[发明专利]一种时间敏感网络数据传输系统及时延分析方法

权利要求书

1.一种时间敏感网络数据传输系统及时延分析方法，其特征在于，该方法基于时间敏感网络数据传输系统来实现，通过对系统产生的时延进行分析，从而降低数据传输的抖动、丢包等现象，提高数据传输的可靠性与确定性。

2.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络数据传输系统，其特征在于，该系统包括数据预处理模块、数据缓存模块、TSN控制模块、数据转发模块、时延感知模块、时间同步模块及带宽预分配模块，各模块的具体功能如下：

数据预处理模块，根据带宽分配结果，从连续的数据流中提取确定大小的数据流将之作为载荷数据流，并完成封装成帧的过程；

数据缓存模块，主要实现对数据的存储与分类，当数据在具有不同传输能力的元件间通过时，用来暂时存储这些数据，当再次请求这些数据时，直接从缓存中获取而省略数据处理流程，从而降低资源的消耗，提高响应速度；

TSN控制模块，该模块可以感知数据缓存模块中数据帧的大小和数量，以集中控制的方式对数据帧进行管理，根据数据感知情况下发门控制列表来控制传输门元件，实现对数据帧的进出控制管理；

数据转发模块，该模块负责将传输门元件中传递来的并行数据帧转换为串行数据帧输出，可以大大节省传输时间，降低硬件成本，并且具有更高的灵活性；

时延感知模块，该模块通过感知数据传输情况按照一定的规则方法得出确定的时延，为本系统中数据帧提供了确定性的时延保障；

时间同步模块，该模块主要负责数据传输系统的时间同步，利用时间同步模块来提供准确的有界延迟，以及为TSN控制模块提供零阻塞丢包和时延抖动；

带宽预分配模块，该模块根据IEEE 802.1Qat中定义的队列及转发协议，解决了每个数据流中数据帧传输数量多少的问题。

3.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络数据传输系统，其特征在于，该系统具体包括如下步骤：

S1：不同数据流进入到数据预处理模块，数据预处理模块根据带宽分配结果，从连续的数据流中提取确定大小的数据流将之作为载荷数据流，并完成封装成帧的过程，在此过程中，带宽预处理模块会根据带宽分配情况，决定需要多少数据帧进行传输；

S2：数据帧进入到数据缓冲模块进行队列排队与暂时存储，同时，TSN控制模块会感知数据缓存模块中数据帧的大小和数量，根据数据感知情况下发门控制列表控制传输门元件的开关，从而对数据帧进行传输管理；

S3：将通过传输门元件的并行数据帧在数据转发模块中进行转换，转换为串行数据帧，在转换过程中，时延感知模块为数据帧提供了确定性的时延保障，时间同步模块为整个数据传输系统提供精确的时间同步，降低数据传输的抖动、丢包等现象，提高数据传输的可靠性与确定性。

4.根据权利要求1所述的时间敏感网络数据传输时延分析方法，其特征在于，所述的时延分析方法考虑的是在调度时间内由流调度引起的存储和转发延迟问题，此类问题的出现会导致数据流队列冲突，因此，需要确保每个数据帧离开时间都晚于每个数据帧被缓冲的时间，可以有效地降低数据传输中的时延，提高系统的可靠性。