本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种针对TSN网络资源的分配方法，其特征在于，包括依次执行的以下步骤：步骤1、对TSN业务流资源分配请求进行预处理，对业务请求进行分类，按优先级和计算费效比将流需求分割为严格时延要求类业务和一般时延要求类业务；计算业务流fij的传输路径及所有流调度周期T；步骤2、为严格时延要求类业务分配资源，锁定对资源占用的时间窗口；步骤3、为一般时延要求类业务分配资源；步骤4、输出结果，所述结果包括时间窗口数据、业务部署统计数据。2.根据权利要求1所述的针对TSN网络资源的分配方法，其特征在于，步骤2中，对流进行预处理后采用两步启发式搜索，利用offset为严格时延要求业务分配资源；步骤3中，利用offset+buffer+窗口归并为一般时延要求类业务分配资源。3.根据权利要求1所述的针对TSN网络资源的分配方法，其特征在于，步骤1包括以下子步骤：步骤1.1、基于fij.e2e将业务请求按时延要求分类，其中：Fstrict为严格时延要求类业务，Fnormal为一般时延要求类业务；步骤1.2：基于i,j和网络拓扑，计算fij的最短路SP；步骤1.3：基于所有业务流fij.period计算最小公倍数，得到当前业务请求下的调度周期T；步骤1.4：计算每个fij在调度周期T内的重复次数M；将每次重复视为一个新的业务请求，添加到ST业务流集合中。4.根据权利要求3所述的针对TSN网络资源的分配方法，其特征在于，步骤2包括以下子步骤：步骤2.1、将Fstrict集合中的业务请求按fij.e2e由小到大排序；清空GCL数据结构；步骤2.2、逐个计算Fstrict集合中的业务请求沿路径方向通过各节点的、输出端口/Queue上的数据帧时间窗口值。5.根据权利要求4所述的针对TSN网络资源的分配方法，其特征在于，步骤2还包括以下子步骤：步骤2.3、核算通过多个节点、多段链路的总时延是否满足要求。6.根据权利要求5所述的针对TSN网络资源的分配方法，其特征在于，子步...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆攀，叶学军，许都，
申请(专利权)人：四川更元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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