[发明专利]一种TSN带宽预留系统、带宽预留值计算方法及装置

说明书

本发明提供一种TSN带宽预留系统、带宽预留值计算方法及装置，该系统主要包含TSN‑SDN控制器用于发现网络拓扑、接收设备发送的预留请求、计算数据流的转发路径和预留带宽值、下发路由表配置和预留表配置，TSN交换机根据控制器下发的配置项转发数据流、根据配置使用不同的带宽转发对应数据流；该计算方法主要包括首先确定网络拓扑等相关参数、然后找出流量所有可用的转发路径、再根据路径和流量的时延要求计算每一跳需要预留的带宽值、最后校验对应时隙是否有足够的带宽值可以预留。该系统和方法能够有效地保障目标流量的传输时延、减小传输抖动，能够在自动驾驶以及其他工业互联网场景中得到很好地应用。

技术领域

本发明属于网络通信技术、车载网络以及新型工业互联网领域，具体涉及到一种TSN(Time Sensitive Networking，时延敏感网络)场景下，周期性具体到时隙的带宽预留系统。

背景技术

TSN(Time Sensitive Networking，时间敏感网络)指在IEEE802.1标准框架下，基于特定应用需求制定的一组“子标准”，旨在为以太网协议建立“通用”的时间敏感机制，以确保网络数据传输的时间确定性。TSN位于数据链路层，从底层架构中改变了以太网的不确定性，触发了以太网本身的一次自我迭代。

带宽预留技术在接入网中很好地应用，其成功解决了接入网的网络可靠性、用户体验度、网络资源的有效分配等难题。目前存在两种分配方式：（1）静态分配，机械式分配带宽，一旦分配后不再变动，此时的带宽利用率低，不能满足多数场景。（2）动态分配，多采用请求/授权机制，克服了静态分配的缺陷，但不能保证传输的时延稳定。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明旨在提供一种TSN带宽预留系统，以及具体带宽值和时隙的计算方法，该系统一种面向车载TSN以及工业互联网的网络资源预留方案，采用控制器统一调度的模式，统一分配链路资源，满足关键流数据对时延和抖动的要求。

为了实现以上效果，该方案主要包括三个部分：

一是TSN带宽预留系统，所述带宽预留系统包含TSN设备、TSN-SDN控制器和TSN交换机；其中，

所述TSN设备用于发送带宽预留请求、收发流量数据、将数据封装为TSN协议，并且将带宽预留请求相关参数发送至TSN-SDN控制器；

所述TSN-SDN控制器用于发现网络拓扑、接收来自所述TSN设备的带宽预留请求、调度计算数据流的转发路径和预留带宽值，并将计算后路由表配置和预留表配置信息下发至TSN交换机设备；

所述TSN交换机根据所述TSN-SDN控制器下发的配置项转发数据流，转发可根据源目的mac地址或者TCP/IP相关流量特性，根据预留表配置使用不同的带宽转发对应数据流。

进一步的，所述TSN-SDN控制器根据设定的要求计算预留带宽值，所述预留带宽值在指定时隙生效；所述TSN-SDN控制器按照时隙针对传输路径中的数据流发出端口生成对应的带宽预留表。

更进一步的，所述TSN交换机加载路由配置表和预留配置表转发数据流量，根据预留配置表的循环周期遍历执行配置项，在不同的时隙，针对不同的流量特征，使用对应的带宽值传输流量。

二是TSN-SDN控制器，所述TSN-SDN控制器根据设定的要求计算预留带宽值，所述预留带宽值在指定时隙生效；所述TSN-SDN控制器按照时隙，针对传输路径中的数据流发出端口生成对应的带宽预留表。

进一步的，所述TSN-SDN控制器时隙生效的标准为当前链路所有预留带宽值中，与该预留时隙有时间交集并且同一传输方向的预留值之和加上当前预留值小于当前链路的带宽值。

进一步的，所述带宽预留表内容为设备信息、端口信息、时隙、流量特征、带宽预留值、循环周期中的一种或多种；