[发明专利]时间敏感网络中的资源分配方法

说明书

本发明涉及时间敏感网络中的资源分配方法，其包括一、网络拓扑建模为一个有向图G(V,E)；二、淘汰不符合的路线；三、检测各路径各节点的流量转发速率；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；五、根据步骤四的目标函数制定约束条件；六、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；七、记录在动态变化中每轮计算产生的解，作为样本空间。本发明在保证TT流量延时的前提下，最小化AVB流量的抖动，保证音视频的传输效果，并且在一定程度上削减AVB流量的延时，解决混合流量在源节点的多路径动态分配问题。

技术领域

本发明涉及时间敏感网络中的资源分配方法，属于工业物联网时间敏感网络技术的技术领域。

背景技术

网络协同技术的出现打开了新的制造场景，这些场景集成了现代技术，以提高生产效率，改善产品质量，减少资源消耗。工业物联网是网络协同技术的具体实现方式，通过各种高精度传感器实时监测设备状态和现场情况，最终将传统工业实现智能化。在此背景下，随着工业现场对时间敏感流量(TT流量)、音视频流量(AVB流量)传输要求的提高，IEEE802.1时间敏感网络(TSN)任务组制定了时间敏感物流协议族，以保证数据传输的实时性、稳定性。

为了使得TSN网络的报文延时和抖动得到保障，科学的流量分配是混合网络中重要的解决方法之一。在源节点和目标节点存在多路径的拓扑中，正确地分配各路径的流量，能够减少资源浪费，提高网络性能，削减流量传输的延时和抖动。

目前，由于TT流量具有更高的优先级，TSN中确定的流量传输大多重点关注TT流量，往往忽略了AVB流量，致使AVB流量的延时和抖动大幅度增加，甚至是丢失。让在工业现场也很重要的AVB流量，如用于图像识别的关键数据，无法得到实时性保障。并且单路径传输流量的方法使得过多流量聚集于一条路径，会导致网络稳定性下降，网络服务质量难以保证，从而体现了多路径资源动态分配的重要性。

发明内容

本发明的目的是提供时间敏感网络中的资源分配方法，在保证TT流量延时的前提下，兼顾次优先级流量，最小化AVB流量的抖动，保证音视频的传输效果，并且在一定程度上削减AVB流量的延时，解决混合流量在源节点的多路径动态分配问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

时间敏感网络中的资源分配方法，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k,i∈N^*，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：