【技术实现步骤摘要】
一种不相容度感知的联合路由分区调度方法、装置及介质
[0001]本专利技术涉及时间敏感网络领域，尤其涉及一种不相容度感知的联合路由分区调度方法、装置及介质。
技术介绍
[0002]时间敏感网络(Time
‑
sensitive Network，TSN)能够用于满足确定性的传输需求，可以被广泛应用于诸如物联网、无人驾驶、工业控制等新型信息技术的场景中，对数据流量进行低时延、低抖动、高可靠的传输。
[0003]TSN可实现时延敏感流与非时延敏感流的混合传输，这些流量按照传输优先级由高到低可以分为3种类型：时间触发流量、音频视频流量、尽力而为流量。其中时间触发流是负责传输实时数据的关键流量，此类流量有严格的时延要求，具有周期性传输的特点。
[0004]TSN实现确定性传输的关键是对数据流的严格管理与网络资源合理配置，即调度机制与路由机制。TSN允许定义显式路由，常见的路由策略有最短路径(Shortest Path First，SPF)算法和负载平衡(Load Balance First，LBF)算法...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种不相容度感知的联合路由分区调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：对网络拓扑和时间触发流量进行建模；步骤S2：采用不相容度感知的多路径路由方法，对时间触发流量基于调度难度降序进行排序，为时间触发流量逐条确定能够最小化不相容度的冗余路由方案；步骤S3：采用不相容度感知的流分区和排序方法，将确定路由方案后的时间触发流量分为多个流分区，并对流分区进行排序；步骤S4：采用基于SMT的分区调度方法，迭代调度各个流分区，将流分区调度结果作为未被调度的流分区的约束条件输入，遍历所有流分区后得到时间触发流量的调度方案。2.根据权利要求1所述的一种不相容度感知的联合路由分区调度方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：将时间敏感网络建模为包含所有交换机和终端系统的有向图，每个交换机包含有多个输入端口和输出端口，每个终端系统只和一个交换机相连，各个相连节点之间包括两条单向链路；在输出端口和对应的链路之间建立等价关系，设置每条链路的传输速率、用于传输时间触发流的队列数和全局时钟脉冲时长；将在时间敏感网络上通信的时间敏感应用程序视作一系列时间触发消息集合，消息集合中的每条消息都具有源节点src
m
、目的节点dst
m
、帧周期prd
m
、帧大小siz
m
、截止时间dl
m
、冗余程度rl
m
；对于某条时间触发消息m而言，将其源节点src
m
和目的节点dst
m
之间的一组路径称为它的不相交路径集NRS
m
，该不相交路径集NRS
m
的集合大小等于消息的冗余程度rl
m
，该不相交路径集NRS
m
中所有路径所包含的所有链路只有第一条链路和最后一条链路相同。3.根据权利要求2所述的一种不相容度感知的联合路由分区调度方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：步骤S2.1：遍历消息集合中所有时间触发消息，寻找它们的最短路径，确定每条消息的最短路径长度；步骤S2.2：对所有时间触发消息根据最短路径降序、帧周期升序、帧大小降序进行排序；步骤S2.3：设置搜索空间的大小上限，为每条时间触发消息生成待选的不相交路径集搜索空间ONRS；步骤S2.4：将最佳不相容度之和icp
best_sum
设置为一个预设的数，将最佳流集S设置为空集；步骤S2.5：选取第1条时间触发消息，选择该消息的不相交路径集搜索空间ONRS中的第1个路由集作为其路由方案，设置不相容度之和icp
sum
＝0；步骤S2.6：选择下一条时间触发消息，并将该消息的不相交路径集搜索空间ONRS中的第1个路由集作为其路由方案，将最佳不相容度icp
best
设置为一个预设的数；步骤S2.7：计算此时消息m和排序在m前面的消息之间的不相容度icp；步骤S2.8：判断不相容度icp是否不大于最佳不相容度icp
best
，如果不是则转到步骤S2.10；步骤S2.9：将当前路由集作为当前消息的最佳路由方案，并令icp
best
＝icp；步骤S2.10：判断当前路由集是否当前消息的ONRS中的最后一个路由集，如果不是则转
到步骤S2.13；步骤S2.11：计算icp
sum
＝icp
sum
+icp
best
；步骤S2.12：判断当前消息是否消息集合的最后一条消息，如果是则跳转到步骤S2.14，否则转到步骤S2.6；步骤S2.13：选择当前消息的不相交路径集搜索空间ONRS中当前路由集的下一个路由集作为当前消息的路由方案，转到步骤S2.7；步骤S2.14：判断icp
sum
是否不大于icp
best_sum
，如果不是则跳转到步骤S2.16；步骤S2.15：最佳流集S更新为所有消息及其对应的路由方案，并令icp
best_sum
＝icp
sum
；步骤S2.16：判断第1条时间触发消息当前路由方案是否其不相交路径集搜索空间ONRS中的最后一个路由集，如果是则跳转到S2.18；步骤S2.17：选取第1条时间触发消息，将第1条时间触发消息的不相交路径集搜索空间ONRS中当前路由方案的下一个路由集为第1条时间触发消息的路由方案，设置不相容度之和icp
sum
＝0，然后转到步骤S2.6；步骤S2.18：流程结束，S就是不相容度感知的多路径路由方法的结果，其中S中每条流量都对应且仅对应一条路径，即若消息m的路由方案中有2条路径pth1和pth2，则对应着两条源节点、目的节点、帧周期、帧大小、截止时间都与消息m一致且路径分别为pth1和pth2的流量。4.根据权利要求3所述的一种不相容度感知的联合路由分区调度方法，其特征在于，所述不相容度用于测量两条时间触发流量共享链路的不可行性，设有时间触发消息m
i
和m
j
，则时间触发消息m
i
和m
j
之间的不相容度为：其中，为时间触发消息m
i
和m
j
路径的共享链路数量，GCD(M)代表时间触发消息集合M中所有时间触发消息的周期的最大公约数；分别为时间触发消息m
i
和m
j
的帧大小，分别为时间触发消息m
i
和m
j
的帧周期。5.根据权利要求1所述的一种不相容度感知的联合路由分区调度方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：步骤S3.1：基于给定的理想分区大小ip
size
和待分区的流集S的大小|S|，计算分区个数步骤S3.2：生成大小为|S|
×
|S|的零矩阵，作为affinity_matrix的初始值；步骤S3.3：令row
idx
＝col
idx
＝1；步骤S3.4：判断row
idx
和col
idx
的值是否一致，如果是则转到步骤S3.6；步骤S3.5：计算流集S中第row
idx
条流量和第col
idx
条流量之间的不相容度icp，并将affinity_matrix的第row
idx
行第col
idx
列的值置为icp；步骤S3.6：...
【专利技术属性】
技术研发人员：方婷，陆以勤，覃健诚，王海瀚，陈卓星，黄成海，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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