【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種增量路由調度方法、系統、設備及存儲介質，尤其涉及一種時間敏感網絡增量路由調度方法、系統、設備及存儲介質，屬于電子信息技術。
技術介紹
1、在當前的工業領域中，在眾多場景中對實時性和可靠性的需求都有巨大的提升，如在汽車控制系統、航空電子應用、工業控制應用、智能電網應用等都有了這些具有實時性和可靠性的時間敏感業務的傳輸需求。傳統的組網方法只能通過增加帶寬來降低非時間敏感業務的占用，從而以較高的代價實現時間敏感業務的傳輸。然而，帶寬的增加并不能解決傳輸時間敏感業務所帶來的挑戰，而且浪費了寶貴的帶寬資源。
2、為了解決這些問題，ieee?802.1時間敏感網絡(tsn)工作組制定了一套針對tsn的標準。tsn標準以傳統以太網為基礎，作用于數據鏈路層，在標準以太網數據包中插入4個字節來定義其特性。它可以支持實時應用，具有有限的端到端時延和零丟包能力。在tsn中，消息作為數據包流交換，從一個源傳輸到一個或多個目的地，具有特定的路徑、大小和優先級。tsn在保證時間敏感流和be流在同一網絡上傳輸的前提下，利用服務等級對不同類型的流進行分類。循環排隊轉發(cqf)是時間敏感網絡中的一種調度機制，在cqf網絡中，在每個交換機輸出端口上維護一個周期定時器和兩個隊列，并根據時序對兩個隊列進行轉換。具體操作如圖2所示:在奇數時隙中，q1隊列的接收門打開，發送門關閉。此時，q1處于數據接收狀態。同時q2接收門關閉，發送門打開，q2處于數據轉發狀態。在偶數時隙中，q1隊列的接收門關閉，發送門打開，q1進入數據轉發狀態。q2接收門
3、由于tsn的一些特性，例如時間同步以及周期性等，可以通過一個終端對網絡傳輸進行全局的控制，所以需要相關的算法來對此進行處理來實現。目前的相關算法都缺乏對流之間相關性和流的各種特性的利用，在復雜的流量調度環境下可能會不足以支持眾多數據的處理。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術的目的是提供一種能夠在復雜網絡模型和流量組成的情況下提高調度成功率的時間敏感網絡增量路由調度方法、系統、設備及存儲介質。
2、技術方案：本專利技術所述的一種時間敏感網絡增量路由調度方法，包括：
3、(1)構建以循環排隊轉發cqf為傳輸方式的時間敏感網絡tsn多路由情況傳輸模型；所述模型包括網絡拓撲和流的特征；
4、(2)設置模型的約束條件，依據約束將流量路由調度問題轉化為優化問題；
5、(3)采用貪婪策略對于流量處理的優先級進行處理，對于選擇出來的流量，使用dijkstra算法得到流量的最佳路徑，根據負載均衡的方式確定時隙偏移選擇的調度處理完成調度。
6、進一步地，所述網絡拓部表示為有向圖g＝{v,e}，其中，v是包括主機的頂點s和交換機的頂點h的集合，e表示為了傳輸而相互連接的頂點之間的有向連接；所述主機為數據流的來源和目的地，用于產生時間觸發的數據流，控制數據流發送時間；
7、所述流的特征采用下式描述，
8、fi＝{src,dst,period,size,deadline,path,offset,frequency,score}
9、其中，fi表示第i個流，源節點src、目的節點dst、周期period、數據包大小size、截止時間deadline和路徑path為流生成階段觀察到的不同特征，偏移量offset表示用于調整每個流調度過程的值，頻率frequency表示在指定的調度間隔內數據包出現的次數；評分score根據已知特征值計算得出；
10、其中，所述路徑使用鏈路表示，如下式所示，
11、fi.path＝{l(s1,s2),l(s2,s3),...,l(sn-1,sn)}
12、其中，fi.path為流fi的路徑，l(s1,s2)和l(sn-1,sn)分別是tsn網絡中的第一個和最后一個鏈接，s1和sn分別是fi的第一個和最后一個頂點。
13、進一步地，所述步驟(2)具體包括：
14、(21)設置調度周期約束，具體的，定義一個長度為流集合的周期f.periods的最小公倍數的時間長度為調度周期schedcycle，映射流集合中的所有流：
15、schedcycle＝lcm(f.periods).
16、其中，f為流的集合，lcm表示最小公倍數；基于給定的調度周期，計算fi的頻率fi.frequency，如下式所示：
17、
18、(22)設置時隙約束，具體的，所述時隙是時間偏移的粒度，能被所有流的周期整除，用所有流的周期的最大公因式來表示，所述時隙的下界為一個隊列發送和接收所需的時間：
19、
20、其中，slotcycle表示時隙，表示正數，gcd表示最大公因數，queuesize為隊列大小的度量，mtu為最大傳輸單元，b表示帶寬，dproc為交換機傳輸、排隊和處理造成的最大延遲之和，dsync為時間同步的最大延遲；
21、(23)設置偏移約束，具體的，令所述流的偏移量小于流的周期：
22、
23、其中，fi.offset為fi的偏移量，n為流的總數；
24、(24)設置截止時間約束，fi的截止時間fi.deadline，表示流需要發送到目標頂點的最遲時間，具體設置如下：
25、
26、(fi.offset+|fi.path|+2)×slotcycle≤fi.deadline.
27、其中，(|fi.path|+2)表示流傳輸過程中所需的時隙數；
28、(25)設置隊列資源約束，具體的，設隊列資源的資源塊q，表示交換機j第t(t)時隙在端口k處的隊列資源，設置映射值表示對應的流是否占用了資源塊，當流占用資源塊時，為1，否則為0：
29、
30、其中，hop表示路徑長度，mod表示取模運算，μ表示流在調度周期內的第μ個數據包，用于計算流占用的槽位位置；
31、對于完成調度步驟的流集，占用的資源滿足以下關系，用于防止資溢出：
32、
33、其中，φ(i)表示fi是否被成功調度，當fi成功調度時，φ(i)的值為1，否則為0；
34、(26)設最大化成功調度的流的數量為調度優化目標：
35、
36、其中，fsuccess表示成功調度的流的數量。
37、進一步地，所述步驟(3)具體包括：
38、(31)進行基于貪婪策略的流量處理選擇；具體的，在流量的特征元組中，選擇size、period和frequency進行基于貪婪的選擇策略；
39、對三組數據進行min-max歸一化操作，隨后，對得到的數據進行加權和，并將結果定義本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，所述網絡拓部表示為有向圖G＝{V,E}，其中，V是包括主機的頂點S和交換機的頂點H的集合，E表示為了傳輸而相互連接的頂點之間的有向連接；所述主機為數據流的來源和目的地，用于產生時間觸發的數據流，控制數據流發送時間；
3.根據權利要求2所述的時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括：
4.根據權利要求3所述的時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，所述步驟(3)具體包括：
5.一種時間敏感網絡增量路由調度系統，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的時間敏感網絡增量路由調度系統，其特征在于，所述模型構建模塊中，網絡拓部表示為有向圖G＝{V,E}，其中，V是包括主機的頂點S和交換機的頂點H的集合，E表示為了傳輸而相互連接的頂點之間的有向連接；所述主機為數據流的來源和目的地，用于產生時間觸發的數據流，控制數據流發送時間；
7.根據權利要求6所述的時間敏感網絡增量路
8.根據權利要求7所述的時間敏感網絡增量路由調度系統，其特征在于，所述調度模塊，具體實現方法為：
9.一種計算設備，其特征在于，包括：一個或多個處理器、一個或多個存儲器以及一個或多個程序，所述程序存儲在存儲器中并被配置為由處理器執行，所述程序被加載至處理器時實現根據權利要求1至4任一項所述的時間敏感網絡增量路由調度方法的步驟。
10.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述程序指令當被處理器執行時使所述處理器執行根據權利要求1至4任一項所述的時間敏感網絡增量路由調度方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，所述網絡拓部表示為有向圖g＝{v,e}，其中，v是包括主機的頂點s和交換機的頂點h的集合，e表示為了傳輸而相互連接的頂點之間的有向連接；所述主機為數據流的來源和目的地，用于產生時間觸發的數據流，控制數據流發送時間；
3.根據權利要求2所述的時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括：
4.根據權利要求3所述的時間敏感網絡增量路由調度方法，其特征在于，所述步驟(3)具體包括：
5.一種時間敏感網絡增量路由調度系統，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的時間敏感網絡增量路由調度系統，其特征在于，所述模型構建模塊中，網絡拓部表示為有向圖g＝{v,e}，其中，v是包括主機的頂點s和交換機的頂點h的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周飛飛，馬濤，趙高峰，何迎利，張浩，管荑，盧岸，姜沁汝，朱云飛，李菁竹，王慧軒，程程，周熠，
申請(專利權)人：南京南瑞信息通信科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。