本发明涉及时间敏感网络，具体涉及一种基于延迟容忍的启发式流量调度方法。
背景技术：
1、随着车载网络技术的飞速发展，车载通信系统对实时性和可靠性的要求日益提高。时间敏感网络（tsn）作为当前先进的通信技术，因其在时间确定性方面的优势，被逐步引入车载通信系统，时间敏感网络正逐渐成为支撑关键业务数据传输的核心基础设施。作为传统以太网的增强演进，tsn通过引入确定性传输机制，为车载通信提供了可靠的技术保障。tsn流量调度的核心思想是通过预先计算的方式，为网络中的各类数据流分配确定的传输时隙。这种调度方式能够确保关键业务数据在严格规定的时间窗口内完成传输，从而满足微秒级甚至纳秒级的时延要求。例如，在智能驾驶系统中，环境感知数据必须在规定时间内完成传输，否则将影响车辆的决策响应速度。
2、从技术实现角度来看，流量调度需要解决以下问题：首先是调度表的生成算法，如何在满足所有时间敏感流时限约束的前提下，实现网络资源的最优配置；其次是调度策略的可扩展性，当网络规模扩大时，如何维持调度效率不下降或者缓慢下降。传统的流量调度算法面临带宽利用率低、延迟高以及可扩展性差等问题。在时间敏感网络中，如何在保证时间敏感流量优先传输的同时，充分利用网络带宽、降低延迟，并提高系统的整体效率，成为亟待解决的问题。现有的流量调度方法在流量规模较大或网络拓扑复杂时，调度效率和资源利用率仍然较低，不能满足高实时性和高带宽需求的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于延迟容忍的启发式流量调度方法。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、本发明公开了一种基于延迟容忍的启发式流量调度方法，包括以下步骤：
4、s1、计算负载均衡路由，通过负载均衡策略，将流量相对均匀的分配到所有可用链路中；
5、s2、计算延迟容忍调度，设定调度策略，容忍中间节点存在延迟；
6、s3、计算压缩，通过减少保护带数量，优化网络带宽的使用，提升网络资源的利用效率。
7、进一步地，步骤s1中所述的计算负载均衡路由包括排序和启发式路径选择，具体包括以下子步骤：
8、s11、基于流量繁忙度函数对所有将要调度的流量进行从大到小的排序，所述流量繁忙度函数的公式为，其中表示流的有效载荷，表示流的周期；
9、s12、基于步骤s11中已经排序的流量进行启发式路由，根据已经产生的时延和预估后续即将产生的时延确定启发式评估函数；通过搜索当前节点中除上游节点之外的所有邻节点，选取总体时延值最小的节点作为路由节点，依次搜索直到目的节点：
10、通过公式计算不同流之间的冲突函数，其中表示流i已经经过的传输路径，表示流 和流之间的路径重叠数量，表示流的帧大小，表示流的周期， 表示流的帧大小，表示流的周期，表示所有流中任意两条具有重叠路径的流之间发生冲突的最大值；
11、通过公式计算预留时延，其中表示流的传播时延；
12、当任意一条流到达中间节点时，假设后续传输路径采用最短路径优先到达目的节点，产生预估时延，通过公式计算启发式时延预估函数；
13、最后通过计算大规模周期性时敏性流量的总预估时延。
14、优选地，步骤s2具体包括以下步骤：
15、s21、输入参数，输入每个帧的描述信息，包括周期、第一偏移量offset和传输路径；
16、s22、计算每个帧在第一个周期内路径中各个节点起始发送间，并按照顺序开始进行调度，在调度过程中使用冲突检测算法，逐帧判断当前检测帧是否与已调度帧发生冲突，若未发生冲突，则继续下一帧的调度；若发生冲突，则执行步骤s23；
17、s23、第一阶段的调度，调用第一阶段冲突处理算法，尝试为该帧分配第二偏移量offset1，使其与已调度帧不冲突，如果调度成功，即没有与其他帧发生冲突，将该帧在所有路径节点上的时间戳都加上第二偏移量offset1，完成最终的时间定位；如果调度失败，则执行步骤s24；
18、s24、第二阶段的调度，对于还未被成功调度的帧，调用第二阶段冲突处理算法，避开冲突时隙，计算第三偏移offset2与缓存延迟，并更新帧在每个节点上的发送时间。
19、优选地，步骤s22中所述的冲突检测算法具体包括以下步骤：
20、s221、遍历已调度帧，计算当前检测帧在本周期内的最早可能发送时间区间，其中表示第一开始时间，表示第一结束时间；
21、s222、进行无冲突判断，若或，其中表示第二开始时间，表示第二结束时间，则当前检测帧与已调度帧在该周期不重叠，跳出当前周期循环，继续下一帧判断；
22、s223、冲突情况判断，若且，则当前检测帧的起始时间在已调度帧的区间中，采用缓存延迟解决冲突：，并返回；其中表示是否发生冲突，表示与当前检测帧发生冲突的已调度帧，表示可调节偏移量的值，表示可调节延迟；
23、若 且，则当前检测帧会阻塞已调度帧，通过第四偏移量让当前检测帧避开已调度帧：，并返回，其中表示是；
24、若不满足上述条件，则返回，表示失败， none表示不存在。
25、优选地，步骤s23中所述的第一阶段冲突处理算法具体包括以下步骤：
26、s231、遍历当前检测帧经过的每个交换节点，通过步骤s22中所述的冲突检测算法，返回冲突判断结果和第四偏移量；
27、s232、判断冲突发生情况，若发生冲突，若第四偏移量超过最大允许偏移，返回，调度失败；否则使用第四偏移量修改当前检测帧的调度时间，并重新开始整条路径检测；若没有发生冲突，则第四偏移量已满足所有节点调度要求，返回第四偏移量。
28、优选地，步骤s24中所述的第二阶段冲突处理算法具体包括以下步骤：
29、s241、遍历周期内帧路径上的每一个交换节点，获取该节点当前周期的调度时间，其中表示第三开始时间，表示第三结束时间，并通过步骤s22所述的冲突检测算法检测是否与已调度帧发生冲突，返回 ；若无冲突，则继续下一节点检测；若冲突发生，则优先通过步骤s243使用缓存延迟解决；
30、s242、若返回的可调节延迟且累计缓存延迟未超过检测帧最大可允许时延，则将路径中从当前节点开始的所有节点的发送时间加上可调节延迟；若步骤s242无法解决，则通过步骤s243使用缓存延迟和时间偏移联合解决；
31、s243、若只通过缓存延迟无法解决冲突，则使用偏移量调整帧整体起始时间；判断，其中表示帧允许的最大偏移量，如果判断为是，则失败退出，并返回；否则调整为，并重置路径调度时间；退出当前周期检测，回到最外层重新检测整个路径，若当前检测未发生任何冲突，表示调度成功，返回调整后的调度时间和最终偏移量。
32、优选地，步骤s3具体包括以下步骤：
33、s31、对每个流遍历所有操作，计算该操作的可延迟时间；
34、s32、尝试延迟操作，再次遍历每个流，遍历其中的每个转发操作，分析在可延迟范围内是否存在有效的压缩机会：若判断有压缩机会，则将该操作延迟一段时间；当一整轮遍历后没有任何操作被压缩，算法终止。
35、本发明的有益效果是：
36、1）本发明提高了流量可调度性，在同等调度条件下，通过延迟容忍机制，能够调度更多数量的时间敏感性流。
37、2）本发明提高带宽利用率，通过负载均衡路由和压缩算法，系统能够更合理地分配网络带宽，避免了带宽的浪费。