一种支持事件触发的异步TSN流调度方法

本发明涉及网络通信，具体涉及一种支持事件触发的异步tsn流调度方法。

背景技术：

1、为了满足日益增多的应用程序网络数据的确定性传输需求，ieee 802.1时间敏感网络(tsn)标准被提出用来解决时延不确定性的问题，适合于通过以太网链路进行的工业和汽车通信。tsn有传统的同步和近年来常用的异步两种方式，tsn在传统的同步方式下，网络中各节点严格时钟同步，对于网络中的流量，通过其已知的发送时间离线生成门控制列表(gcl)，结合时间感知整形(tas)机制，对各队列的门开关进行严格把控，可以很好的调度固定发送时间的时间触发流。

2、在车载网络的环境下tsn的应用中，随着识别交通信号、检测障碍物等突发事件的形成，事件触发流的调度在传统同步tsn中是无法支持的。tsn在近年来常用的异步方式下，是由ieee 802.1qcr标准引入的异步流量整形(ats)，ats应用令牌桶整形机制，每个流都与一个整形器实例相关联，每个ats整形器实例都为关联的帧分配合格时间，只有到达合格时间的帧才可以得到传输，无需网络中时钟同步，并且可以应用于事件触发流。然而，配置ats参数本身存在复杂性，且参数的计算在大型网络中的需要花费较长的时间。

3、为了统一管理时间和事件触发流，并且避免复杂的计算和参数配置，现有的简便方法是deadline-tsn。此方法在tsn中引入了在线最早截止日期优先(earliest-deadlinefirst，edf)调度，根据时间触发流和事件触发流共同已知的截止日期作为统一管理的标准，该方法需要网络中各节点严格的时钟同步。然而，时钟同步相关挑战、时钟故障等因素都会影响该方法的调度效果，使得一些时间敏感流无法在截止日期内到达，可靠性得不到保证。

4、综上所述，当前车载网络环境下数据通信存在的问题是：驾驶过程中的识别交通信号、检测障碍物等突发事件会形成事件触发流，现有简便的统一管理各类时间敏感流的调度方法需要网络中各节点的严格时钟同步，然而时钟同步的复杂性、挑战和故障都会影响方案的可靠性。因此，当前需要一种无需时钟同步的支持事件触发流的异步tsn调度方法。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种支持事件触发的异步tsn流调度方法，为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

2、一种支持事件触发的异步tsn流调度方法，包括：

3、网络场景中的流以帧的形式传输，交换机节点接受帧，识别帧携带的优先级pcp值，基于帧的优先级pcp值与流过滤器自带的priority值，为帧匹配对应的流过滤器；

4、其中，帧的优先级pcp值是基于帧的每跳可驻留时间ti和交换机端口传输队列的时间粒度u匹配的；

5、其中，帧的每跳可驻留时间ti是根据帧的相对截止时间dli和帧的路径段数ri得出，帧的相对截止时间dli继承于其所属流设定的流相对截止时间，帧的路径段数ri继承于其所属流设定的流路径段数；

6、其中，传输队列的时间粒度u是根据所有帧的最大每跳可驻留时间tmax和传输队列的总数q得出的；

7、帧通过流过滤器，根据流过滤器中指定的流门标识符stream gate id和调度程序标识符scheduler id映射到对应流门及调度程序，流门标识符stream gate id唯一标识流门，调度程序标识符scheduler id唯一标识调度程序且与所属流过滤器的priority值相等；

8、设定每个流门的内部优先级ipv值为null，每个通过流门的帧的pcp值被用作该流门的内部优先级ipv值，根据调度程序的标识符schedulerid和传输队列时间粒度u设定调度程序的驻留时间schedule_time，调度程序根据帧的到达时间arrive_time和调度程序设定的驻留时间schedule_time为帧分配可驻留时间界限dwell_time，帧根据途经流门的内部优先级ipv值进入到对应的传输队列中，等待传输；

9、传输选择算法优先选择可驻留时间界限dwell_time达到当前节点时钟t的帧优先传输，再选择可驻留时间界限dwell_time未达到当前节点时钟t的帧进行传输，满足选择条件的帧的传输规则均按照帧所属传输队列的优先级顺序进行传输。

10、进一步的，帧的每跳可驻留时间ti是根据帧的相对截止时间dli和帧的路径段数ri得出，包括：

11、计算方法为

12、进一步的，传输队列的时间粒度u是根据所有帧的最大每跳可驻留时间tmax和传输队列的总数q得出的，包括：

13、计算方法为

14、进一步的，帧的优先级pcp值是基于帧的每跳可驻留时间ti和交换机端口传输队列的时间粒度u匹配的，包括：

15、计算方法为

16、进一步的，根据调度程序的标识符schedulerid和传输队列时间粒度u设定调度程序的驻留时间schedule_time，包括：

17、计算方法为schedule_time＝(7-scheduler id)*u。

18、进一步的，调度程序根据帧的到达时间arrive_time和调度程序的驻留时间schedule_time为帧分配可驻留时间界限dwell_time，包括：

19、计算方法为dwell_time＝arrive_time+schedule_time。

20、一种支持事件触发的异步tsn流调度装置，包括：

21、第一过滤模块，用于网络场景中的流以帧的形式传输，交换机节点接受帧，识别帧携带的优先级pcp值，基于帧的优先级pcp值与流过滤器自带的priority值，为帧匹配对应的流过滤器；其中，帧的优先级pcp值是基于帧的每跳可驻留时间ti和交换机端口传输队列的时间粒度u匹配的；其中，帧的每跳可驻留时间ti是根据帧的相对截止时间dli和帧的路径段数ri得出，帧的相对截止时间dli继承于其所属流设定的流相对截止时间，帧的路径段数ri继承于其所属流设定的流路径段数；其中，传输队列的时间粒度u是根据所有帧的最大每跳可驻留时间tmax和传输队列的总数q得出的；

22、第二过滤模块，用于帧通过流过滤器，根据流过滤器中指定的流门标识符streamgate id和调度程序标识符scheduler id映射到对应流门及调度程序，流门标识符streamgate id唯一标识流门，调度程序标识符scheduler id唯一标识调度程序且与所属流过滤器的priority值相等；设定每个流门的内部优先级ipv值为null，每个通过流门的帧的pcp值被用作该流门的内部优先级ipv值；根据调度程序的标识符scheduler id和传输队列时间粒度u设定调度程序的驻留时间schedule_time；调度程序根据帧的到达时间arrive_time和调度程序的驻留时间schedule_time为帧分配可驻留时间界限dwell_time；帧根据途经流门的内部优先级ipv值进入到对应的交换机端口的传输队列中，等待传输；

23、传输模块，用于传输选择算法优先选择可驻留时间界限dwell_time达到当前节点时钟t的帧优先传输，再选择可驻留时间界限dwell_time未达到当前节点时钟t的帧进行传输，满足选择条件的帧的传输规则均按照帧所属传输队列的优先级顺序进行传输。

24、进一步的，支持事件触发的异步tsn流调度装置第二过滤模块，包括：

25、调度程序根据帧的到达时间arrive_time和调度程序的驻留时间schedule_time为帧分配可驻留时间界限dwell_time，计算方法为dwell_time＝arrive_time+schedule_time。

26、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现所述的方法。

27、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行所述的方法。

28、有益效果：

29、本发明公开的一种支持事件触发的异步tsn流调度方法，其方法运用将帧的每跳可驻留时间记录在帧的pcp字段中，以此为基础进行调度。帧的每跳可驻留时间由帧的相对截止时间和路径段数计算得知，而帧的相对截止时间和路径段数对于无论是时间还是事件触发流都是共同已知的信息，因而借此可以统一管理网络中的各类时间敏感流。交换机通过帧的pcp字段感知帧在当前跳的可驻留时间，可以在网络中非严格时钟同步的情境下独立处理本节点中的排队帧。通过结合帧的到达时间可以得出帧在当前跳的可驻留时间界限，比较于该节点的当前时钟，运用传输选择算法，使得到达可驻留时间界限的紧迫帧优先得到传输，而未到达可驻留时间界限的非紧迫帧可以为紧迫帧让出带宽资源。通过上述方法，可以有效解决现有简便的统一管理各类网络流的tsn调度方法中，由时钟不同步问题造成的调度不可靠问题。

30、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

31、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。