【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业网络，提出了一种工业异构网络的流量调度方法。
技术介绍
1、随着工业4.0的推进，制造业进入智能化领域，实时以太网凭借着开发便捷、互通性强等优势逐渐成为工业生产中使用的主要技术。在实时以太网技术中，常见的工业以太网有工厂自动化以太网(epa，ethernet for plant automation)、以太网控制自动化技术(ethercat，ethernet for control automation technology)和高速工业以太网(ethernet powerlink)等。其中powerlink是一项在标准以太网介质上，用于解决工业控制及数据采集领域数据传输实时性的技术，凭借着实时性高、成本低、移植性好和拓扑结构灵活等优点成为网络化领域的一个亮点。
2、时间敏感网络(tsn，time-sensitive networking)是由ieee802.1tsn工作组开发的一系列协议标准的集合，主要用于构建更可靠、低时延和低抖动的以太网。tsn可以实现对工业控制应用中不同类别和不同优先级流量的合理传输，以保证低时延和可靠性交付。现有的powerlink网络与tsn融合解决方案通常通过手动配置网络适配器端口给powerlink流打上单一的vlan标签，虽然可以实现powerlink网络和tsn的互联互通，但是由于没有区分powerlink网络中各种类型流量的优先级，所以并不能进一步提高powerlink网络中流量的实时性。因此，对于融合tsn的powerlink数据流，仍需一种合理的流量调度策略结
技术实现思路
1、有鉴如此，本专利技术的目的在于提供一种工业异构网络的流量调度方法，所述工业异构网络包括powerlink网络和tsn网络。首先，考虑到powerlink数据帧和tsn数据帧格式上的差异，本方法在powerlink帧源mac地址后面添加四个字节的vlan标签，将其转换为tsn帧，使得tsn交换机可以调度powerlink数据帧。并且根据powerlink不同类型数据流对实时性和确定性的不同要求，在vlan标签中的pcp字段填充不同的值，由此在powerlink和tsn之间建立一种流量优先级映射关系；其次，对于powerlink转换为tsn后的数据流，本专利技术将多路复用机制和01背包问题引入到tsn流量调度模型之中，对于周期性的powerlink流量，将其转换为tsn流量之后，在每个周期的周期时间段内按照多路复用机制调度该流量。对于非周期的powerlink流量，转换为tsn流量之后，在tsn交换机的出端口处建立调度模型，将对非周期流量的调度抽象成为01背包问题，在不超出给定带宽的前提下，从多个非周期队列中找出满足条件的优先级之和最大的一组数据帧，在每个周期的非周期阶段执行调度操作。该流量调度方法可以在不超出给定带宽资源的前提下优先保证每种类型的实时性周期流量的传输，并最大限度的满足不同类型的非周期流量的不同服务质量需求。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种工业异构网络的流量调度方法，该方法包括以下步骤：
4、获取powerlink数据帧；所述powerlink数据帧添加有vlan标签，所述vlan标签用于标识所述powerlink数据帧的优先级，并对应tsn数据帧的流量优先级；
5、根据所述powerlink数据帧的传输特性，确定所述powerlink数据帧为等时同步流量帧或者为异步流量帧；
6、若所述powerlink数据帧为等时同步流量帧，则对所述powerlink数据帧分配最高优先级，同时将所述powerlink数据帧按照数据类型分配到不同周期性队列中；
7、对周期性队列进行排序处理，得到周期tsn流量队列；
8、若所述powerlink数据帧为异步流量帧，则将所述powerlink数据帧按照数据类型分配到不同优先级，同时将所述powerlink数据帧按照相应优先级分配到不同非周期性队列中；
9、按照每种非周期性流量的优先级和相应帧长，采用背包算法对所述非周期性队列进行处理，得到优先级之和最大的非周期性tsn流量队列；
10、在一个循环周期的每个连续周期内，在周期性时间段调度tsn流量队列，在非周期性时间段调度优先级之和最大的tsn流量队列。
11、本专利技术的有益效果：
12、本专利技术可以在不超出给定带宽资源的前提下，优先保证实时性周期流量的传输，并最大限度的满足非周期流量的不同服务质量需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述工业异构网络包括Powerlink网络和TSN网络，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述VLAN标签为四个字节，且位于Powerlink数据帧的源MAC地址之后。
3.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述对周期性队列进行排序处理包括根据每种数据类型的周期性队列被调度一次需要经过的连续周期数量，确定出在一个循环周期内该种数据类型的周期性队列所出现的顺序；根据每个连续周期内调度周期相同的周期性队列的数据类型数量，确定出在不同连续周期内相同数据类型的周期性队列所出现的顺序；根据每个连续周期中不同数据类型的周期性队列的紧急程度，确定出同一个连续周期内不同数据类型的周期性队列的顺序。
4.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，将所述Powerlink数据帧分配的优先级包括如果所述Powerlink数据帧是等时同步流量帧，那么在VLAN标签的PCP字段填充7，表示该Powerlink数据帧
5.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述采用背包算法对所述非周期性队列进行处理包括根据非周期性队列中各个数据帧的优先级以及是否被调度的指示标签，计算出非周期性队列的优先级之和；将每个连续周期内总的带宽资源，非周期性队列的相应帧长作为约束条件，将非周期流量队列中帧的帧长和优先级分别对应于背包问题中物品的重量和价值，构建背包模型；对所述背包模型进行求解，得到优先级之和最大的非周期性队列，并将其作为非周期性TSN流量队列。
6.根据权利要求5所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述背包模型表示为：
7.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述循环周期由所有周期性队列的周期最小公倍数确定；所述连续周期由所有周期性队列的周期最大公因数确定。
...【技术特征摘要】
1.一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述工业异构网络包括powerlink网络和tsn网络，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述vlan标签为四个字节，且位于powerlink数据帧的源mac地址之后。
3.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，所述对周期性队列进行排序处理包括根据每种数据类型的周期性队列被调度一次需要经过的连续周期数量，确定出在一个循环周期内该种数据类型的周期性队列所出现的顺序；根据每个连续周期内调度周期相同的周期性队列的数据类型数量，确定出在不同连续周期内相同数据类型的周期性队列所出现的顺序；根据每个连续周期中不同数据类型的周期性队列的紧急程度，确定出同一个连续周期内不同数据类型的周期性队列的顺序。
4.根据权利要求1所述的一种工业异构网络的流量调度方法，其特征在于，将所述powerlink数据帧分配的优先级包括如果所述powerlink数据帧是等时同步流量帧，那么在vlan标签的pcp字段填充7，表示该powerlink数据帧的优先级为7；如果是异步流量帧，那么进一步判断该powerlink数据帧的数据类型，如果该powerlink数据帧传输网络管理信息，那么在vlan标签的pcp字段填充4，表示该powerlink数据帧的优先级为4；如果所述powerlink数据帧是传...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。