[发明专利]用于TSN网络上的增强可调度性和吞吐量的交换设备、控制设备和对应方法

说明书

本公开涉及一种用于交换机在时间敏感网络中作为中间节点操作的设备和方法，其中，根据交换机存储的配置，如果在某一时刻待传输的是正确帧，则交换机在该时刻传输该帧。根据配置如果在该时刻待发送的不是正确帧，则交换机在该时刻不传输该帧。本公开还涉及一种用于调度从讲话者节点向收听者节点的数据分组的传输并且向网络中的交换机的子集的每个交换机发送配置的设备和方法，该配置包括关于流的信息和何时从交换机输出该流的时序。

技术领域

本公开涉及一种用于调度经由一个或多个中间节点从源到目的地的数据传输的方法和设备，以及一种用于在网络中作为中间节点操作的方法和设备。

背景技术

工业通信和控制网络是用于监测和控制工业环境中的物理设备的互连设备的系统。

(数字)工业通信系统的发展经历了三代，即现场总线技术、基于以太网的解决方案和IEEE 802.1时间敏感网络(TSN)，这是在工业通信和控制网络中促进基于以太网的解决方案的互操作性的开放标准。IEEE 802.1TSN标准的一个主要特征是时分复用(TDM)方法来控制门的打开和关闭，从而提供在同一链路上处理实时和非实时流量的可能性。

配置门(即，时间感知队列)的调度以实现预定的端到端(E2E)网络延迟不是一个简单的问题。最常用的配置TSN网络的方法(最新)是将计算集中在单个实体，即CNC(集中网络控制器)中。一旦计算完成，CNC就使用远程管理在每个交换机(也称为网桥、节点、中间节点或网桥节点)中配置TSN特征(例如，调度流量和循环排队和转发)。数据流经由交换机从对讲机端站或源传输到侦听器端站或目的地，链接到对讲机端站的第一个交换机表示为边缘设备(节点)，并且其他交换机表示为核心设备(节点)。

TSN CNC配置方法以如下方式工作：

步骤1：端站向集中用户配置(CUC)模块注册加入流。CUC向集中网络配置(CNC)模块通知加入流的相关参数(网络周期时间、延迟、抖动要求，例如最大抖动等)。

步骤2：CNC利用某些方案来计算配置参数(例如，用于所调度的流量的门控制列表或门打开列表，指定在网络周期内的哪个时刻哪个门打开)。

步骤3：CNC使用远程管理来发现物理拓扑和检索桥接能力，并且将计算出的参数分发到每个以太网交换机。由于在TSN网络中实施的全局时间同步协议，端站可以根据步骤2中的计算开始发送数据报。

选择计算用于交换机的配置以及对应交换机能力的方案对整个TSN网络的性能有影响。

发明内容

本发明的实施例提供了用于在TSN中有效地对时间关键数据流量进行路由以使得交换机被有效地使用的装置和方法。具体地，一些实施例可以促进减少网络的拥塞。

前述和其他目的通过独立权利要求的主题来实现。从从属权利要求、说明书和附图，进一步的实施形式是显而易见的。

根据第一方面，提供了一种用于在时间敏感网络TSN中作为中间节点操作的交换设备，包括：存储单元，该存储单元存储配置，该配置针对流指示与流有关的帧待被输出的时序；以及处理电路，该处理电路用于接收与流有关的帧，根据配置在当前时刻帧待被传输的情况下，在当前时刻传输帧，否则，在当前时刻不传输帧。例如，处理电路可以用于：基于配置检查是否在当前时刻传输帧，并且仅在这种情况下传输帧。帧可以是流的周期性发生示例。根据此方面的交换设备可以改进TSN中的确定性和容错性，因为可以在从一个网络节点到另一网络节点的每个传输中检查每个帧的时序。此外，在不需要在调度中使用帧隔离约束FIC的情况下，根据此方面的交换设备使得TSN能够容忍帧丢失。