一种周期性流表的基于周期划分的时间有序访问控制方法技术

本发明专利技术提供了一种周期性流表的基于周期划分的时间有序访问控制方法。该方法包括：将具有相同发送周期的数据流集合成周期组，根据各个数据流的发送时间，找到各周期组中即将发送的目标数据流；使用存储结构存储各周期组中即将发送的目标数据流组成集合，利用多级比较器对存储结构内相邻数据流进行不重叠的两两比较，根据比较结果确定所述存储结构下一个待发送的目标数据流；存储结构中存储的任一数据流发送完毕后，找到任一数据流所在的周期组内下一条的目标数据流，将找到的目标数据流设置在任一数据流在存储结构中的位置上。本发明专利技术方法解决了周期性流表重复表项的问题，该方法适合大规模的周期性流表进行时间有序的访问控制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
一种周期性流表的基于周期划分的时间有序访问控制方法


[0001]本专利技术涉及计算机网络
，尤其涉及一种周期性流表的基于周期划分的时间有序访问控制方法。

技术介绍

[0002]时间敏感网络(Time
‑
SensitiveNetworking，简称TSN)由IEEE 802.1TSN Group在2012年提出并标准化，已成为工业互联网基础设施转型升级的重要研究方向，被学术界和工业界广泛接受。周期性流表是TSN实现确定性实时传输的核心配置信息。
[0003]周期性流表通常包含窗口(w
i
，即窗口持续的时间)、开始时间(o
i
，即窗口开始时间)、数据流(f
i
，即窗口持续时间内需要传输的调度报文)等表项。流表以开始时间为序，依次执行，在开始时间o
i
打开数据流f
i
对应队列的开关，在窗口持续时间w
i
内发送该数据流的报文，当窗口持续时间耗尽，队列开关关闭，这时别的队列开关打开，发送其它数据；当流表执行完最后一个表项，又从第一个表项开始，周期性地循环；流表的循环周期是所有数据流周期的最小公倍数(Least Common Multiple，简称LCM)，称为宏周期。TSN通过周期性流表控制不同队列的门控开关，实现实时数据流在精准的时间内发送，从而保证数据传输的确定性和实时性。然而，那样的访问控制方法会导致表项的重复，图1示意了3条数据流的例子，3条数据流的宏周期为4ms，在宏周期内，数据流f1出现了4次，f2出现了2次，f3出现了1次，因此，由于表项的重复出现，3条数据流的周期性流表包含了7个表项。一般地，n个数据流f1,f2…
,f
n
的空间复杂度为当宏周期与单个数据流的周期差别较大时，将导致数据流表项大量重复，造成存储空间的浪费。
[0004]针对上述问题，有方案增大窗口w
i
的大小，以便在窗口内传输多个数据流，从而减少周期性流表的表项，这些方法仅仅缓解了表项重复的问题，并没有从根本上解决问题，而且相同窗口内传输多个数据流，会引入更大的时延抖动，损坏数据传输的确定性。另外，TSN交换机是典型的嵌入式设备，资源受限是其典型特征。因此，如何实现一种周期性流表无重复表项的时间有序访问控制方法对TSN交换机有着重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供了一种周期性流表的基于周期划分的时间有序访问控制方法，以实现对周期性流表中的数据流进行有序访问控制。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0007]一种周期性流表的基于周期划分的时间有序访问控制方法，包括：
[0008]将具有相同发送周期的数据流集合成周期组，根据各个数据流的发送时间，找到各周期组中即将发送的目标数据流；
[0009]使用存储结构存储各周期组中即将发送的目标数据流组成集合，利用多级比较器对所述存储结构内相邻数据流进行不重叠的两两比较，根据比较结果确定所述存储结构下
一个待发送的目标数据流；
[0010]所述存储结构中存储的任一数据流发送完毕后，找到所述任一数据流所在的周期组内下一条的目标数据流，将找到的目标数据流设置在所述任一数据流在所述存储结构中的位置上。
[0011]优选地，所述的将具有相同发送周期的数据流集合成周期组，包括：
[0012]将周期性流表由上位机配置在外存设备中，依据数据流的发送周期p和开始发送时间o以周期划分方法对数据流进行组织，使得不同发送周期p的数据流分别成周期组，且各周期组内表项依据开始发送时间o序排列。
[0013]优选地，所述的根据各个数据流的发送时间，找到各周期组中即将发送的目标数据流，包括：
[0014]首先选择周期组内中间位置的数据流，将中间位置的数据流的发送时间与当前时点进行比较，根据比较结果，确定下一查找区间，在下一查找区间内重复前一步骤，经过不断缩小查找区间、逐步查找，最终确定出与当前时点最接近的一条待发目标数据流f
target
；或者，以宏周期零点为参考时点，将周期组第一条数据流作为距离宏周期零点最近的目标数据流f
target
；
[0015]在找到每一组内与当前时点最接近的一条数据流后，顺势取出它下一条数据流，得到共n组数据流，每组包含2条数据流，比较每组内的两条数据流，得到发送时点更加接近当前时点的1条数据流作为目标数据流f
target
，各周期组中即将发送的目标数据流组成集合{f1,f2,
…
,f
n
}，保存该集合内数据流在数据流表中的地址。
[0016]优选地，所述的使用存储结构存储各周期组中即将发送的目标数据流组成集合，利用多级比较器对所述存储结构内相邻数据流进行不重叠的两两比较，根据比较结果确定所述存储结构下一个待发送的目标数据流，包括：
[0017]将多级比较器与所述存储结构的表项相连，所述存储结构的表项与多级比较器最低一级的数据输入端口存在一一对应关系，在多级比较器的每一级比较器内对相邻数据流进行两两比较，两两比较的结果即为下一级比较的输入，直到最终输出集合中距发送时点最近的所述存储结构下一个待发送的数据流f
target
；
[0018]在每一级比较器内对相邻数据流进行两两比较的方法包括周期累加法和周期截断法；
[0019](1)周期累加法：为每个周期组配置一计数器，各周期组对应的计数器在设备开始工作时清零，每经过一个period，计数器的值加一，利用周期组计数器的值以及数据流本身的发送周期与发送时点信息，直接计算数据流的下一次发送的绝对时点进行比较，设第i、j个周期组对应的计数器内容分别为count
i
、count
j
，对应的数据流发送周期、发送时点分别为period
i
、offset
i
与period
j
、offset
j
，比较这两个周期组对应的数据流即为比较两数据流的下一次发送的绝对时点：(count
i
*period
i
+offset
i
)与(count
j
*period
j
+offset
j
)，将选择二者中的较小者所对应的数据流作为比较结果；
[0020](2)周期截断法：引入当前时间t，利用当前时间t与数据流的下一次的发送时点的差值gap进行判断，对当前时间t使用数据流周期period进行截断，获得t在周期period内的相对时点，与同为周期内相对时点的offest求差值得到gap，即gap＝offset
‑
t％period，当所述存储结构不断更新，直至新表项为周期组首条表项时，计算gap
′
＝gap+peri本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种周期性流表的基于周期划分的时间有序访问控制方法，其特征在于，包括：将具有相同发送周期的数据流集合成周期组，根据各个数据流的发送时间，找到各周期组中即将发送的目标数据流；使用存储结构存储各周期组中即将发送的目标数据流组成集合，利用多级比较器对所述存储结构内相邻数据流进行不重叠的两两比较，根据比较结果确定所述存储结构下一个待发送的目标数据流；所述存储结构中存储的任一数据流发送完毕后，找到所述任一数据流所在的周期组内下一条的目标数据流，将找到的目标数据流设置在所述任一数据流在所述存储结构中的位置上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将具有相同发送周期的数据流集合成周期组，包括：将周期性流表由上位机配置在外存设备中，依据数据流的发送周期p和开始发送时间o以周期划分方法对数据流进行组织，使得不同发送周期p的数据流分别成周期组，且各周期组内表项依据开始发送时间o序排列。3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的根据各个数据流的发送时间，找到各周期组中即将发送的目标数据流，包括：首先选择周期组内中间位置的数据流，将中间位置的数据流的发送时间与当前时点进行比较，根据比较结果，确定下一查找区间，在下一查找区间内重复前一步骤，经过不断缩小查找区间、逐步查找，最终确定出与当前时点最接近的一条待发目标数据流f
target
；或者，以宏周期零点为参考时点，将周期组第一条数据流作为距离宏周期零点最近的目标数据流f
target
；在找到每一组内与当前时点最接近的一条数据流后，顺势取出它下一条数据流，得到共n组数据流，每组包含2条数据流，比较每组内的两条数据流，得到发送时点更加接近当前时点的1条数据流作为目标数据流f
target
，各周期组中即将发送的目标数据流组成集合{f1,f2,
…
,f
n
}，保存该集合内数据流在数据流表中的地址。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的使用存储结构存储各周期组中即将发送的目标数据流组成集合，利用多级比较器对所述存储结构内相邻数据流进行不重叠的两两比较，根据比较结果确定所述存储结构下一个待发送的目标数据流，包括：将多级比较器与所述存储结构的表项相连，所述存储结构的表项与多级比较器最低一级的数据输入端口存在一一对应关系，在多级比较器的每一级比较器内对相邻数据流进行两两比较，两两比较的结果即为下一级比较的输入，直到最终输出集合中距发送时点最近的所述存储结构下一个待发送的数据流f
target
；在每一级比较器内对相邻数据流进行两两比较的方法包括周期累加法和周期截断法；(1)周期累加法：为每个周期组配置一计数器，各周期组对应的计数器在设备开始工作时清零，每经过一个period，计数器的值加一，利用周期组计数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗辉，邹瀚原，张昊，周骏，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：