[发明专利]一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法

说明书

本发明公开了一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，涉及时间敏感网络技术领域，包括以下步骤：预先标定ST时隙切片和RC时隙切片策略，将时隙资源根据流量特征进行切片分配策略，进行标定Qbv输出队列约束以简化数据平面转发逻辑和控制平面规划，基于ST时隙切片和RC时隙切片策略标定Qbv门控表结构，并基于ST时隙切片和RC时隙切片策略进行ST时隙切片帧输出调度处理和RC时隙帧输出调度处理。本发明将ST流和RC流调度规划解耦，设计了基于ST/RC时隙切片策略的Qbv输出队列结构、门控表结构和帧输出调度方法，可对数据平面输出端口的调度逻辑和上层规划算法设计提供有效支撑。

技术领域

本发明涉及时间敏感网络技术领域，具体来说，涉及一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法。

背景技术

时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)是一种保证关键流量确定性传输的以太网技术，其中流量整形机制是保证确定性的关键。IEEE 802.1工作组在802.1Qbv标准中定义了时间感知整形机制(Time-Aware Shaper,TAS)，通过时间门控机制保证关键流量在端系统和交换机上传输延迟的确定性。

802.1Qbv规定的门控机制原理如图1所示，在标准的8个队列输出端设置8个门控，门控状态为开时表示允许队列输出报文，门控状态为关时表示队列不允许输出报文。门控状态是由Qbv门控表和当前时间所决定。Qbv门控表描述的是门控周期内部每个时间段的门控状态，通过循环进行门控状态设置。每条表项定义了每个时隙下每个队列的门控状态，以及该条表项的生效时间。当多个队列的门控状态为开时，输出队列选择算法会根据策略选择特定的队列输出报文。因此，在支持802.1Qbv的设备中，控制平面Qbv门控表的生成和数据平面支持基于门控的输出调度方法设计非常关键。

Qbv门控表中门控表的生效时间和所有门控状态都需要计算，现有的方法中ST流和非ST流的时隙分配会相互干扰，需要通过多次迭代调整时隙分配策略找到可行解，导致控制平面规划算法的设计复杂度和计算复杂度非常大。为简化Qbv门控表生成，本发明设计将ST流调度和非ST流调度解耦，主要思想是将时间线切分为等长的时隙块(Block)，每个时隙块中包含ST时隙切片和RC时隙切片，其中ST时隙切片专用于传输ST帧和BE帧，RC时隙切片专用于传输RC帧和BE帧。ST时隙切片和RC时隙切片之间使用保护带(Guard Band,GB)时隙切片保证隔离。基于这种时隙分配策略，ST流和非ST流规划不会相互干扰，并且部分门控状态可在规划算法执行前预先确定，从而有效简化控制平面Qbv门控表的计算。

针对相关技术中的问题，目前尚未设计有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明设计一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

步骤S1，预先标定ST时隙切片和RC时隙切片，其中包括将时隙资源根据流量特征进行切片分配策略；

步骤S2，进行标定Qbv输出队列结构，其中包括标定Qbv输出队列约束以简化数据平面转发逻辑和控制平面规划；

步骤S3，进行标定Qbv门控表结构，其中包括基于ST时隙切片和RC时隙切片标定Qbv门控表结构；

步骤S4，进行帧调度，包括基于ST时隙切片和RC时隙切片策略进行ST时隙切片帧输出调度处理和RC时隙帧输出调度处理，其中；

所述ST时隙切片帧输出调度处理，包括对门控状态为开的ST队列和BE队列中分组进行调度发送；