CN109818876A - 全局最优化时间触发业务调度表的生成方法 - Google Patents

全局最优化时间触发业务调度表的生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全局最优化时间触发业务调度表的生成方法，主要解决现有技术中业务采样间隔过大，且忽略了应用层业务生成时间与链路层数据传输时刻之间的时间关系的问题。其实现方案是：1)获取网络参数和业务参数，并根据这些参数计算业务调度的矩阵周期和基本周期；2)给各个基本周期分配业务；3)根据基本周期内分配业务情况，设置约束条件和目标函数；4)由约束条件和目标函数构建数学优化问题；5)求解优化问题，得到时间触发网络中完整的时间调度表。本发明由于综合考虑应用层和数据链路层的约束条件，保证了各网络节点有序、无冲突地、实时地传输TT业务，减小了所有TT业务的总响应时延，可用于时间触发以太网中TT业务的调度。

Description

全局最优化时间触发业务调度表的生成方法
技术领域
本发明属于航空电子、汽车电子技术领域，尤其涉及一种调度表的生成方法，可用于时间触发以太网中时间触发TT业务的调度。
背景技术
随着航空电子技术的高速发展和机载设备功能的不断增加，航空电子设备朝着模块化、综合化和标准化的方向发展，航空电子系统的复杂度也日益增加，机载信息量增大，传统的全双工交换以太网暴露出的同步精度低、时延抖动大、确定性不够强等缺陷，解决这些问题是下一代航空数据网络的关键问题。而时间触发以太网TTE作为一种时间确定性网络技术，在航空航天高铁等领域有着重要的应用需求。
在TTE网络中，时间触发TT业务传输的关键在于如何通过离线规划数据帧的传输时间点来避免数据帧竞争物理链路。调度表生成算法是一个NP完全问题，其求解复杂度通常与拓扑复杂度和应用约束条件密切相关。
目前国内外对TTE调度算法的研究主要集中在时间触发TT业务调度表的生成与优化方面。已有的时间触发TT业务调度算法有：中国航空无线电电子研究所徐晓飞等人在北京航空航天大学学报(2015，41(8)：1403-1408)中提出了一种基于单调速率调度机制的离线消息调度算法，该方法优化了消息的调度过程，但不支持对非调和周期的TT业务进行调度；空军工程大学航空航天工程学院张超等人在空军工程大学学报(2016，17(6)：82-87)中提出了一种改进的时间触发单调速率调度算法，该方法增加了算法的适用范围，但未考虑时钟同步服务；西安电子科技大学姚明旴等人在其申请的专利文献“一种时间触发业务静态调度表的生成方法”(申请号201710263462.6，申请公布号CN107241179A)中公开了基于时隙的一种时间触发业务静态调度表的生成方法，该方法减小了ET业务的等待时延，但未考虑到时间触发TT业务的产生时间对事件触发ET业务等待时延的影响；西安微电子技术研究所哈云雪等人在其申请的专利文献“一种面向时间触发通信的动态时槽锁定方法”(申请号201710676640.8，申请公布号CN107332794A)中公开了一种按照需求动态分配时间触发TT时槽进行业务调度的方法，该方法在时间触发TT业务负载较低且有多个交换机存在的级联系统中可显著提升带宽利用率，但在时间触发TT业务负载较高的网络中链路利用率不够高。西安电子科技大学邱智亮等人在其申请的专利文献“最小时延最大匹配的时间触发业务调度表生成方法”(申请号CN201810443556.6，申请公布号CN108712224A)中公开了一种启发式时间触发业务调度表生成方法，该方法虽说降低了TT业务时延，增加了网络链路利用率，但仅适用于简单的星型拓扑，可扩展性不强。
上述已有调度算法均只考虑了数据链路层的约束条件，而没有考虑应用层业务生成时间和链路层数据传输时刻之间的时间关系，造成调度结果并非全局最优化；同时，对于具有采样速率限制的关键性应用，如刹车制动功能，会使得两次调度的时间间隔过大，业务的实时性得不到保证。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于优化方程的时间触发业务调度表的生成方法，以解决现有时间触发网络中存在的采样间隔过大、忽略应用层业务生成时间和链路层数据传输时刻之间的时间关系的问题，进一步降低系统内业务的端到端时延，提高TT业务的实时性。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
(1)获取业务参数和网络参数：
所述业务参数包括：业务编号ID、帧长fl、周期p、目的端系统编号、源端系统编号、最大采样间隔Maximum_interval、业务传输路径ph；
所述网络参数包括：源端系统最大帧处理时延sd、目的端系统最大帧处理时延rd、交换机最大帧处理时延pd、链路带宽bw、帧间隔ifg、同步精度sync和最坏执行时间e；
(2)计算业务调度的矩阵周期MC和基本周期BC：
计算所有时间触发TT业务周期p的最大公约数，作为基本周期BC；
计算所有时间触发TT业务周期p的最小公倍数，作为矩阵周期MC；
(3)将时间触发TT业务按照业务个数均匀地分配到矩阵周期的一个或多个基本周期内，完成初步的负载均衡；
(4)根据上述步骤(1)所获取的业务参数和网络参数，设置每个基本周期BC内待调度的TT业务的源端系统发送时刻、各级交换机接收时刻、各级交换机发送时刻的5个约束条件，即业务无冲突约束条件、链路无冲突约束条件、路径依赖约束条件、数据依赖约束条件和采样间隔约束条件；
(5)基于上述约束条件，针对每个基本周期BC，设置目标函数：min∑τi·rt，其中，τi·rt表示时间触发TT业务τi的响应时延；
(6)由步骤(4)～(5)中的目标函数与约束条件构建数学优化问题：
(7)对该优化问题求解最小值，获得每个基本周期BC内待调度的TT业务的源端系统发送时刻、交换机接收时刻和交换机发送时刻，并根据上述调度时刻编写时间触发TT业务时间调度表。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
第一，由于本发明将时间触发TT业务预先分配到一个或多个基本周期内，保证每个基本周期内待调度业务个数的均衡，有利于负载均衡，同时提高了TT业务调度的成功率；
第二，由于本发明不要求TT业务具有严格的周期性，针对各个基本周期内预分配的业务传输情况提出相应优化方程，独立进行优化求解最优值，避免了同一条TT业务一直占用同一传输窗口，显著提高了带宽利用率；
第三，由于本发明设置所有TT业务响应时延之和最小作为目标函数，保证业务从源端系统到达目的端系统的时延最小，占用带宽更加紧凑，同时也为后续传输非实时业务提供了更多的带宽；
第四，由于本发明对TT业务的采样间隔提出了约束条件，保证同一TT业务相邻两次调度时间的间隔受实际业务需求的限制，为时间触发网络的关键性应用，如制动系统，提供了高实时性；
第五，由于本发明所提出的时间调度表的生成方法属于一种基于约束条件进行求解的数学优化问题，考虑了应用层业务生成时间和链路层数据传输时刻之间的时间关系，可以保证调度结果的全局最优化；
第六，由于本发明所提出的约束条件不限制网络拓扑，所以可用于树型、双星型和环型等多跳网络的时间调度表生成问题；
附图说明
图1是本发明的实现总流程图；
图2是本发明具体实施方案中的网络拓扑图；
图3是本发明中响应时延和端到端时延的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式和效果作进一步详细描述。
参照图2，本发明的实现是基于双星型网络拓扑为例，该网络包括4个端系统和2个交换机，共有8条TT业务分别编号为ID＝1～8，并设有网络参数和业务参数。交换机通过四个物理端口分别与其他交换机、端系统相连。
参照图1，本实施例的实现步骤如下：
步骤1，获取业务参数和网络参数。
所述业务参数包括：业务编号ID、帧长fl、周期p、目的端系统编号、源端系统编号、最大采样间隔Maximum_interval，如表1。
表1时间触发TT业务参数
所述网络参数包括：源端系统最大帧处理时延sd、目的端系统最大帧处理时延rd、交换机最大帧处理时延pd、链路带宽bw、帧间隔ifg、同步精度sync和最坏执行时间e，如表2。
表2网络参数
参数名称 参数值
源端系统最大帧处理时延sd 10us
目的端系统最大帧处理时延rd 10us
交换机最大帧处理时延pd 10us
链路带宽bw 100Mbps
帧间隔ifg 0.96us
同步精度sync 5us
最坏执行时间e 12us
由于本发明中端系统被视为在时间触发的非抢占式调度方案下运行的单一处理器，故对上述相关参数含义作如下说明：
如果一个端系统上的业务产生完成，它仍需要一些时间才能将数据打包到帧中并发送到网络上，通常这个时间间隔有一个上界，用sd表示；
同理，当一个帧到达目的端系统时，在数据被相应的上层应用程序使用之前，它仍需要一段时间来解压缩和处理，在仿真时也需要有一个时间上限，记作rd；
在网络传递过程中，每个以太网交换机都有一个分发器，到达交换机的每一帧都是按照一个静态调度表进行转发的，交换机处理一个帧的最大处理延迟用pd的值作为限制，即从接收输入端口上的最后一个比特到输出端口上的第一个比特传输之间的时间；
帧间间隔用ifg表示，即连续传输的两帧之间链路空闲时间的最小值；
同步精度用sync表示，即系统中任意两个物理时钟的最大差值。
步骤2，计算矩阵周期和基本周期。
参照表1中TT业务的周期值，计算业务调度的矩阵周期MC和基本周期BC：
计算8条TT业务周期p的最大公约数，作为基本周期BC；
计算8条TT业务周期p的最小公倍数，作为矩阵周期MC；
本实例的计算结果为：BC＝1ms，MC＝6ms。
步骤3，为各个基本周期分配业务。
将时间触发TT业务按照业务个数均匀地分配到矩阵周期的一个或多个基本周期内，完成初步的负载均衡，其步骤如下：
(3a)将矩阵周期看作由多行多列组成的大矩形，其每一行代表一个基本周期，每一列代表各基本周期中的同一传输时间段；
(3b)将时间触发TT业务放入各个基本周期后，判断是否会引起列冲突，即矩阵周期同一列中已分配的所有时间触发TT业务，先取两两业务周期的最大公约数再进行求导求和后，判断结果是否小于等于1：若是，则在当前列中分配该业务的传输时间点；若否，则在另外一列中分配该业务的传输时间点；
(3c)在当前列中，根据时间触发TT业务的周期p，每隔p/BC个基本周期，分配一次当前业务，直到将当前业务的传输时间点均匀分配到整个矩阵周期中；
(3d)重复(3a)～(3c)，直到将所有时间触发TT业务的传输时间点分配到矩阵周期的一个或多个基本周期内，得到源端系统的TT业务带宽预案，实现初步的负载均衡。
本实例直观地展示生成如下源端系统的TT业务带宽预案：
将网络中8个时间触发TT业务分别表示为m1～m8，参照表1，各个业务的周期情况如表3。
表3TT业务的周期
业务编号 周期(ms)
m1 1
m2 1
m3 3
m4 2
m5 3
m6 1
m7 2
m8 3
参照表3中8个业务的周期，以及步骤2中计算得到的基本周期＝1ms和矩阵周期＝6ms，按照步骤(3a)～(3d)，得到源端系统的TT业务带宽预案如表4。
表4时间触发TT业务带宽预案
由表4可以看出，各时间触发TT业务的传输时间点分配结果如下：
对于周期为1ms的TT业务m1、m2和m6，其传输时间点将被分配在每个基本周期内；
对于周期为3ms的TT业务m3，其传输时间点被将分配在第2，5基本周期内；
对于周期为2ms的TT业务m4，其传输时间点将被分配在第2，4，6基本周期内；
对于周期为3ms的TT业务m5，其传输时间点将被分配在第1，4基本周期内；
对于周期为2ms的TT业务m7，其传输时间点被将分配在第1，3，5基本周期内；
对于周期为3ms的TT业务m8，其传输时间点将被分配在第3，6基本周期内。
步骤4，设置约束条件。
根据上述步骤(1)所获取的业务参数和网络参数，设置每个基本周期BC内待调度的TT业务的源端系统发送时刻、各级交换机接收时刻、各级交换机发送时刻的5个约束条件，即业务无冲突约束条件、链路无冲突约束条件、路径依赖约束条件、数据依赖约束条件和采样间隔约束条件：
(4a)给出相关通信名词在实现过程中的表示形式：
(4a1)将时间触发TT业务表示为：τi＝{τi.p，τi.o，τi.e，τi.rt}，TT业务由端系统产生，具有周期性，其中τi.p表示业务周期；τi.o表示业务调度时刻点集合；τi.e表示最坏执行时间，即业务从产生时刻起到第一个比特被发送到传输链路上为止所消耗的最大执行时间；τi·rt表示业务的响应时延。
(4a2)将通信任务表示为：ci＝{fl，ci.tr，ci.o，ci.p}，其中每一个通信任务ci都对应一个帧长为fl的以太网帧；ci.tr代表了帧的传输路径，即从发送端到接收端的路由信息；ci.o代表了以太网帧在ci.tr中传输时所经过的每条链路上的发送时刻的集合；ci.p代表了ci的周期；
(4a3)将应用程序任务表示为：ai＝{ai.tc，ai.p，ai.rt，ai·lz}，其中，ai·tc代表一条业务链，包括TT业务τi和对应通信任务ci；ai.rt表示业务的响应时延，ai·lz表示业务的端到端时延，如图3所示，其中ai·p表示应用程序的周期，与它分解成的通信任务和应用程序具有相同的周期；
(4b)根据矩阵周期中各个端系统上待调度的时间触发TT业务的情况，建立待调度应用程序任务流集合T、待调度通信任务流集合C、交换机待接收通信任务流集合R、交换机待发送通信任务流集合S这4个集合，并对其初始化。
(4c)结合步骤1中的业务参数和网络参数，给出如下各类约束条件的表示式：
(4c1)业务无冲突约束条件：
其中，m＝1～10，i，j＝1～3，y＝0或1；中的m表示网络中端系统的编号，字母e是端系统的简称，表示编号为m的端系统，V代表网络中的节点集合，i和j表示不同的业务编号，τi和τj表示同一个端系统上的不同TT业务，表示端系统上TT业务的集合，τi.o和τj·o分别表示同一个端系统上不同TT业务τi和τj的发送时刻，τi·e和τj.e分别表示TT业务τi和TT业务τj的最坏执行时间，y是一个二进制变量，M是一个足够大的常数；
通过该约束条件可保证只有当一条业务成功发出后，端系统才会调度下一条TT业务。
(4c2)链路无冲突约束条件：
其中，n，m＝1～10，lm，n＝1～10，i，j＝1～8；m和n表示网络中端系统的编号，lm，n表示端系统m到端系统n的单向链路，ε代表网络中的全双工以太网链路的集合，i和j表示不同的业务编号，ci和cj表示不同的通信任务，C(lm，n)表示一个通信任务的子集，集合中的通信任务的传输路径都包含链路lm，n，ci.olm，n和τj.olm，n分别表示通信任务ci和通信任务cj在链路lm，n上的发送时刻，y是一个二进制变量，M是一个足够大的常数；
通过该约束条件避免了通信任务集合C(lm，n)中的不同通信任务在链路lm，n上发生碰撞。
(4c3)路径依赖约束条件：
其中，i，αi＝1～8，q＝2或3；i表示不同的业务编号，ci表示通信任务，C表示网络中所有通信任务的集合，j表示网络中传输路径的编号，ai表示网络中传输路径的数目，q表示一条传输路径中的第q条链路，q＝1和q＝γi，j分别表示传输路径上的第一条和最后一条链路，ci.o[phj，q-1]表示通信任务ci在传输路径phj上第q-1条链路上的发送时刻，ci·o[phj，q]表示通信任务ci在传输路径phj上第q条链路上的发送时刻；
通过该约束条件保证通信任务在其传输路径中前一条链路的发送时刻小于等于后一条链路的接收时刻。
(4c4)数据依赖约束条件：
其中，ai.ti表示上层应用程序ai分解成的TT业务τi或通信任务ci，τh表示一个TT业务，Γ表示网络中TT业务的集合，ai.tj+1表示上层应用程序ai分解成的另一个TT业务τi或通信任务ci，cg表示一个通信业务，C表示网络中所有通信任务的集合，τh.o表示TT业务τh在端系统上的发送时刻，τh.e表示TT业务τh的最坏执行时间，cg·o表示通信业务cg在其传输路径中的第一条链路上的发送时刻；
该约束条件属于应用层约束，针对一个上层应用程序，将其存储为端系统上的时间触发TT任务τi和相应链路上的通信任务ci，通过该约束条件保证端系统先生成业务τi，再经过通信任务ci进行传输，最终到达目的端系统的时间顺序。
(4c5)采样间隔约束条件：
其中，Maximum_interval参照表4；中的m表示网络中端系统的编号，字母e是端系统的简称，表示编号为m的端系统，V代表网络中的节点集合，i和j表示不同的业务编号，τi和τh表示同一个端系统上的不同TT业务，表示端系统上TT业务的集合，ki表示矩阵周期内第i次调度该条TT业务，LCM(τi.p，τj.p)表示两个TT业务的周期的最小公倍数，τi.p*ki+1和τi.p*ki分别表示第i+1次和第i次调度业务τi的时间点，τi.o表示TT业务τi在端系统上的发送时刻，τi.e表示TT业务τi的最坏执行时间。
通过该约束条件保证同一TT业务的相邻两次采样时刻的间隔小于或等于业务的采样间隔需求。
上述(4c1)～(4c4)的约束条件，用于对各个基本周期内的TT业务进行限制；
上述(4c5)的约束条件，用于对矩阵周期内的各个TT业务进行限制。
步骤5，设置目标函数。
基于上述(4c1)～(4c5)约束条件，针对每个基本周期BC，设置如下目标函数：
min∑τi·rt，
其中，τi·rt＝ci.o[phi，γi，j]+τi.e+sync-τi.o表示时间触发TT业务τi的响应时延，cx.o[phj，γi，j]表示通信任务ci在传输路径phj上最后一条链路上的发送时刻，τi·e表示TT业务τi的最坏执行时间，τi.o表示TT业务τi在端系统上的发送时刻，本实例中i取值为1～8。
步骤6，构建数学优化问题。
根据步骤4的约束条件和步骤5中的目标函数，构建如下数学优化问题：
步骤7，求解优化问题。
对上述优化问题求解最小值，获得每个基本周期BC内待调度的TT业务的源端系统发送时刻、交换机接收时刻和交换机发送时刻，并根据上述调度时刻编写时间触发TT业务时间调度表。
求解优化问题的最小值，已有方法包括直接运用对偶单纯型算法、分支定界算法手动进行求解，及利用求解工具编程实现，本实例采用但不限于通过Gurobi求解器进行优化求解，得到每个基本周期BC内，待调度的TT业务在4个端系统上的发送时刻、2个交换机上的接收时刻及发送时刻，结果如表5和表6。其中：
表5-1为源端系统1的发送表，表5-2为源端系统2的发送表，表5-3为源端系统3的发送表，表5-4为源端系统4的发送表；
表6为两个交换机的接收时间表和发送表。
表5-1源端系统1的发送表
业务ID 基本周期号 源端系统的发送时刻(ns)
7 1 12670
7 3 12670
8 3 0
7 5 0
8 6 0
表5-2源端系统2的发送表
表5-3源端系统3的发送表
业务ID 基本周期号 源端系统的发生时刻(ns)
2 1 0
2 2 0
2 3 0
2 4 0
2 5 0
2 6 0
表5-4源端系统4的发送表
业务ID 基本周期号 源端系统的发送时刻(ns)
5 1 0
4 2 37800
3 2 0
4 4 37800
5 4 0
3 5 0
4 6 0
表6交换机的接收表和发送表
以上描述仅是本发明的一个具体实例，并未构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全局最优化时间触发业务调度表的生成方法，其特征在于，包括如下：
(1)获取业务参数和网络参数：
所述业务参数包括：业务编号ID、帧长fl、周期p、目的端系统编号、源端系统编号、最大采样间隔Maximum_interval、业务传输路径ph；
所述网络参数包括：源端系统最大帧处理时延sd、目的端系统最大帧处理时延rd、交换机最大帧处理时延pd、链路带宽bw、帧间隔ifg、同步精度sync和最坏执行时间e；
(2)计算业务调度的矩阵周期MC和基本周期BC：
计算所有时间触发TT业务周期p的最大公约数，作为基本周期BC；
计算所有时间触发TT业务周期p的最小公倍数，作为矩阵周期MC；
(3)将时间触发TT业务按照业务个数均匀地分配到矩阵周期的一个或多个基本周期内，完成初步的负载均衡；
(4)根据上述步骤(1)所获取的业务参数和网络参数，设置每个基本周期BC内待调度的TT业务的源端系统发送时刻、各级交换机接收时刻、各级交换机发送时刻的5个约束条件，即业务无冲突约束条件、链路无冲突约束条件、路径依赖约束条件、数据依赖约束条件和采样间隔约束条件；
(5)基于上述约束条件，针对每个基本周期BC，设置目标函数：min∑τi.rt，其中，τi.rt表示时间触发TT业务τi的响应时延；
(6)由步骤(4)～(5)中的目标函数与约束条件构建数学优化问题：
(7)对该优化问题求解最小值，获得每个基本周期BC内待调度的TT业务的源端系统发送时刻、交换机接收时刻和交换机发送时刻，并根据上述调度时刻编写时间触发TT业务时间调度表。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(3)的具体实现如下：
(3a)将矩阵周期看作由多行多列组成的大矩形，其每一行代表一个基本周期，每一列代表各基本周期中的同一传输时间段；
(3b)将时间触发TT业务放入各个基本周期后，判断是否会引起列冲突，即矩阵周期同一列中已分配的所有时间触发TT业务，先取两两业务周期的最大公约数再进行求导求和后，判断结果是否小于等于1：若是，则在当前列中分配该业务的传输时间点；若否，则在另外一列中分配该业务的传输时间点；
(3c)在当前列中，根据时间触发TT业务的周期p，每隔p/BC个基本周期，分配一次当前业务，直到将当前业务的传输时间点均匀分配到整个矩阵周期中；
(3d)重复(3a)～(3c)，直到将所有时间触发TT业务的传输时间点分配到矩阵周期的一个或多个基本周期内，得到源端系统的TT业务带宽预案，实现初步的负载均衡。
3.根据权利要求1所述的方法，其中(4)中的业务无冲突约束条件约束条件，表示如下：
其中，中的m表示网络中端系统的编号，字母e是端系统的简称，表示编号为m的端系统，V代表网络中的节点集合，i和j表示不同的业务编号，τi和τj表示同一个端系统上的不同TT业务，表示端系统上TT业务的集合，τi.o和τj.o分别表示同一个端系统上不同TT业务τi和τj的发送时刻，τi.e和τj.e分别表示TT业务τi和TT业务τj的最坏执行时间，y是一个二进制变量，M是一个足够大的常数。
通过该约束条件可保证只有当一条业务成功发出后，端系统才会调度下一条TT业务。
4.根据权利要求1所述的方法，其中(4)中的链路无冲突约束条件，表示如下：
其中，m和n表示网络中端系统的编号，lm,n表示端系统m到端系统n的单向链路，ε代表网络中的全双工以太网链路的集合，i和j表示不同的业务编号，ci和cj表示不同的通信任务，C(lm,n)表示一个通信任务的子集，集合中的通信任务的传输路径都包含链路lm,n，和分别表示通信任务ci和通信任务cj在链路lm,n上的发送时刻，y是一个二进制变量，M是一个足够大的常数。
通过该约束条件避免了通信任务集合C(lm,n)中的不同通信任务在链路lm,n上发生碰撞。
5.根据权利要求1所述的方法，其中(4)中的路径依赖约束条件，表示如下：
其中，i表示不同的业务编号，ci表示通信任务，C表示网络中所有通信任务的集合，j表示网络中传输路径的编号，αi表示网络中传输路径的数目，q表示一条传输路径中的第q条链路，q＝1和q＝γi,j分别表示传输路径上的第一条和最后一条链路，ci.o[phj,q-1]表示通信任务ci在传输路径phj上第q-1条链路上的发送时刻，ci.o[phj,q]表示通信任务ci在传输路径phj上第q条链路上的发送时刻。
通过该约束条件保证通信任务在其传输路径中前一条链路的发送时刻小于等于后一条链路的接收时刻。
6.根据权利要求1所述的方法，其中(4)中的数据依赖约束条件,表示如下：
其中，ai.tj表示上层应用程序ai分解成的TT业务τi或通信任务ci，τi表示一个TT业务，Γ表示网络中TT业务的集合，ai.tj+1表示上层应用程序ai分解成的另一个TT业务τi或通信任务ci，cg表示一个通信业务，C表示网络中所有通信任务的集合，τh.o表示TT业务τh在端系统上的发送时刻，τh.e表示TT业务τh的最坏执行时间，cg.o表示通信业务cg在其传输路径中的第一条链路上的发送时刻。
该约束条件属于应用层约束，针对一个上层应用程序，将其存储为端系统上的时间触发TT任务τi和相应链路上的通信任务ci，通过该约束条件保证端系统先生成业务τi，再经过通信任务ci进行传输，最终到达目的端系统的时间顺序。
7.根据权利要求1所述的方法，其中(4)中的采样间隔约束条件，表示如下：
其中，中的m表示网络中端系统的编号，字母e是端系统的简称，表示编号为m的端系统，V代表网络中的节点集合，i和j表示不同的业务编号，τi和τj表示同一个端系统上的不同TT业务，表示端系统上TT业务的集合，ki表示矩阵周期内第i次调度该条TT业务，LCM(τi.p,τj.p)表示两个TT业务的周期的最小公倍数，τi.p*ki+1和τi.p*ki分别表示第i+1次和第i次调度业务τi的时间点，τi.o表示TT业务τi在端系统上的发送时刻，τi.e表示TT业务τi的最坏执行时间。
通过该约束条件保证同一TT业务的相邻两次采样时刻的间隔小于或等于业务的采样间隔需求。
8.根据权利要求1所述的方法，其中(5)中的TT业务τi的响应时延τi.rt，通过如下公式计算：
τi.rt＝ci.o[phi，γi,j]+τi.e+sync-τi.o，
其中，ci.o[phj，γi,j]表示通信任务ci在传输路径phj上最后一条链路上的发送时刻，τi.e表示TT业务τi的最坏执行时间，τi.o表示TT业务τi在端系统上的发送时刻。
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