[发明专利]一种时间敏感网络中确定性故障检测与定位方法及系统

权利要求书

1.一种时间敏感网络中确定性故障检测与定位方法，适于在时间敏感网络中的控制器上执行，其特征在于，包括：

获取时间敏感网络中的全局网络拓扑，根据所述全局网络拓扑确定最少流覆盖的探测流路径：将获取的所述全局网络拓扑进行点边转换构建新的拓扑结构，将新的拓扑结构作为最小流覆盖问题的模型，根据启发式算法求解最少流覆盖问题的模型求得最小代价树，将位于所述最小代价树的单儿子节点和叶子节点处的交换机作为初始发送探测流的交换机，将所述最小代价树中的初始发送探测流的交换机到控制器的路径作为对应的探测流路径；

根据所述探测流路径生成调度表，并将所述调度表发送至所述时间敏感网络中的每个交换机，以使得所述时间敏感网络中的交换机按照所述调度表中对应的时刻发送探测流；

接收所述时间敏感网络中的交换机发送的探测流，并根据所接收到的探测流的到达状态，确定对应的探测流路径包含的链路是否出现故障以及故障链路的具体位置：生成一个用二位数组表示的故障表，所述故障表的第j行第i列元素表示第j个初始发送探测流的交换机发送的探测流经过第i条链路的情况，将每条初始发送探测流的交换机发送的探测流流过的链路对应在故障表中的元素初始化为1，其表示每个探测流均能正常流过对应的探测流路径所包含的全部链路，i、j均为正整数，将每个探测流未经过的链路对应在故障表中的元素置为无效元素，记录所有初始发送探测流的交换机发送的不能正常到达控制器的探测流，并将该未正常到达控制器的探测流对应的探测流路径所包含的所有链路对应在故障表中的元素置为0，其表示该未正常到达控制器的探测流对应的探测流路径所包含的所有链路中包含了故障链路，若故障表的一行中只有一列元素为有效元素，其余为无效元素，则根据该有效元素判断对应的链路的故障情况，若故障表的一行中有多列元素为有效元素，其余为无效元素，并且其余行的相同列中也对应有有效元素，则根据故障表的一行中的多列有效元素以及其余行的相同列有效元素判断对应链路的故障情况；其中，所述链路是指每条探测流路径中相邻交换机或相邻的交换机和控制器之间的路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述探测流路径生成调度表，包括：

根据探测流遵守链路无冲突约束、路径依赖约束、传输时延约束，调用SMT求解器进行求解得到调度表，所述调度表包括：

初始发送探测流的交换机发送探测流的时间、每个交换机发送探测流的端口号和该探测流对应到达的交换机的端口号以及探测流到达交换机或控制器的时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在生成调度表时，若至少两个初始发送探测流的交换机对应的探测流路径有重合链路，则在调度表中为对应有重合链路的探测流添加聚合调度约束，以使得具有重合链路的至少两个探测流通过第一个共同通过的交换机时进行聚合：

其中，聚合后新的探测流携带有聚合前每条探测流依次经过的交换机端口号以及新的探测流每经过一个交换机所添加的交换机端口号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收所述时间敏感网络中的交换机发送的探测流具体包括：

接收正常到达的探测流；

将接收到的探测流进行解析，获得每个探测流所携带的交换机端口号，根据每个探测流经过的交换机端口号得到对应的链路信息。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具有重合链路的至少两个探测流通过第一个共同通过的交换机时进行聚合通过以下实现方式中的任意一种来实现：

第一种实现方式：

根据朴素的信息聚合方式，以使得所有正常到达同一个交换机的探测流所携带的链路信息都储存在新的探测流的数据域中；

第二种实现方式：

根据基于布隆过滤器的信息聚合方式，以使得所有正常到达同一个交换机的探测流所携带的链路信息通过哈希函数映射，储存到新的探测流的布隆过滤器中。