[发明专利]时间敏感网络中的资源分配方法

权利要求书

1.时间敏感网络中的资源分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、网络拓扑建模为一个有向图G(V,E)；其中，V≡(ES∪SW)代表拓扑中节点的集合，包含终端系统ES和交换机SW；E≡{(i,j)|i,j∈V}，代表节点i到节点j物理连接的集合；

二、淘汰不符合h_ic≤D_AVB的路线；h_i代表第i条路径的跳数，c代表一个节点的发送时延和一条链路的传播时延之和，即节点间的固定延时，D_AVB代表AVB流量的最大延迟时间；

三、检测各路径各节点的流量转发速率转发速率可用计算；表示第i条路径上第k个节点的转发速率，表示第i条路径的第k个节点一段时间内流出的数据帧长度，Δt代表时间间隔；

四、制定目标函数和输出函数，目标函数为最小化AVB流量的抖动，输出函数为每条路径分配的流量数目；目标函数：

其中，

用来表示第i条路径上AVB流第m帧的延时，其计算公式为：

其中，h_ic代表第i条路径上的固定时延，代表第i条路径上的排队时延；交换机采用先进先出排队范例，并且严格遵循优先级，因此，优先级高的流量优先传输，相同优先级的流量的传输顺序取决于到达顺序；代表在第i条路径流量进入第k个节点时已经存在于该节点的TT数据帧数量，且每帧长度为p_TT；代表在第i条路径流量进入第k个节点时已经存在于该节点的AVB数据帧，每帧长度为p_AVB；R_i代表第i条路径的转发速率；输出函数：根据每条路径的延时进行分配，延时与分配的流量数目成反比；分别代表AVB帧、TT帧在第i条路径上的分配数目，n_AVB、n_TT分别代表AVB帧、TT帧在发送端将要发送的数量；

五、根据步骤四的目标函数制定约束条件：

AVB流量需在最大延时时间内完成传输，并且流量的延时为最后一帧的到达时间与第一帧发送时间之差，所以需满足

D_AVB代表AVB流量允许的最大延迟时间，代表第i条路径上AVB流量第m帧的延时；

TT流量作为优先级更高的流量，也应在最大延时时间内完成传输，假设第i条路径上每个TT流包含z帧，同理需满足

其中，

D_TT代表TT流量允许的最大延迟时间，代表第i条路径上TT流量第n帧的延时；代表在第i条路径流量进入第k个节点时已经存在于该节点的TT数据帧数量，且每帧长度为p_TT；

通过目标函数和约束函数，使得各路径达到一种均衡状态，最终使得AVB流量抖动最小；

六、上述步骤可求解出；在当前可行性路径中，可使AVB抖动最小的各路径资源分配的解；此时，再去寻找跳数最多的路径，并把该路径在可行性解决方案中去除，此时剩余p-1条路径；重复进行步骤二至步骤六，反复迭代产生p(1≤p≤r)个解，并选取最优解，输出AVB流量抖动最小时各路径的流量分配；

七、记录在动态变化中每轮计算产生的解，作为样本空间，样本空间的数量上限设定为O；当O到达上限时，最新的解将覆盖最旧的解；每一个样本包含历史TT帧数目E_x、AVB帧数目F_x到各路径分配的流量数量的映射(1≤x≤O)，在动态变化的网络中，每次发送的数据帧数量是实时变化的，每个样本可由(E_x,F_x)表示；

假设当前将要发送的TT流量数目为E、AVB流量数目为F，用坐标(E,F)表示；根据训练样本，建立二维直角坐标系，采用欧式距离公式：

求解出K个与(E,F)最近的点，再采用高斯函数：

求得K个点中每个点的权重W_x，距离(E,F)越近，权重就越大；K的取值与样本空间上限O相关，并且高斯函数中可取a＝1，b＝0，c＝10；进而计算出加权后的距离：

根据min|d-d_x|寻找与(E,F)最相似的点，把最相似点的每条路径分配数量作为迭代初值，继续重复步骤二至步骤六，可减小迭代次数，加快求解速度。

2.根据权利要求1所述的时间敏感网络中的资源分配方法，其特征在于：步骤三中，转发速率可通过计算节点一段时间内转发速率的均值作为该节点的转发速率，并取各路径上各节点转发速率的最小值作为该路径的转发速率，即