[发明专利]一种基于差异化QoS需求的工控网络流量调度方法

说明书

本发明提供一种基于差异化QoS需求的工控网络流量调度方法，使用最优差异化QoS参数提取方法在工控网络流量的QoS需求波动区间和工控网络的QoS资源波动区间确定的截取区间中提取工控网络流量的最优差异化QoS参数，使用动态带宽预留方法计算工控网络中链路可预留带宽，以粒子群算法为基础，构建最优差异化QoS参数和工控网络中链路可预留带宽构建适应度函数，从而寻找最优路径。本发明具有实时、高效、准确的优势。

技术领域

本发明属于工业控制系统中工控网络流量调度技术领域，具体涉及一种基于差异化QoS需求的工控网络流量调度方法。

背景技术

随着互联网技术的日趋成熟和“工业4.0”的提出，互联网和工业生产正进行紧密融合。工业控制系统是工业生产中的重要组成部分，其中，工控网络流量是反馈工业控制系统运行状态的重要因素。工控网络流量的合理调度可以使工业控制系统资源得到充分利用，也可以预测异常流量保证网络安全，因此，工控网络流量调度是工业控制系统中一个重要的研究方向。

现如今，随着工业控制系统的规模不断增大，工控网络流量种类变得错综复杂，对QoS参数也呈现差异化趋势，传统的流量调度方法很多遵循先来先调度原则，出现调度效率下降，实时性下降，成本增高等不利影响。

随着群智能算法和深度学习方法逐渐运用在流量调度技术领域，解决了调度效率下降，实时性下降等不利影响，通过智能寻找最优解方法就可以实现最优路径调度，但是还是会导致吞吐量下降，网络拥塞，时延上升，调度的精确性下降的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种基于差异化QoS需求的工控网络流量调度方法，本发明结合工控网络流量差异化QoS需求的特性和工控网络可预留带宽的状况，使得流量调度时适应度函数构建更加准确，寻找最优路径的效率提高，更加匹配，具有实时、高效、准确的优势。

为了实现上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种基于差异化QoS需求的工控网络流量调度方法，包括如下步骤：

步骤S1、采集工控网络流量：工业控制系统采集所有工控网络流量，并看作一个流量集合F_t_list＝{F₁,F₂,F_3…F_k}，其中，F₁是第1条流量，F₂是第2条流量，F₃是第3条流量，F_k指第k条流量；

步骤S2、分析工控网络流量与QoS参数的映射关系；

步骤S3、获取截取区间：通过比较区间和区间的倾合度，获取截取区间，记为[W^-,W⁺]；

步骤S4、提取最优差异化QoS参数：使用最优差异化QoS参数提取方法在所述截取区间[W^-,W⁺]上提取每条流量的最优差异化QoS参数；

步骤S5、计算工控网络中链路可预留带宽：使用动态带宽预留方法计算工控网络中链路可预留带宽；

步骤S6、构建适应度函数得到最优路径：以粒子群算法为基础，将工控网络流量看作粒子，初始粒子位置与速度，根据工控网络流量的最优差异化QoS参数和链路可预留带宽构建适应度函数，根据适应度函数更新粒子位置与速度，设置粒子位置与速度为迭代更新的结束判定条件，若符合判定条件，则输出最优解，即最优路径，否则继续执行适应度函数计算。

上述方案中，所述步骤S3中，区间和区间表示为：