一种适用于准动态链路的可预知确定性调度方法及装置

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种适用于准动态链路的可预知确定性调度方法及装置。

背景技术：

随着确定性网络技术的进步与发展，对确定性网络应用的场景不再局限于固网系统，向着动态协同工作领域不断扩展。例如在卫星节点之间搭建实时分布式协作系统，利用高速星间链路传输实时性信息；无人机编队通过彼此之间距离感知时延信息差，从而完成协作通信或者观测任务。

确定性网络技术需要确定性网络协议的支持，目前以时间敏感网络(timesensitivenetwork，tsn)应用最为广泛，其中又以帧数据的整形和调度技术最为关键，决定了数据流的分配和时延大小。传统的时间敏感网络调度技术主要建立在固网光纤通信链路的时间与带宽可靠性之上，以时间同步协议为保障基础，引入相应调度ieee802.1qav流量整形技术，为高优先级数据流提供较低的时延和抖动。

在准动态链路通信过程中，卫星、无人机、车辆等动态节点之间位置不断变化以及容易受到外界因素的干扰，无法保持恒定的速率和稳定的传输时延。传统tsn网络并不适用于这种新的链路场景。如果依然采用传统tsn调度技术，会造成动态节点之间数据丢失，从而影响整个分布式协作系统的可靠性与稳定性。

技术实现要素：

第一方面，本发明提供的一种适用于准动态链路的可预知确定性调度方法，应用于动态网络中的每个设备，包括：

s1，针对当前设备，获取目标传输时刻其他设备与当前设备之间建立的通信链路的距离信息以及延迟信息；

s2，基于所述距离信息以及延迟信息，确定所述通信链路的链路等级；

其中，每个链路等级对应一个传输速率，每个传输速率对应一个第一预约带宽；

s3，根据目标传输时刻的链路等级与第一预约带宽，对上一传输时刻的基于信用值的整形器cbs中各项参数进行更改，得到与目标传输时刻所需的传输速率相匹配的cbs；

其中，所述cbs为通信链路的通信协议中规定的传输队列中帧数据的cbs；

s4，根据目标传输时刻的cbs中的各项参数，确定目标传输时刻cbs的信用值；

s5，基于所述信用值以及传输队列的等级，在多个传输队列中，确定目标传输时刻传输帧数据的目标传输队列；

s6，向其他设备发送切换速率通知，以使其他设备进行参数设置，使得当前设备与其他设备之间的通信链路的传输速率变换为目标传输时刻所需的传输速率；

s7，当到达目标传输时刻时，按照目标传输时刻所需的传输速率，对所述目标传输队列发送来的帧数据进行传输。

可选的，所述cbs的参数包括信用值减小速率、信用值增加速率、信用值下界以及信用值上界，所述s3的步骤包括：

获取上一传输时刻的cbs；

使用预设的信用值下界计算公式，计算目标传输时刻的信用值下界；

使用预设的信用值上界计算公式，计算目标传输时刻的信用值上界；

将上一传输时刻cbs的信用值增加速更改为目标传输时刻的第一预约带宽的值；

将上一传输时刻cbs信用值减小速率更改为目标传输时刻所需的传输速率与第一预约带宽之差；

在上一传输时刻的cbs中将信用值下界更改为目标传输时刻的信用值下界，将信用值上界更改为目标传输时刻的信用值上界。

可选的，所述s5的步骤包括：

针对多个当传输队列，当传输队列发送的帧数据的信用值为负值时，则按照传输队列的等级从高至低，确定目标传输队列；

当传输队列发送的帧数据的信用值不为负值时，则将该传输队列确定为目标传输队列；

对目标传输队列发送来的帧数据在目标传输时刻进行传输。

可选的，所述s5的步骤包括：

步骤a：判断端口当前正在传输的帧数据的级别是否最高；

步骤b：如果端口当前正在传输的帧数据的级别为最高，则判断所述帧数据的信用值在所述帧数据传输完成后是否减少至信用值下界，如果端口当前正在传输的帧数据的级别为不为最高，则判断级别最高的传输队列是否为空队列；

步骤c：如果所述帧数据的信用值在所述帧数据传输完成后是否减少至信用值下界，则保持该信用值不变并返回步骤a；

步骤d，如果级别最高的传输队列为空队列，判断级别最高的传输队列的信用值是否为负值，如果是将信用值按照信用值增加速率增加，并返回步骤a，如果否，则将信用值置零并返回步骤a；

步骤e，如果级别最高的传输队列不为空队列，判断级别最高的传输队列的信用值是否达到信用值上界，如果是则僵持该信用值不变并返回步骤a。

可选的，在所述s2的步骤之后，在所述s3的步骤之前，所述可预知确定性调度方法还包括：

确定与目标传输时刻的链路等级对应的第一预约带宽；

判断目标传输时刻通信链路的传输速率与上一传输时刻的传输速率是否相同；

如果目标传输时刻通信链路的传输速率与上一传输时刻的传输速率相同，则获取是否精准确定目标传输时刻的第一预约带宽的请求；

基于上一传输时刻的第一预约带宽以及第二预约带宽的差值，重新确定第一预约带宽，得到精准确定的第一预约带宽。

可选的，在如果目标传输时刻通信链路的传输速率与上一传输时刻的传输速率相同，则获取是否精准确定目标传输时刻的第一预约带宽的请求步骤之后，所述可预知确定性调度方法还包括：

当所述请求为无需精准确定当前时刻的第一预约带宽的请求时，基于预先规定的最低优先级帧数据的容忍时延，确定最低优先级帧数据的传输速率的下限；

其中，最高等级的帧数据存储在优先级最高的传输队列中，最低优先级帧数据存储在优先级次高的传输队列中；

判断基于所述传输最低优先级帧数据的传输速率与所述最低优先级帧数据的传输速率的下限是否相同，如果否，基于所述最低优先级帧数据的传输速率的下限，确定传输所述最高等级帧数据的目标传输速率；

基于所述目标传输速率，重新预估所述第一预约带宽。

可选的，所述基于所述目标传输速率，重新预估所述第一预约带宽的步骤之后，所述可预知确定性调度方法还包括：

向其他设备发送切换速率通知，以使其他设备进行参数设置使得当前设备在传输所述最高等级帧数据时，通信链路的传输速率变换为目标传输速率；

当达到传输所述最高等级帧数据的目标传输时刻时，以所述目标传输速率传输所述最高等级帧数据。

可选的，在所述s1的步骤之前，所述可预知确定性调度方法还包括：

针对等级最高以及次高的传输队列中的每个帧数据，将该帧数据的目标传输时刻执行s1至s4的步骤，得到每个帧数据的信用值；

在每个帧数据的信用值中查找最低信用值，将该最低信用值的帧数据的目标传输时刻确定为最低点时刻；

将所述最低点时刻压缩入帧中，发送给其他设备，以使其他设备在所述最低点时刻到来时，切换通信链路的传输速率为与所述最低信用值相匹配的传输速率；

对除等级最高以及次高外的传输队列中的帧数据，使用优先级选择算法进调度，确定通信链路的传输速率并发送至其他设备；

最低点时刻到来时，以所述最低点时刻的传输速率对传输队列中最低信用值的帧数据进行传输以及按照帧数据在对应目标传输时刻对应的传输速率进行传输。

第二方面，本发明提供的一种适用于准动态链路的可预知确定性调度装置，应用于动态网络中的每个设备，所述装置包括：

链路距离及延迟检测模块用于，

针对当前设备，获取目标传输时刻其他设备与当前设备之间建立的通信链路的距离信息以及延迟信息；

动态带宽配置模块用于，

基于所述距离信息以及延迟信息，确定所述通信链路的链路等级；

其中，每个链路等级对应一个传输速率，每个传输速率对应一个第一预约带宽；

根据目标传输时刻的链路等级与第一预约带宽，对上一传输时刻的cbs中各项参数进行更改，得到与目标传输时刻所需的传输速率相匹配的cbs；

其中，所述cbs为通信链路的通信协议中规定的传输队列中帧数据的cbs；

信用整形算法控制模块用于，

根据目标传输时刻的cbs中的各项参数，确定目标传输时刻cbs的信用值；

传输选择模块用于，

基于所述信用值以及传输队列的等级，在所述多个传输队列中，确定目标传输时刻传输帧数据的目标传输队列；

传输控制模块用于，

向其他设备发送切换速率通知，以使其他设备进行参数设置，使得当前设备与其他设备之间的通信链路的传输速率变换为目标传输时刻所需的传输速率；

当到达目标传输时刻时，按照目标传输时刻所需的传输速率，对所述目标传输队列发送来的帧数据进行传输。

本发明提供的一种适用于准动态链路的可预知确定性调度方法，通过获取通信链路的距离信息以及延迟信息确定通信链路的链路等级；根据目标传输时刻的链路等级与第一预约带宽，得到与目标传输时刻的cbs参数；确定目标传输时刻cbs的信用值；在多个传输队列中，确定目标传输时刻传输帧数据的目标传输队列；向其他设备发送切换速率通知，使得当前设备与其他设备之间的通信链路的传输速率变换为目标传输时刻所需的传输速率；当到达目标传输时刻时，按照目标传输时刻所需的传输速率，对目标传输队列发送来的帧数据进行传输。因此本发明可预知的确定性场景来对链路传输进行调度，可以提高准动态系统传输数据的稳定性以及可靠性。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种适用于准动态链路的可预知确定性调度方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的卫星网络结构图；

图3是本发明实施例提供的链路距离变化图

图4是本发明实施例提供的动态cbs更新过程示意图；

图5是本发明实施例提供的场景调整策略流程图；

图6是本发明实施例提供的帧数据传输过程中传输速率切换的示意图；

图7是本发明实施例提供的一种适用于准动态链路的可预知确定性调度装置的结构图；

图8是本发明实施例提供的另一种适用于准动态链路的可预知确定性调度装置的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

在介绍本发明之前，首先对本发明涉及的一些专业知识做出介绍。

tsn是ieee802.1工作组在2012年提出的一组协议标准，该协议簇定义了在确定性以太网上进行时间敏感类数据的传输机制。主要包括ieee802.1as(同步)、ieee802.1qav(调度)、ieee802.1qbv(调度)等关键性协议。

准动态链路：

传统确定性网络链路以地面系统为标准，节点与节点之间距离固定，同时传输速率并不发生变化。当网络节点之间不再固定，距离产生变化，并且影响链路速率变化，但这种变化并不是随机的，而是可以预测和感知的，距离的变化可以通过相应的数学函数进行理论描述，将这种新的链路形式本文称为准动态链路。

可预知的确定性：

目前tsn技术的确定性是指数据在经过调度系统处理转发后的时延是确定的，不超过某个上界值，结合同步技术，可以明确数据接收时间点范围，这是与现有以太网的最大不同。以avb协议数据帧为例，a类数据帧在7跳节点之内延迟不超过2ms，b类数据帧在7跳内延迟不超过50ms。

avb：

avb为tsn标准前身。其中主要规定了两种不同数据流，a类数据流和b类数据流，a类数据流为音频流，b类数据流为视频流，在ieee802.1qat协议中规定，a类优先级高于b类优先级，同时a类与b类的预约带宽总和不超过总带宽的75％，剩余25％传输尽力而为数据帧，即be帧(besteffort)。一般而言将a类与b类数据帧称为时间敏感网络数据流。

在ieee802.1qav协议中，制定了如何利用优先级信息来确定时间敏感流的流量类别。优先级类别主要分为两种机制，其一是严格优先级算法，另一种为基于信用整形cbs算法。严格优先级为除了时间敏感数据流之外的数据进行队列调度，协议中规定共有八路队列，每一路队列都有相应的优先值，算法依据优先值的大小完成调度工作。基于信用值的整形cbs算法，保障网络数据流量传输过程中每一路流量都能够得到机会，且依然能够确保时间敏感流拥有最小的时延调度。

如图1所示，本发明提供的一种适用于准动态链路的可预知确定性调度方法，应用于动态网络中的每个设备，包括：

s1，针对当前设备，获取目标传输时刻其他设备与当前设备之间建立的通信链路的距离信息以及延迟信息；

其中，目标传输时刻是传输数据帧的时刻，该时刻未到来或者刚到来。

s2，基于距离信息以及延迟信息，确定通信链路的链路等级；

其中，每个链路等级对应一个传输速率，每个传输速率对应一个第一预约带宽；

s3，根据目标传输时刻的链路等级与第一预约带宽，对上一传输时刻的基于信用值的整形器cbs中各项参数进行更改，得到与目标传输时刻所需的传输速率相匹配的cbs；

其中，cbs为通信链路的通信协议中规定的传输队列中帧数据的cbs；cbs的参数包括信用值减小速率、信用值增加速率、信用值下界以及信用值上界。

s4，根据目标传输时刻的cbs中的各项参数，确定目标传输时刻cbs的信用值；

s5，基于信用值以及传输队列的等级，在多个传输队列中，确定目标传输时刻传输帧数据的目标传输队列；

s6，向其他设备发送切换速率通知，以使其他设备进行参数设置，使得当前设备与其他设备之间的通信链路的传输速率变换为目标传输时刻所需的传输速率；

s7，当到达目标传输时刻时，按照目标传输时刻所需的传输速率，对目标传输队列发送来的帧数据进行传输。

参考图2，以卫星网络为例，异轨链路之间的卫星通信距离符合某种周期性正余弦函数。为了具备通用参考性，参考图3，本发明以正弦曲线为例，代表卫星链路距离变化趋势，以三阶速率为例，分为远、中、近三种速率等级，构成卫星准动态平台链路。其他场景亦是如此。

cbs算法工作基本流程为：当采用cbs算法的队列有数据到来时，如果此时端口没有其他数据传输，则立即传输本队列，对应credit以sendslope的速率减小，若此时credit为负，端口不能进行本队列数据帧的传输；如果此时端口有其他数据帧正在传输，则队列中的数据进行等待，credit以idleslope的速率增长，若此时队列中并没有等待数据且credit值大于0，则将credit置为0，若credit小于0，则以idleslope的速率增长至0，重复上述过程。cbs算法本质上属于令牌桶算法。参数包括，sendslope：信用值减小速率；idleslope：信用值增加速率；locredit：信用值下界；hicredit：信用值上界。

准动平台节点设备利用距离感知系统获取彼此链路的时间信息以及链路距离参数，并以此确定链路速率等级。对地面系统而言，调度机制建立在固网光纤与带宽可靠性之上，传输速率一般而言是不变的；而在准动平台场景下，节点之间距离不断发生变化，但变化趋势又符合某种曲线规律，可预知的周期性运动轨迹，因此速率也呈现多级周期性变化)同时依照相应动态调整策略改变cbs固有参数(包括idleslope、sendslope、locredit、hicredit等)，之后采用更改后的cbs参数更新信用值，并依据不同情况信用值做不同的调整，最后结合优先级传输选择算法确定相应队列是否具有传输资格，递交至底层链路。

本发明提供的一种适用于准动态链路的可预知确定性调度方法，通过获取通信链路的距离信息以及延迟信息确定通信链路的链路等级；根据目标传输时刻的链路等级与第一预约带宽，得到与目标传输时刻的cbs参数；确定目标传输时刻cbs的信用值；在多个传输队列中，确定目标传输时刻传输帧数据的目标传输队列；向其他设备发送切换速率通知，使得当前设备与其他设备之间的通信链路的传输速率变换为目标传输时刻所需的传输速率；当到达目标传输时刻时，按照目标传输时刻所需的传输速率，对目标传输队列发送来的帧数据进行传输。因此本发明可预知的确定性场景来对链路传输进行调度，可以提高准动态系统传输数据的稳定性以及可靠性。

实施例二

作为本发明一种可选的实施例，s3的步骤包括：

s31，获取上一传输时刻的cbs；

s32，使用预设的信用值下界计算公式，计算目标传输时刻的信用值下界；

s33，使用预设的信用值上界计算公式，计算目标传输时刻的信用值上界；

s34，将上一传输时刻cbs的信用值增加速更改为目标传输时刻的第一预约带宽的值；

s35，将上一传输时刻cbs信用值减小速率更改为目标传输时刻所需的传输速率与第一预约带宽之差；

s36，在上一传输时刻的cbs中将信用值下界更改为目标传输时刻的信用值下界，将信用值上界更改为目标传输时刻的信用值上界。

其中，链路传输速率在目标传输时刻切换传输速率，切换时刻t为如下公式

currenttime为当前时刻，k为预测时间参数，τtransfer是传输中的最大时间，n为预测时间参数，τl为低优先级阻塞时间，m为预测时间参数，τt为从locredit恢复至0的过程为整形过程中耗费的时间。

信用值下界计算公式为：

locredit＝(ra-r0)×ma/r0

ra为a类数据帧的idleslope，r0是端口传输速率，ma为a类数据帧的最大长度。信用值上界计算公式为：

hicredit＝ra×m0/r0

ra是a类数据帧的idleslope，r0是端口传输速率(即链路速率)，m0表示be类最大数据帧长度

实施例三

作为本发明一种可选的实施例，s5的步骤包括：

s51，针对多个当传输队列，当传输队列发送的帧数据的信用值为负值时，则按照传输队列的等级从高至低，确定目标传输队列；

s52，当传输队列发送的帧数据的信用值不为负值时，则将该传输队列确定为目标传输队列；

s53，对目标传输队列发送来的帧数据在目标传输时刻进行传输。

实施例四

作为本发明一种可选的实施例，参考图4结合实施例三，s5的步骤包括：

步骤a：判断端口当前正在传输的帧数据的级别是否最高；

步骤b：如果端口当前正在传输的帧数据的级别为最高，则判断帧数据的信用值在帧数据传输完成后是否减少至信用值下界，如果端口当前正在传输的帧数据的级别为不为最高，则判断级别最高的传输队列是否为空队列；

步骤c：如果帧数据的信用值在帧数据传输完成后是否减少至信用值下界，则保持该信用值不变并返回步骤a；

步骤d，如果级别最高的传输队列为空队列，判断级别最高的传输队列的信用值是否为负值，如果是将信用值按照信用值增加速率增加，并返回步骤a，如果否，则将信用值置零并返回步骤a；

步骤e，如果级别最高的传输队列不为空队列，判断级别最高的传输队列的信用值是否达到信用值上界，如果是则僵持该信用值不变并返回步骤a。

预约带宽初始化之后，由距离感知系统确定速率等级，依据速率等级动态调整算法参数，当速率切换时，等比例调整对应参数维持链路原有特性(或适度减小和增大带宽占比以适用于不同场景要求)。当端口传输队列为a类数据帧时(此处以a类数据帧为例进行说明)，a类信用值credit依照sendslope速率递减，同时依据不同场景追加参数，减至下界locredit后保持不变；当端口传输队列不是a类队列并且a类队列为空队列，此时若信用值为负，则a类信用值credit依照idleslope速率递增，同时根据场景要求增加参数；若信用值大于0之后，则将信用值直接置0；当当前传输队列不为a类，并且此时队列已有数据等待传输，信用值credit持续递增，当达到上界hicredit后，维持不变。(为保护链路整形的特性，作如下设计，当信用值达到hicredit或locredit，待队列当前数据帧发送结束，立即切换至本队列进行数据传输，避免高优先级队列等待时间过长)

实施例五

作为本发明一种可选的实施例，在s2的步骤之后，在s3的步骤之前，可预知确定性调度方法还包括：

步骤一：确定与目标传输时刻的链路等级对应的第一预约带宽；

步骤二：判断目标传输时刻通信链路的传输速率与上一传输时刻的传输速率是否相同；

步骤三：如果目标传输时刻通信链路的传输速率与上一传输时刻的传输速率相同，则获取是否精准确定目标传输时刻的第一预约带宽的请求；

步骤四：基于上一传输时刻的第一预约带宽以及第二预约带宽的差值，重新确定第一预约带宽，得到精准确定的第一预约带宽。

其中，第一预约带宽为介质访问控制层的带宽，第二预约带宽为物理层的带宽，物理层会有开销，因此第一预约带宽通常小于第二预约带宽。本实施例可以提高预估提高第一预约带宽的精准度。

实施例六

作为本发明一种可选的实施例，参考图5，在如果目标传输时刻通信链路的传输速率与上一传输时刻的传输速率相同，则获取是否精准确定目标传输时刻的第一预约带宽的请求步骤之后，可预知确定性调度方法还包括：

步骤一：当请求为无需精准确定当前时刻的第一预约带宽的请求时，基于预先规定的最低优先级帧数据的容忍时延，确定最低优先级帧数据的传输速率的下限；

其中，最高等级的帧数据存储在优先级最高的传输队列中，最低优先级帧数据存储在优先级次高的传输队列中；

步骤二：判断基于传输最低优先级帧数据的传输速率与最低优先级帧数据的传输速率的下限是否相同，如果否，基于最低优先级帧数据的传输速率的下限，确定传输最高等级帧数据的目标传输速率；

步骤三：基于目标传输速率，重新预估第一预约带宽。

实施例七

作为本发明一种可选的实施例，基于目标传输速率，重新预估第一预约带宽的步骤之后，可预知确定性调度方法还包括：

步骤一：向其他设备发送切换速率通知，以使其他设备进行参数设置使得当前设备在传输最高等级帧数据时，通信链路的传输速率变换为目标传输速率；

步骤二：当达到传输最高等级帧数据的目标传输时刻时，以目标传输速率传输最高等级帧数据。

实施例八

作为本发明一种可选的实施例，在s1的步骤之前，可预知确定性调度方法还包括：

步骤一：针对等级最高以及次高的传输队列中的每个帧数据，将该帧数据的目标传输时刻执行s1至s4的步骤，得到每个帧数据的信用值；

步骤二：在每个帧数据的信用值中查找最低信用值，将该最低信用值的帧数据的目标传输时刻确定为最低点时刻；

步骤三：将最低点时刻压缩入帧中，发送给其他设备，以使其他设备在最低点时刻到来时，切换通信链路的传输速率为与最低信用值相匹配的传输速率；

步骤四：对除等级最高以及次高外的传输队列中的帧数据，使用优先级选择算法进调度，确定通信链路的传输速率并发送至其他设备；

步骤五：最低点时刻到来时，以最低点时刻的传输速率对传输队列中最低信用值的帧数据进行传输以及按照帧数据在对应目标传输时刻对应的传输速率进行传输。

可以理解，准动态链路的距离变化会引起物理层接收信噪比的变化，为了充分利用信道容量，在准动态链路上会引入多速率传输机制，在特定的传输距离区间采用对应的链路传输速率。如果是采用突发方式传输的链路，每一个基本传输单元独立完成接收解调，可以在物理层前导码处给出调制速率等信息，接收机可进行相应速率的接收。但是高速准动态传输链路通常采用的是连续传输机制。这时由于收发节点(设备)之间距离一般很远，例如空间卫星链路，为了做到收发协同，通常在保持收发节点具有相同时间基准的条件下，双方按约定时间，计算链路延迟后分别切换链路速率。

对于有确定性要求的网络，链路速率切换时刻处于不稳定状态，在切换期间无法进行数据传输，对确定性业务流造成影响。本发明提出一种新的机制，让发送节点根据当前排队和调度状体，预测出最适合切换的时间点，让切换动作对业务流量的影响降到最低。该方法包括如下三个要点：

第一点：发送节点为了能够在自己选定的目标传输时刻执行切换，在切换之前要能够按照原速率发送一个通知帧给接收节点，之后按照新速率发送后续数据帧；并且保证后续数据帧达到接收节点时，接收节点已经成功完成了接收的模式转换。通知帧需要在发送端切换时刻之前组装通知帧并送达接收端，以便接收端同步切换时刻。

根据切换时间节点与信用值正负情况，利用cbs算法调度特性，(在信用值递减阶段说明数据帧正在发送，并且当信用值为负时，端口不能传输经由cbs算法调度的队列)当信用值为0时，开始构建通知帧，并将预定之后的切换时刻通过时间戳加载至通知帧中，发送到接收节点。当信用值为0时刻并且链路正在发送高优先级数据帧，信用值递减为负。当信用值为负，可构建通知帧并转入队列；当信用值为0时刻并且链路无高优先级数据帧，可直接构建通知帧并发送至接收节点。综上，在确定切换时刻(目标传输时刻)之前的信用值为0阶段插入数据帧对高优先级数据影响最小。

第二点：在上述前提下，发送节点能够根据当前各个优先级业务的到达和离去情况，选择最适合的速率切换点。

本实施例采用动态切换策略，最合适的切换时机经由上述cbs调度之后传输端口上数据帧情况而定。根据动态节点之间距离变化等级确定理论切换时机，若在理论切换时间点恰好有数据帧进行传输，而此时依照规定在切换期间是无法进行数据传输，因此，保护机制将切换时间点往后推移，等待端口数据发送完成以后，进行速率切换以及上述中的带宽配置，当数据在传输完成后离理论切换点具有较小时间间隙并且这段时间内端口没有数据传输，保护机制将切换时间点前移，提前完成切换操作；若理论切换时间点节点并没有帧数据传输，在之前或之后已经完成传输操作，因此切换点原则上只要不影响数据传输即可进行速率切换。整体而言，最合适的速率切换点在理论切换时机上下进行波动。上述过程针对调度之后的数据情况，并没有考虑切换时刻对高优先级数据流的影响，为此，本实施例利用cbs队列信息预测最低信用值，(最低信用值的预测依赖当前队列信息)、利用最低信用值以及当前队列传输情况确定最佳切换时刻，此时切换对cbs流量调度的影响是最低的，并且切换时刻时间t为

其中，currenttime为当前时间，k、n、m为预测所经历的时间系数，为从locredit恢复至0的过程为整形过程中耗费的时间，τl为低优先级阻塞时间，τtransfer是传输中的最大时间。表达式如下

第三点：为了对fifo中缓存数据的影响最小，必要时可以通过调整参数增加保护带宽，在切换节点附近一定的时间范围内不允许数据的传输，或者在切换时间节点之前进行判断，确定是否能够在切换时间节点之前传输完此数据帧。当发送端确定理论切换时刻时，在切换时刻前设置最大数据帧帧长时间间隔或设置传输时间表，一旦数据帧进入帧长间隔或者越过时间表时刻则开启保护状态，待端口正在传输数据发送结束后，禁止数据帧传输，等到切换操作完成之后，则开始新速率的传输模式；当然，也可以尽量缩短所设置的时间间隔或时间表，争取最大带宽利用率，只需要判断即将传输的数据帧是否能够在切换时间点之前完成，若可以完成，保持数据发送，负责关闭端口传输，等待切换操作完成后，恢复链路数据传输。

第二点中确定切换时机节点的策略受当前调度输出端口的影响，反过来调度中带宽动态配置又与切换时机相关，因此两者之间相互关联，相互影响。第三点中传输切换策略建立在牺牲一定时延的基础之上，由于准动态链路距离远且影响时延的因素复杂，如果由于数据丢失而导致重传，付出的时间代价远不止上述策略占用的时间。因此在特定场景下第三点提到的切换方案是最为可靠的。

以图6为例进行说明，例如，链路采用三阶速率变化，对于情况1，恰好在理论切换的时机点有数据帧进行传输，因此，保护机制将传输时间点往后推移，等待数据帧发送完成之后，再做速率切换和带宽配置；对于情况2，理论切换时间点并没有数据传输，在之前或之后完成相应的传输，因此切换点原则上只要不影响数据传输即可速率切换。图中细虚线为不加保护的切换时间点，粗虚线为引入保护机制后的切换时间点。

实施例九

如图7所示，本发明提供的一种适用于，准动态链路的可预知确定性调度装置，应用于，动态网络中的每个设备，装置包括：

链路距离及延迟检测模块用于，针对当前设备，获取目标传输时刻其他设备与当前设备之间建立的通信链路的距离信息以及延迟信息；

动态带宽配置模块用于，

基于距离信息以及延迟信息，确定通信链路的链路等级；

其中，每个链路等级对应一个传输速率，每个传输速率对应一个第一预约带宽；

根据目标传输时刻的链路等级与第一预约带宽，对上一传输时刻的cbs中各项参数进行更改，得到与目标传输时刻所需的传输速率相匹配的cbs；

其中，cbs为通信链路的通信协议中规定的传输队列中帧数据的cbs；

信用整形算法控制模块用于，

根据目标传输时刻的cbs中的各项参数，确定目标传输时刻cbs的信用值；

传输选择模块用于，

基于信用值以及传输队列的等级，在多个传输队列中，确定目标传输时刻传输帧数据的目标传输队列；

传输控制模块用于，

向其他设备发送切换速率通知，以使其他设备进行参数设置，使得当前设备与其他设备之间的通信链路的传输速率变换为目标传输时刻所需的传输速率；

当到达目标传输时刻时，按照目标传输时刻所需的传输速率，对目标传输队列发送来的帧数据进行传输。

如图8所示，本发明提供的另一种适用于准动态链路的可预知确定性调度装置对应实施例八中的方法，装置包括：

信用变形算法控制模块用于，针对等级最高以及次高的传输队列中的每个帧数据，将该帧数据的目标传输时刻执行得到每个帧数据的信用值的步骤，得到每个帧数据的信用值；

其中，得到帧数据的信用值的过程此处不再赘述。

最佳信用值单元用于，在每个帧数据的信用值中查找最低信用值；

链路端口监测单元用于，监测链路端口的传输状态；

检测切换单元用于，根据链路端口的传输状态，将该最低信用值的帧数据的目标传输时刻确定为最低点时刻；

检测通知单元用于，将最低点时刻压缩入帧中，发送至发送模块；

发送模块用于，将最低点时刻发送给其他设备，以使其他设备在最低点时刻到来时，切换通信链路的传输速率为与最低信用值相匹配的传输速率；

优先级选择算法控制模块用于，对除等级最高以及次高外的传输队列中的帧数据，使用优先级选择算法进调度，确定通信链路的传输速率并发送至其他设备；

当最低点时刻到来时，以最低点时刻的传输速率对传输队列中最低信用值的帧数据进行传输以及按照帧数据在对应目标传输时刻对应的传输速率进行传输。

上述过程与实施例八的过程相同，此处不再赘述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。