CN113498106A - 一种时间敏感网络tsn流的调度方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种时间敏感网络TSN流的调度方法及装置，包括：获取多个数据帧中每个数据帧的帧结构信息和入端口信息；根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N‑1个第一队列中和一个第二队列中，得到N‑1个第一数据流和一个第二数据流，所述N为大于等于2的整数；确定所述N‑1个第一数据流中每个第一数据流的发送周期、和所述每个第一数据流中所包括的K个子流中每个子流的传输窗口，所述传输窗口为调度处理所述每个子流的时长，所述K为大于等于1的整数；根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N‑1个第一数据流和所述第二数据流。采用本申请实施例，提高了TSN流的调度效率，减少了时延抖动。
Description
技术领域
本申请涉及网络技术领域，尤其涉及一种时间敏感网络TSN流的调度方法及装置。
背景技术
随着智能终端的快速普及和移动互联网的飞速发展，移动业务呈指数增长，对传输速率的要求越来越高，使得运营商的移动网络需要面临更大的传送数据业务的压力，这对移动网络的各个部分都提出了新的挑战。时间敏感网络(time sensitive network，TSN)在车载网，工业自动化等行业均有广泛的需求。TSN工作组的目标是建立一个能够满足在高占用率的网络下，保障稳定传输的以太网类型的网络率的网络下，保障稳定传输的以太网类型网络。
而作为时间敏感网络，网络中的调度算法是其中非常重要的一部分，调度算法的高效工作与数据的及时可靠传输息息相关。但是，现有的调度算法执行效率低，没有考虑时延抖动问题。
发明内容
本申请实施例提供一种时间敏感网络TSN流的调度方法及装置，提高了TSN流的调度效率，减少了时延抖动。
第一方面，本申请实施例提供了一种时间敏感网络TSN流的调度方法，包括：获取多个数据帧中每个数据帧的帧结构信息和入端口信息；根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N-1个第一队列中和一个第二队列中，得到N-1个第一数据流和一个第二数据流，所述N为大于等于2的整数；确定所述N-1个第一数据流中每个第一数据流的发送周期、和所述每个第一数据流中所包括的K个子流中每个子流的传输窗口，所述传输窗口为调度处理所述每个子流的时长，所述K为大于等于1的整数；根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N-1个第一数据流和所述第二数据流。
在本实施例中，对于每个入端口的第一数据流都设置一个相应的缓冲队列，所有的第二数据流共享一个缓冲队列。可以保证数据流在入端口交错到达的时不需要按照确定性的顺序，且不会发生错乱，能够减少整个TSN流的时延抖动。同时，减少第二数据流的传输对第一数据流造成的影响，减少多流汇聚时的相互干扰，保障确定性传输，提高TSN流的调度效率。并且，在调度周期内排列第一数据流中各个子流的传输窗口，使得抖动能够最小。
在一种可能的设计中，根据所述N-1个第一数据流中每个子流的发送周期，确定调度周期；根据所述传输窗口，在所述调度周期内调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流，并在所述调度周期内剩余的时间窗口上发送所述第二数据流。通过在一个调度周期内调度发送N-1个第一队列中的每个子流，并在调度周期内剩余的时间窗口上发送第二数据流，减少TSN流的时延抖动。
在另一种可能的设计中，所述调度周期为所述N-1个第一数据流中所有子流的发送周期的最小公倍数。这样在一个调度周期内，各个第一数据流到达的子流数量恰好是整数个。调度周期重复执行，所有子流都能够被顺利传送，避免出现丢帧的现象。
在另一种可能的设计中，所述调度周期为小于或等于N-1个第一数据流对应的N-1个发送周期的其中的一个或多个的数值。这样对于第一数据流对应的发送周期小于所述调度周期的流，将在部分调度周期中发送。
在另一种可能的设计中，在所述调度周期内对所述每个子流的所述传输窗口进行排序；按照排序后的所述传输窗口，调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流。在调度周期内排列第一数据流中各个子流的传输窗口，使得时延抖动能够最小，提高TSN流的调度效率。
在另一种可能的设计中，所述帧结构信息包括标记控制信息TCI；根据所述标记控制信息，确定所述每个数据帧的优先级；若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到所述第二队列中。
在另一种可能的设计中，所述帧结构信息包括优先级信息；若所述多个数据帧中目标数据帧的优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，若所述多个数据帧中的目标数据帧的优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到第二队列中。
在另一种可能的设计中，将所述目标数据帧映射到所述N-1个第一队列中与所述入端口号对应的第一队列中。保障每个数据帧按照顺序进行入队操作和发送。
第二方面，本申请实施例提供了一种时间敏感网络TSN流的调度装置，该装置被配置为实现上述第一方面中交换机所执行的方法和功能，由硬件/软件实现，其硬件/软件包括与上述功能相应的模块。
第三方面，本申请实施例提供了一种通信设备，包括：处理器和通信接口。可选的，该通信设备还可以包括存储器。其中，通信接口用于实现处理器和存储器之间连接通信，处理器执行存储器中存储的程序用于实现上述第一方面提供的一种时间敏感网络TSN流的调度方法中的步骤。
在一个可能的设计中，本申请提供的业务网元可以包含用于执行上述方法设计中业务网元的行为相对应的模块。模块可以是软件和/或是硬件。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面的方法。
第五方面，本申请提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面的方法。
第六方面，本申请实施例提供一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述处理器与所述通信接口耦合，用于实现上述第一方面所提供的方法。
可选的，所述芯片还可以包括存储器，例如，所述处理器可以读取并执行所述存储器所存储的软件程序，以实现上述第一方面所提供的方法。或者，所述存储器也可以不包括在所述芯片内，而是位于所述芯片外部，相当于，所述处理器可以读取并执行外部存储器所存储的软件程序，以实现上述第一方面所提供的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的一种通信系统的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种时间敏感网络TSN流的调度方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种Vlan帧结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种时间敏感网络TSN流的调度装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种通信设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
现有技术方案一，提出了一种基于802.1Qbv的时延敏感网络调度算法。对于802.1Qbv中提出的多及队列结构，建立了一个无等待时间的分组调度问题(No-waitpacket scheduling problem，NW-PSP)，系统根据已有的流传输数据进行建模，通过调整每条流的开始时间，最终得到的优化目标是每条流的传输无等待延时。
具体调度算法实现主要包括：网络控制器利用其网络拓扑知识，例如使用链路层发现协议(link layer discovery protocol，LLDP)收集和网络中预定流量的规范来计算门驱动程序调度。每个时间敏感流(计划流量流)由源主机、目标主机和每个周期发送的数据量指定。TSN流进行数学建模过程中，将一条TSN流的总时延可以分为传输时延，传播时延和处理时延三部分。其中，Di,j表示第i个流的第j帧的总累积时延，等于前j-1个帧的总传播时延和处理时延加上第j个帧的总传播时延。
其中，dprop为传播时延，dproc为处理时延，
为传播时延。若每条流满足无等待时间调度，则需要满足如下关系：
tj-ti≥Di,k-(Dj,l-1+dprop+dproc)
ti-tj≥Dj,l-(Di,k-1+dprop+dproc)
其中，ti为第i个流的开始时间，tj为第j个流的开始时间。
最后，可以按照开始时间对每个流的确定性传输过程进行优化。具体优化过程可以看成满足约束条件的整数线性规划问题。此处不再赘述。最终优化结果表明：可以对NW-PSP问题取到一个近似最优解。算法执行的效率与需要调度的流数量有关，最多可以达到1500条时延敏感流(time sensitive flow)。但是，由于算法执行的效率与需要调度的流数量有关，流数量较多，执行效率低。
现有技术方案二，目前已有若干网络架构为工业自动化系统中的时间敏感应用提供实时通信保证。基本原理是通过网络对时间触发流量进行精确传输调度，以提供确定性和有界延迟和抖动。这些传输调度通常是离线合成的(大约数小时的计算时间)并且此后保持固定，使得难以动态地添加或移除网络应用。斯图加特大学提出了在时间敏感的软件定义网络(time sensitive software defined network，TSSDN)中逐步添加时间触发流的算法。TSSDN是基于软件定义网络的网络架构，它通过仅在主机(网络边缘)上调度其传输来为时间触发的流提供实时保证。该算法利用控制平面的全局视图来调度和路由工业物联网中动态应用所需的时间触发流。
TSSDN中的数据平面由全双工以太网交换机和终端系统(主机)组成。TSSDN的控制平面托管在标准主机上，负责根据拓扑和流量的全局知识计算网络中时间触发流的路由和传输调度。对于动态场景，通过网络控制器在线计算调度方案。
该方法将对于增量调度问题建模为整数线性规划问题进行求解。将整个网络拓扑建模为一个有向图。在动态调度问题中，流量是逐步调度的，一次调度一个。显然，与对应的静态调度中所有流都是先验已知的相比，没有先验知识的流的可能会产生次优的解决方案。因此，在线调度算法使用诸如跳数，每条链路上占用的时隙数等的启发法来近似由静态调度算法生成的解。该整数线性规划的目的是最小化在为其分配时隙的同时路由流的链路的数量，在此期间所有构成链路都未被占用。这会使得在给定时隙期间有更多数量的空闲链路用于未来的流。
最小化路由流的链路的数量可能导致形成瓶颈链路的一些场景，在所有时隙期间都被占用。该方法提出在线调度的另一种方法Mini-max(D/MM)旨在通过网络中的所有链路分配备用容量，以便以在较长路径上路由某些流的成本来改善成功适应任何未来流的前景。该整数线性规划通过修改目标并添加约束和额外的决策变量，主要目标是最小化最大时隙数，在此期间可以占用任何网络链路，因此名称为mini-max。次要目标最小化流量路由的链路数量，以清除不需要的解决方案，这些解决方案路由在包含环路的路径上调度的流量。提高调度质量，但是此方案没有考虑时延抖动等影响。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了如下解决方案。
如图1所示，图1是本申请实施例提供的一种通信系统的示意图。该通信系统包括第五代移动通信技术(5th generation，5G)系统、TSN控制器(controller)、站点(station)和交换机(switch)。其中，5G系统包括TSN转换程序(time sensitive network transform，TT)功能实体，用于5G适应用户平面功能(user plane function，UPF)和控制平面功能的TSN域，同时从TSN桥接网络隐藏5G内部过程，向switch发送TSN流。其中，每个UPF属于一个虚拟TSN桥(virtual TSN bridge)，5G通过TT向switch发送TSN流。switch用于接收TT发送的TSN流，根据TSN流调度模块，对多源的TSN流进行合理的调度。从而减少时延抖动，保障确定性传输。
如图2所示，图2是本申请实施例提供的一种时间敏感网络TSN流的调度方法的流程示意图。本申请实施例中的步骤至少包括：
S201，获取多个数据帧中每个数据帧的帧结构信息和入端口信息。其中，数据帧可以为虚拟局域网(virtual local area network，VLAN)帧，也可以是互联网协议(internetprotocol，IP)报文。
具体的，switch可以接收各个节点(node)发送的数据帧，获取每个数据帧的帧结构信息和入端口信息。如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种Vlan帧结构示意图。该帧结构信息可以包括前导码、起始定界符(start frame delimiter，SFD)、目标MAC地址、源MAC地址、标记控制信息(tag control information，TCI)、类型、载荷等等。入端口信息可以是switch接收每个Vlan帧的入端口号。
S202，根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N-1个第一队列中和一个第二队列中，得到N-1个第一数据流和一个第二数据流，所述N为大于等于2的整数。其中，第一队列可以为IQ-data队列，第二队列为BG队列。第一数据流为IQ-data流，第二数据流为BG流。
具体的，根据所述标记控制信息，确定所述每个数据帧的优先级；若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，例如，TCI前三个字节为111则为IQ-data帧。若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到所述第二队列中。或者，所述帧结构信息包括优先级信息；若所述多个数据帧中目标数据帧的优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，若所述多个数据帧中的目标数据帧的优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到第二队列中。然后将所述目标数据帧映射到所述N-1个第一队列中与所述入端口号对应的第一队列中。
S203，确定所述N-1个第一数据流中每个第一数据流的发送周期、和所述每个第一数据流中所包括的K个子流中每个子流的传输窗口，所述传输窗口为调度处理所述每个子流的时长，所述K为大于等于1的整数。
具体的，第一数据流的流速取值范围为有限个离散值。在该条件下，可以假设属于同一第一数据流的帧周期性发送，且其帧大小为有限值。为了实现通过调度算法对N-1个第一数据流和一个第二数据流进行调度，可以计算如下参数：
例如，假设网络中有n个IQ-data流f1，f2，……fn，对于每一个IQ-data流fi(i＝1,2…n)，假设子流的最大长为定值，并且具有固定的发送周期。假设发送周期为Ti，子流最大长为Li，流速为Ri。它们之间的关系如下：
Ts＝lcm(T1,T2…Tm)
第一，调度周期
Ts为调度周期，Ts＝lcm(T1,T2…Tn)表示n个IQ-data流对应的n个发送周期的最小公倍数，这样在一个调度周期内，各个IQ-data流到达的子流数量恰好是整数个。调度周期重复执行，所有子流都能够被顺利传送，不会出现丢帧的现象。Ts也可以取其他值，例如可以将n个IQ-data流对应的n个发送周期中最小的发送周期最为调度周期。或者根据系统特征取特定值，例如小于一个或多个子流的发送周期的值，这时发送周期大于调度周期的子流，将在部分调度周期中被处理，而非所有调度周期中处理。
第二，各个子流的传输窗口
在调度周期内，每个子流的(包括发送的开销)传输开始时刻与结束时刻之间的时间长度，称为子流的传输窗口。对于IQ-data流fi的第j个子流，记传输窗口为Wtx(i,j)。由于IQ-data流fi的子流长Li为定值，因此fi中各个子流的传输窗口大小相同。假设输出链路的带宽为R，每个子流的需要的固定开销为Loverhead，窗口宽度为：
在流特性不发生改变的前提下，调度是周期性重复发生的。因此对IQ-data流fi，各个子流在调度周期中调度窗口的位置决定了抖动。假设一个周期内IQ-data流fi发送了k个子流，则记各个子流的传输窗口分别为Wtx(i,0)，Wtx(i,1)，……，Wtx(i,k-1)。
第三，IQ-data流fi的各子流相邻传输窗口间隔TDi(j)
其中，Wtx(i,j).tstart表示传输窗口Wtx(i,j)相对于调度周期开始时刻的起始时间。在调度序列确定之后，TDi(j)便决定了fi的抖动特性。
第四，IQ-data流fi的抖动PDV(fi)为TDi(j)的最大差值
PDV(fi)＝max{TDi(j)}-minTDi(j),0≤j≤k-1
第五，IQ-data流fi的发送序列定义为行向量Vi
IQ-data流的源端按照固定的发送间隔，周期性地发送IQ-data流。假设0时刻为开始发送IQ-data流的起点，则IQ-data流fi的发送序列Vi可以表示为[0,Ti,2Ti…nTi]，其中的每一项都表示为不同IQ-data流的发送时刻。
第六，带宽单元Φ为链路的带宽和IQ-data流的流速量化为整数的基本粒度
Φ的值取为IQ-data流入交换设备的IQ-data流的流速与链路容量的最大公约数，从而可以将不同的IQ-data流的流速与链路带宽之间的关系通过Φ量化为整数间的倍率关系，方便计算。
第七，传输窗口由一系列固定长度的时间片构成
为了减少搜索空间，降低计算的复杂度，假设传输窗口是由一系列固定长度的时间片组合而成，这些时间片称为时隙slot。即认为Ts由固定个数的slot构成，每个slot期间可以发送固定数量的比特，将该数量记为q。则时隙长度：
其中，子流的传输窗口只能开始于某个slot的起点。当slot大小取值较小，则Ts可以被划分的块数较多，可以使得调度算法实现更高的带宽利用率和计数精度，抖动计算误差更小，但计算的开销增大。当slot大小取值较大，则相反。因此，对于slot的取值，应该在计算开销和精度之间取到平衡。
S204，根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N-1个第一数据流和所述第二数据流。
具体的，可以根据所述N-1个第一数据流中每个子流的发送周期，确定调度周期；根据所述传输窗口，在所述调度周期内调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流，并在所述调度周期内剩余的时间窗口上发送所述第二数据流。其中，所述调度周期为所述N-1个第一数据流中所有子流的发送周期的最小公倍数。进一步的，可以在所述调度周期内对所述每个子流的所述传输窗口进行排序；按照排序后的所述传输窗口，调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流。
例如，Ts为n个IQ-data流的周期的最小公倍数时，将n个IQ-data流的
个IQ-data帧的传输窗口按照某个特定的顺序排列在Ts调度周期的时间轴上，使得所有IQ-data流fi的抖动能够最小，即PDV(fi)趋向于0。为了保障调度算法的准确性，需要满足以下条件：
(1)IQ-data流的发送速率总和小于等于链路的传输速率，以确保算法有解。即
一个调度周期内的IQ-data流的所有传输窗口的占用总和不超过调度周期的长度。
(2)对于背景流fBG的发送，利用分配完IQ-data流之后剩余的发送窗口时间。可选的，背景流不超过总带宽的10％。
(3)所有的子流的传送窗口大小满足以太网对帧传送大小的规定。
(4)调度周期Ts划分为有限个时隙，每个时隙内仅允许一个子流进行传送，不允许多个子流时序共享。
利用IQ-data数据的特性，在交换机输出链路上进行调度。对于同一个IQ-data流到达的子流，周期性的分配传输窗口，根据传输窗口对子流进行调度。对于仅有一条IQ-data流的情况，调度周期可以取发送周期。但在实际场景中，情况会复杂的多，会产生多条IQ-data流，多条IQ-data流会有不同的发送周期，子流大小有所不同，多条IQ-data流还有汇聚等问题。假设网络时钟同步的前提下，对不同的情况进行分析：
(1)网络中只有单条IQ-data流。在此场景下，可以将调度周期设置成IQ-data流的发送周期，在每个调度周期，为该IQ-data流分配一个时隙进行调度，即可保证0抖动。
(2)网络中有多条相同周期的IQ-data流。在该场景下，调度周期可以取IQ-data流的发送周期。在每一个调度周期内，对各个流的传输窗口进行排列。在所有的排列方案中，总能找到一种各个流的抖动方案为0的序列。
(3)各个IQ-data流的子流大小不同，具有相同的发送周期。在该场景下，对不同的流分配不同的传输窗口即可，其余参照前述场景。
(4)各个IQ-data流发送周期不同。由于IQ-data流的特性，多个IQ-data流发送速率为有限个离散值，且每个值之间存在一定的倍率关系。基于此，不同的IQ-data流中的子流发送周期亦存在类似关系。假设其中发送速率最小的子流，其周期为T，则一定存在不大于T的调度周期，使得在调度周期内，各个不同流到达的分组个数为整数个。此时，调度问题简化为在调度周期内，确定不同IQ-data流的不同数目传输窗口的一种排列方法，使得各个流的抖动最小。
由于BG流本身不存在时延敏感的特性，且其发送周期是随机的，没有固定的子流长。因此，对于BG流的调度，一般在排序IQ-data流的发送窗口之后，最后将调度周期内未排列发送窗口的部分用来传输BG流。
针对上述不同的情况，可以对上述IQ-data流和BG流进行如下调度。
(1)在n个IQ-data流帧发送周期相同的情况下。此时Ts取值为IQ-data流的发送周期，并且对于各个IQ-data流而言，其ki＝1，为最简单的情形。在该类场景下，只要将各个IQ-data流中子流的传输窗口排列在调度周期的时间轴上，即可满足各流的抖动为0，即PDV(fi)＝0,i＝1,2…n。由于前面的限制条件中有IQ-data流的速率之和小于等于链路的总带宽，因此各个子流的传输窗口都能够被确定性传输，从而在时钟误差范围内各流的抖动为0。
(2)在n个IQ-data流发送周期不相同的情况下。假设n个IQ-data流的发送周期为{T1,T2…Tn}，令Ts＝lcm(T1,T2…Tn)，相应的，每个流fi在调度周期内发送的帧数目ki＝Ts/Ti。在该情况下，时隙分配很有可能会有冲突。调度算法的优化目标是在Ts的slot组成的时隙片内，搜索每个流fi中的子流的传输窗口排序方案，使得fi的抖动最小。该问题为一个带有约束条件的最优化问题。为了尽量减少时间复杂度，采取Greedy策略，每次选取局部最优解。根据Greedy算法的特点，可以在较好的时间复杂度条件下，得到一个相对较优的解。基于交换机的整体结构，输出确定性传输网络条件下的调度方案。
在本申请实施例中，对于每个入端口的IQ-data流设置一个相应的缓冲队列，所有的BG流共享一个缓冲队列。可以保证流在入端口交错到达的时不需要按照确定性的顺序，且不会发生错乱，能够减少整个TSN流的时延抖动。同时，减少BG流的传输对IQ-data流造成的影响，减少多流汇聚时的相互干扰，保障确定性传输，提高TSN流的调度效率。并且，在调度周期内排列各个IQ-data子流的传输窗口，使得其抖动能够最小。
如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种时间敏感网络TSN流的调度装置的结构示意图。本申请实施例中的装置包括获取模块401和处理模块402。其中，各个模块的详细描述如下。
获取模块401，用于获取多个数据帧中每个数据帧的帧结构信息和入端口信息；
处理模块402，用于根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N-1个第一队列中和一个第二队列中，得到N-1个第一数据流和一个第二数据流，所述N为大于等于2的整数；
处理模块402，还用于确定所述N-1个第一数据流中每个第一数据流的发送周期、和所述每个第一数据流中所包括的K个子流中每个子流的传输窗口，所述传输窗口为调度处理所述每个子流的时长，所述K为大于等于1的整数；
处理模块402，还用于根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N-1个第一数据流和所述第二数据流。
可选的，处理模块402，还用于根据所述N-1个第一数据流中每个子流的发送周期，确定调度周期；根据所述传输窗口，在所述调度周期内调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流，并在所述调度周期内剩余的时间窗口上发送所述第二数据流。
可选的，所述调度周期为所述N-1个第一数据流中所有子流的发送周期的最小公倍数。
可选的，处理模块402，还用于在所述调度周期内对所述每个子流的所述传输窗口进行排序；按照排序后的所述传输窗口，发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流。
可选的，所述帧结构信息包括标记控制信息TCI；
处理模块402，还用于根据所述标记控制信息，确定所述每个数据帧的优先级；若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到所述第二队列中。
可选的，处理模块402，还用于将所述目标数据帧映射到所述N-1个第一队列中与所述入端口号对应的第一队列中。
需要说明的是，各个模块的实现还可以对应参照图3所示的方法实施例的相应描述，执行上述实施例中交换机所执行的方法和功能。
请继续参考图5，图5是本申请实施例提出的一种通信设备的结构示意图。例如该通信设备可以为交换机。如图5所示，该交换机可以包括：至少一个处理器501和至少一个通信接口502。可选的，该交换机还可以包括至少一个存储器503和至少一个通信总线504。
其中，处理器501可以是中央处理器单元，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理器和微处理器的组合等等。通信总线504可以是外设部件互连标准PCI总线或扩展工业标准结构EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信总线504用于实现这些组件之间的连接通信。其中，本申请实施例中设备的通信接口502用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。存储器503可以包括易失性存储器，例如非挥发性动态随机存取内存(nonvolatile random access memory，NVRAM)、相变化随机存取内存(phasechange RAM，PRAM)、磁阻式随机存取内存(magetoresistive RAM，MRAM)等，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、电子可擦除可编程只读存储器(electricallyerasable programmable read-only memory，EEPROM)、闪存器件，例如反或闪存(NORflash memory)或是反及闪存(NAND flash memory)、半导体器件，例如固态硬盘(solidstate disk，SSD)等。存储器503可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器501的存储装置。存储器503中可选的还可以存储一组程序代码，且处理器501可选的还可以执行存储器503中所执行的程序。
获取多个数据帧中每个数据帧的帧结构信息和入端口信息；
根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N-1个第一队列中和一个第二队列中，得到N-1个第一数据流和一个第二数据流，所述N为大于等于2的整数；
确定所述N-1个第一数据流中每个第一数据流的发送周期、和所述每个第一数据流中所包括的K个子流中每个子流的传输窗口，所述传输窗口为调度处理所述每个子流的时长，所述K为大于等于1的整数；
根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N-1个第一数据流和所述第二数据流。
可选的，处理器501可以可用于执行如下操作步骤：
根据所述N-1个第一数据流中每个子流的发送周期，确定调度周期；
根据所述传输窗口，在所述调度周期内调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流，并在所述调度周期内剩余的时间窗口上发送所述第二数据流。
可选的，所述调度周期为所述N-1个第一数据流中所有子流的发送周期的最小公倍数。
可选的，处理器501可以可用于执行如下操作步骤：
在所述调度周期内对所述每个子流的所述传输窗口进行排序；
按照排序后的所述传输窗口，调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流。
可选的，处理器501可以可用于执行如下操作步骤：
根据所述标记控制信息，确定所述每个数据帧的优先级；
若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到所述第二队列中。
可选的，处理器501可以可用于执行如下操作步骤：
将所述目标数据帧映射到所述N-1个第一队列中与所述入端口号对应的第一队列中。
进一步的，处理器还可以与存储器和通信接口相配合，执行上述申请实施例中交换机的操作。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(SSD))等。
以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种时间敏感网络TSN流的调度方法，其特征在于，包括：
获取多个数据帧中每个数据帧的帧结构信息和入端口信息；
根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N-1个第一队列中和一个第二队列中，得到N-1个第一数据流和一个第二数据流，所述N为大于等于2的整数；
确定所述N-1个第一数据流中每个第一数据流的发送周期、和所述每个第一数据流中所包括的K个子流中每个子流的传输窗口，所述传输窗口为调度处理所述每个子流的时长，所述K为大于等于1的整数；
根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N-1个第一数据流和所述第二数据流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N-1个第一数据流和所述第二数据流包括：
根据所述N-1个第一数据流中每个子流的发送周期，确定调度周期；
根据所述传输窗口，在所述调度周期内调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流，并在所述调度周期内剩余的时间窗口上发送所述第二数据流。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调度周期为所述N-1个第一数据流中所有子流的发送周期的最小公倍数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述传输窗口，在所述调度周期内调度发送所述N-1个第一队列中每个子流包括：
在所述调度周期内对所述每个子流的所述传输窗口进行排序；
按照排序后的所述传输窗口，调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述帧结构信息包括标记控制信息TCI；所述根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N-1个第一队列中和一个第二队列中包括：
根据所述标记控制信息，确定所述每个数据帧的优先级；
若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到所述第二队列中。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述入端口信息包括入端口号；所述将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中包括：
将所述目标数据帧映射到所述N-1个第一队列中与所述入端口号对应的第一队列中。
7.一种时间敏感网络TSN流的调度装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取多个数据帧中每个数据帧的帧结构信息和入端口信息；
处理模块，用于根据所述帧结构信息和所述入端口信息，将所述多个数据帧映射到N-1个第一队列中和一个第二队列中，得到N-1个第一数据流和一个第二数据流，所述N为大于等于2的整数；
所述处理模块，还用于确定所述N-1个第一数据流中每个第一数据流的发送周期、和所述每个第一数据流中所包括的K个子流中每个子流的传输窗口，所述传输窗口为调度处理所述每个子流的时长，所述K为大于等于1的整数；
所述处理模块，还用于根据所述发送周期和所述传输窗口，发送所述N-1个第一数据流和所述第二数据流。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述处理模块，还用于根据所述N-1个第一数据流中每个子流的发送周期，确定调度周期；根据所述传输窗口，在所述调度周期内调度发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流，并在所述调度周期内剩余的时间窗口上发送所述第二数据流。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调度周期为所述N-1个第一数据流中所有子流的发送周期的最小公倍数。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述处理模块，还用于在所述调度周期内对所述每个子流的所述传输窗口进行排序；按照排序后的所述传输窗口，发送所述N-1个第一队列中的所述每个子流。
11.如权利要求7-10任一项所述的装置，其特征在于，所述帧结构信息包括标记控制信息TCI；
所述处理模块，还用于根据所述标记控制信息，确定所述每个数据帧的优先级；若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为特定值，则将所述目标数据帧映射到N-1个第一队列中，若所述多个数据帧中的目标数据帧的所述优先级为非特定值，则将所述目标数据帧映射到所述第二队列中。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述入端口信息包括入端口号；
所述处理模块，还用于将所述目标数据帧映射到所述N-1个第一队列中与所述入端口号对应的第一队列中。
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|---|---|---|---|
| CN202010194505.1A CN113498106A (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种时间敏感网络tsn流的调度方法及装置 |
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