【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及时间敏感网络中的时间敏感流量帧复制消除协议，特别涉及一种avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法及系统。
技术介绍
1、时间敏感网络(tsn，time sensitive network)是工作在数据链路层的一系列ieee802.1标准集合，符合标准的以太网架构，具有精准的流量调度能力，既能满足工业控制的实时性和确定性，又能兼容以太网，实现不同业务流的混合传输。tsn中的流量分成三类：1、tt流(time-trigger)，主要应用于工业控制，满足工业应用严格约束的实时性、确定性需求；2、avb流(audio-video bridging)，分为classa和classb两种，主要应用于突发性的、对时延有一定要求的业务，优先级低于tt流；3、be流(best-effort)，主要应用于对时延没有要求的业务，优先级最低。
2、目前tsn已成为工业领域网络承载技术的重要演进方向之一，而tt流作为tsn中最重要的流量类型，不仅需要流量调度来保障有界的低时延和抖动，还需满足其极高的可靠性要求。由于网络中存在物理线路或设备故障等因素的影响，会造成一定概率的丢包。为此，ieee 802.1cb协议提出了可靠性帧复制和消除(frer，frame replication andelimination for reliability)机制，通过不相交的网络路径来调度复制的tt流，提高其可靠性。但frer机制只是提出可以通过冗余路径传输提高流量可靠性的思想，网络中具体冗余路径的选择并没有作明确的规定。
3、
4、基于tssdn架构的流量调度，吸收了sdn控制转发分离的思想和802.1qcc全集中式架构，从全局的视角对流量进行调度。集中用户配置(cuc)会收集流量需求，发送至集中网络配置(cnc)计算出流量的具体配置并下发到交换机。利用其特性，可以用于tt流的可靠性调度，找到网络中合理的冗余路径和调度方案。
5、tt流调度的基础是全网各节点的时钟同步。在此基础上，根据tas(time-awareshaper)门控的开关，周期性的控制不同优先级队列的流量严格按照优先级从端口传输。tas的基本思想是时分多址技术，为不同队列的流量安排不同的传输时隙，基于tas的流量调度即时门控列表的求解。
6、avb流调度则采用另一种整形机制cbs(credit-based shaper)，一般和tas联合使用，用来限制网络中流量的连续突发，avb流分为class a和class b两种，两种类型的流量都是基于信用值的大小来传输的。初始化队列的信用值设为零，而当信用值小于零时，该队列不能传输数据帧。当队列中有数据帧到达时，信用值以的速率增长，以的速率进行传输。
7、确定性网络演算是一种基于最小加代数的理论工具，通过刻画节点的到达曲线和服务曲线，来分析该实时系统的极限性能。适用于强自相关性和突发性，并且需要有界的低延时保障的tsn流量。多种流量的混合传输势必会相互影响，运用确定性网络演算可以分析出流量在其他流量影响下的最坏时延。通过这种方式，可以用来衡量冗余路径中增加的复制tt流对该路径avb流最坏时延的影响。
8、在简单工控网络下，采用原路径多次重传即时间冗余的方式保障tt流的可靠性，而重传的次数则根据不同时间敏感流量可靠性等级，运用数学理论分析计算得出，但是原路径多次重传会难以求得调度解，并且文章也没有考虑avb流的传输性能(feng z,cai m,deng q.an efficient pro-active fault-tolerance scheduling of ieee 802.1qbvtime-sensitive network[j].ieee internet of things journal,2021,9(16):14501-14510.)；根据tt流的路径冲突度，并且为了满足tt流的可靠性，找其找到多条冗余路径，即空间冗余，但是该文献也没有考虑tt流的冗余路径对avb流传输的影响(huang k,wan x,wang k,et al.reliability-aware multipath routing of time-triggered traffic intime-sensitive networks[j].electronics,2021,10(2):125.)；进一步将时间冗余和空间冗余相结合对tt流进行可靠性调度，但仍然没有考虑到avb流的传输性能(feng z,gu z,yu h,et al.online rerouting and rescheduling of time-triggered flows forfault tolerance in time-sensitive networking[j].ieee transactions oncomputer-aided design of integrated circuits and systems,2022,41(11):4253-4264.)；在对tt流调度的时候，考虑了avb流的最坏时延，并通过不断迭代找到较优的tt流调度方案，但是没有考虑各流量的可靠性要求(v,zhao l,raagaard m l,etal.avb-aware routing and scheduling of time-triggered traffic for tsn[j].ieeeaccess,2018,6:75229-75243.)。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法、装置及介质，该方法既保障了时间敏感流量的可靠性，又能尽可能提升avb流的传输性能，充分地利用网络资源，实现相关业务的效用最大化。
2、本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
3、avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，包括以下步骤：
4、对网络拓扑和时间敏感流量进行可靠性建模；
5、运用ksp算法得到时间敏感流量的路径集后进行可靠性分析，根据截断数以及冗余路径数n得到满足时间敏感流量可靠性的冗余路径集；
6、迭代计算不同冗余路径下avb流的最坏时延，选择迭代过程中avb流最坏时延最小的冗余路径；
7、采用基于可满足性模理论的调度方法，对确定转发路径的时间敏感流量进行调度。
8、进一步地，对网络拓扑和时间敏感流量进行可靠性建模，包括以下步骤：
9、s1、将网络建模为包含所有交换机和终端的有向图，每个交换机有多个端口，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本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，对网络拓扑和时间敏感流量进行可靠性建模，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，运用KSP算法得到时间敏感流量的路径集后进行可靠性分析，根据截断数以及冗余路径数N得到满足时间敏感流量可靠性的冗余路径集，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，根据截断数以及冗余路径数N得到满足时间敏感流量可靠性的冗余路径集包括：
5.根据权利要求1所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，迭代计算不同冗余路径下AVB流的最坏时延，选择迭代过程中AVB流最坏时延最小的冗余路径，包含以下步骤：
6.根据权利要求5所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，根据漏桶模型，建立该路由方案下各节点TT流和AVB流的到达曲线，包含以下步骤
7.根据权利要求5所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，根据TSN中TAS和CBS的整形机制，建立该路由方案下AVB流的服务曲线：
8.根据权利要求5所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，根据确定性网络演算理论，计算该路由方案下AVB流的最坏时延：
9.根据权利要求1～8任一项所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，采用基于可满足性模理论SMT的调度方法，对确定转发路径的时间敏感流量进行调度，包括以下步骤：
10.实现权利要求9所述的AVB流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法的系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，对网络拓扑和时间敏感流量进行可靠性建模，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，运用ksp算法得到时间敏感流量的路径集后进行可靠性分析，根据截断数以及冗余路径数n得到满足时间敏感流量可靠性的冗余路径集，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，根据截断数以及冗余路径数n得到满足时间敏感流量可靠性的冗余路径集包括：
5.根据权利要求1所述的avb流感知的时间敏感流量容错路由与调度方法，其特征在于，迭代计算不同冗余路径下avb流的最坏时延，选择迭代过程中avb流最坏时延最小的冗余路径，包含以下...
【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，陆以勤，覃健诚，王海瀚，陈卓星，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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。