[发明专利]一种对时敏业务流和路由联合调度的规划方法及装置

说明书

本发明公开了一种对时敏业务流和路由联合调度的规划方法及装置，该方法包括：获取时敏业务流、网络拓扑信息和网络状态信息；根据时敏业务流提取业务流特征；建立业务流特征和网络资源之间的映射关系；构建多目标约束优化问题；根据构建的多目标约束优化问题，采用预设优化算法求解，得到规划结果。通过实施本发明，获取时敏业务流、网络拓扑信息以及网络状态信息，提取时敏业务流的特征信息，并根据网络资源及资源映射关系，建立模型及设计算法求解，从而得到不同业务流的规划结果。解决了网络中对时敏业务流合理规划的难题，使更多业务流得到了合理的规划，增强了网络的可扩展性和在实际部署中的可行性。

技术领域

本发明涉及工业网络技术领域，具体涉及一种对时敏业务流和路由联合调度的规划方法及装置。

背景技术

近年来，确定性网络受到了工业界和学术界的广泛接受和认可，以IEEE802.1工作组提出并标准化的时间敏感网络为例，它实现了实时业务流(即时敏业务流)和非实时业务流的共网传输，同时确保了实时业务流有界低时延、低抖动和高可靠性的需求，相比为实时业务流单独建立专网的方式，时间敏感网络极大的节省了工厂的运营成本和开销。

时间敏感网络工作于TCP/IP协议栈的第二层(即数据链路层)，进一步地，IEEE802.1Qch标准为时间敏感网络中业务流数据包的转发提供了简单化的循环队列整形机制，通过将提前设定好的门控列表参数，包括调度周期、时间槽大小，队列门控规则，由控制器一次性地下发到数据平面的所有网络设备中，并在网络设备各接口的队列上按照门控列表定义的规则循环地执行门控开关操作，实现了任意两跳之间的传输时延有界可控，进而确保了端到端时延的确定性。

从技术角度来看，循环队列整形机制维护了一对乒乓队列，它规定在同一个时间槽内，只能有一个队列发送数据包，另一个队列接收数据包，且网络中所有节点都是时钟同步的。由上游节点发出的数据包，需要在同一个时间槽内被中间节点完全接收，等到下一个时间槽，再由中间节点将刚才收到的所有数据包发给下游节点，然后在相同时间槽内由下游节点完全接收，以此类推，直到转发到目的地址。在这种工作机制下，业务流的端到端时延仅与时间槽大小和它在传输过程中经过的中间节点数有关，且可以计算出时延的上下界。

虽然循环队列整形机制定义了转发规则，但它没有规定调度和路由规划所采用的算法，而现有的规划算法一方面将调度与路由分开考虑，无法提高整体规划的性能，另一方面现有规划算法本身较为单一。由此可见，利用循环队列整形的工作机制，为时敏业务流的调度和路由设计一种合理并优化的规划方法依然具有前景和挑战性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种对时敏业务流和路由联合调度的规划方法及装置，以解决现有技术中对于调度和路由规划的算法将调度和路由分开考虑，无法提高整体规划性能的技术问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种对时敏业务流和路由联合调度的规划方法，包括：获取时敏业务流、网络拓扑信息和网络状态信息；根据所述时敏业务流提取业务流特征；建立业务流特征和网络资源之间的映射关系；根据所述业务流特征、所述网络拓扑信息、所述网络状态信息及所述映射关系，构建多目标约束优化问题；根据构建的多目标约束优化问题，采用预设优化算法求解，得到规划结果。

可选地，所述业务流特征包括业务流的ID标识、流周期、源地址、目的地址、端到端时延需求、抖动需求、一个周期内发送数据包的数量和数据包大小；根据所述时敏业务流提取业务流特征之后，还包括：根据预设约束条件描述所述业务流的网络特征，所述网络特征包括周期特性、端到端时延特性、抖动特性、干扰容忍、丢包容忍、偏移量特性。