CN113904991B

CN113904991B - 一种流量整形方法、装置及系统

Info

Publication number: CN113904991B
Application number: CN202110990813.XA
Authority: CN
Inventors: 李妍珏; 韩文璇; 何欣欣; 朱海龙; 尹长川
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2021-08-26
Filing date: 2021-08-26
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2041-08-26
Also published as: CN113904991A

Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种流量整形方法、装置及系统，包括：获取数据流；根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙；根据所述关键控制流的采样周期范围和所述最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照所述最大可行采样周期对所述关键控制流进行采样；响应于采样后的关键控制流和所述普通周期流满足调度约束条件，将采样后的关键控制流和所述普通周期流传输至交换机；以及配置门控列表，以使交换机按照所述门控列表控制不同类型数据流的输出。本说明书的方法能够实现不同类型数据流的流量调度，充分利用资源，降低调度复杂性。

Description

一种流量整形方法、装置及系统

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及网络技术领域，尤其涉及一种流量整形方法、装置及系统。

背景技术

时间敏感型网络(timesensitive network，TSN)允许周期性与非周期行数据在同一网络中传输，使得标准以太网具有确定性传输的优势，应用于工业应用网络，能够确保工业实时数据通过标准网络设施进行确定性传输。在TSN网络中存在大量不同类型的数据流，不同类型的数据流对于传输性能要求不同，需要提供合适的流量调度方法以保证数据流的确定性传输。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种流量整形方法、装置及系统，能够实现TSN网络中不同数据流的流量整形。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种流量整形方法，包括：

获取数据流；所述数据流包括关键控制流和普通周期流；

根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙；

根据所述关键控制流的采样周期范围和所述最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照所述最大可行采样周期对所述关键控制流进行采样；

响应于采样后的关键控制流和所述普通周期流满足调度约束条件，将采样后的关键控制流和所述普通周期流传输至交换机；以及配置门控列表，以使交换机按照所述门控列表控制不同类型数据流的输出。

可选的，根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙，包括：

根据所述普通周期流的约束条件、所述关键控制流的约束条件和所述门控列表的循环周期约束条件，确定所述最小时隙。

可选的，根据所述关键控制流的采样周期范围和所述最小时隙，确定最大可行采样周期为：

根据所述关键控制流的最大采样周期和所述最小时隙，确定所述最大可行采样周期。

可选的，所述调度约束条件包括：

所述关键控制流的调度约束条件和所述普通周期流的调度约束条件；其中，所述关键控制流的调度约束条件包括最大可行采样周期约束、资源占用约束和总时延约束；所述普通周期流的调度约束条件包括转发时延约束，最大偏移约束和总时延约束。

可选的，所述方法还包括：

响应于采样后的关键控制流和普通周期流不满足调度约束条件，对所述普通周期流进行注入偏移调整，使得调整后的关键控制流和普通周期流满足所述调度约束条件。

可选的，对所述普通周期流进行注入偏移调整，包括：

计算每条普通周期流的最大可偏移值；

计算每条普通周期流的调度加权值，按照所述调度加权值从大到小对所有普通周期流进行排序；

根据每条普通周期流的最大可偏移值和资源占用率，以及已调度流的资源占用率，依序确定每条普通周期流的偏移注入时隙。

可选的，所述根据每条普通周期流的最大可偏移值和资源占用率，以及已调度流的资源占用率，依序确定每条普通周期流的偏移注入时隙，包括：

计算所述普通周期流在最小时隙内的带宽占用率和缓存占用率；

根据所述带宽占用率和缓存占用率，筛选满足约束条件的至少一个候选时隙；

从至少一个候选时隙中，筛选小于等于所述最大可偏移值的候选时隙；

计算筛选后的各候选时隙的综合占用率；

选取所述综合占用率最小的候选时隙作为所述偏移注入时隙。

可选的，所述约束条件为：在所述偏移注入时隙注入所述普通周期流后，在一个超周期内，所有发送所述普通周期流的时隙和用于缓存所述普通周期流的时隙不能溢出。

本说明书实施例还提供一种流量整形装置，包括：

获取模块，用于获取数据流；所述数据流包括关键控制流和普通周期流；

时间确定模块，用于根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙；

采样周期确定模块，用于根据所述关键控制流的采样周期范围和所述最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照所述最大可行采样周期对所述关键控制流进行采样；

流调度模块，用于响应于采样后的关键控制流和所述普通周期流满足调度约束条件，将采样后的关键控制流和所述普通周期流传输至交换机；以及配置门控列表，以使交换机按照所述门控列表控制不同类型数据流的输出。

本说明书实施例还提供一种流量整形系统，包括：

控制器，用于获取数据流；所述数据流包括关键控制流和普通周期流；根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙；根据所述关键控制流的采样周期范围和所述最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照所述最大可行采样周期对所述关键控制流进行采样；响应于采样后的关键控制流和所述普通周期流满足调度约束条件，将采样后的关键控制流和所述普通周期流传输至交换机；以及配置门控列表，将所述门控列表传输至交换机；

所述交换机，用于接收所述关键控制流和所述普通周期流，将所述关键控制流发送至TAS机制的CCT队列中，将一部分普通周期流发送至CQF机制的第一、第二OPT队列中，将另一方部分普通周期流发送至CQF机制的第三、第四OPT队列中；以及按照所述门控列表控制队列的打开或关闭。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的流量整形方法、装置及系统，通过获取数据流，根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙，根据关键控制流的采样周期范围和最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样，当采样后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件时，将关键控制流和普通周期流传输至交换机，同时配置门控列表，以使交换机按照门控列表控制不同类型数据流的输出。本说明书的方法能够实现不同类型数据流的流量调度，满足不同类型数据流的传输要求，充分有效的利用资源，降低调度复杂性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一个或多个实施例的方法流程示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例的系统架构示意图；

图3为本说明书一个或多个实施例的交换机结构示意图；

图4为本说明书一个或多个实施例的装置结构示意图；

图5为本说明书一个或多个实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术部分所述，TSN网络中存在着不同类型的数据流，不同类型的数据流对于传输性能的要求不同，需要提供合适的流量调度方法满足不同数据流的传输要求。时间感知整形器(Time Awareness Shaper，TAS)是TSN网络中保证周期性时间敏感数据流进行确定性传输的核心机制，但所需配置的门控列表非常复杂，循环排队转发(Cyclic Queuingand Forwarding，CQF)是TAS的简化形式，两队列的开关门时间基于固定周期，大幅简化了门控列表，但缓存转发机制的时间控制精度较低，不适于传输对时延要求严格的数据流。

有鉴于此，本申请提供一种流量整形方法，利用最大可行采样周期对关键控制流进行采样，以降低关键控制流对资源的占用；对不同类型的数据流进行调度，将满足调度约束的数据流传输至交换机，利用CCT队列传输关键控制流，利用OPT队列传输普通周期流，能够满足TSN网络中不同类型数据流的传输要求，高效利用网络资源，降低数据流调度的复杂性。

如图1、2所示，本说明书一个或多个实施例提供一种流量整形方法，包括：

S101：获取数据流；其中，数据流包括关键控制流和普通周期流；

本实施例中，首先获取输入的数据流，数据流包括关键控制流(Critical ControlTraffic，CCT)、普通周期流(Ordinary Periodic Traffic，OPT)和尽力而为流(Best-Effort，BE)，三种数据流对时延的要求依次降低。

其中，设获取的关键控制流的数量为n，每条关键控制流f_i ^C由一个五元组定义：为流f_i ^C的最小采样周期，/>为流f_i ^C的最大采样周期，/>为数据包的总长度，/>为截止时间，P^C为流f_i ^C的优先级，所有关键控制流均设定为最高优先级7。

设普通周期流的数量为m，每条普通周期流由一个四元组定义：为流/>的采样周期，/>为数据包的总长度，/>为截止时间，/>为流的优先级。在所有普通周期流中，将一定比例的普通周期流的优先级设为次优先级6，剩余部分的普通周期流的优先级设为第三优先级5。

一些方式中，按照截至时间对普通周期流进行升序排列并编号，将奇数编号的普通周期流的优先级设定为6，偶数编号的普通周期流的优先级设定为5。通过奇偶映射的方式进行普通周期流的映射分类，能够平衡两组OPT队列的平均可调整时隙，提高缓存资源利用率，减少由于缓存溢出导致的调度失败，进一步提高网络调度成功率。

S102：根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙；

本实施例中，根据数据流的约束条件和网络资源的约束条件，确定最小时隙，最小时隙也是网络传输数据的最小时隙。

S103：根据关键控制流的采样周期范围和最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样；

本实施例中，关键控制流定义了最大采样周期和最小采样周期，即关键控制流具有固定的采样周期范围。根据关键控制流的采样周期范围和最小时隙，确定最大可行采样周期，控制源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样，将采样后的关键控制流传输至交换机，降低关键控制流的资源占用率，为其他类型的数据流预留更多的资源。

S104：响应于采样后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件，将采样后的关键控制流和所述普通周期流传输至交换机；同时配置门控列表，以使交换机按照门控列表控制输出队列中不同类型数据流的输出。

本实施例中，当判断采样后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件，各类型的数据流在网络中可调度，则将满足调度约束条件的关键控制流和普通周期流传输至交换机，并配置门控列表，将门控列表发送给交换机，由交换机按照门控列表控制各输出队列打开或关闭，实现不同类型数据流的输出。

本实施例提供的流量整形方法，包括获取数据流，根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙，根据关键控制流的采样周期范围和最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样，响应于采样后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件，将满足调度约束条件的关键控制流和普通周期流传输至交换机，并配置门控列表，以使交换机按照门控列表控制输出队列中不同类型数据流的输出。以最大可行采样周期对关键控制流进行采样，能够降低关键控制流占用的网络资源，通过关键控制流和普通周期流的调度，能够实现资源的高效合理利用。

结合图2所示，源节点与控制器相连接，由控制器对源节点发出的各种类型的数据流进行统一的调度和流量整形，确定各种数据流的调度方案后，按照调度方案对数据流进行调度，将调度后的数据流传输至交换机，由交换机对接收的数据流进行转发。其中，源节点可以是控制类设备，用于产生控制指令之类的关键控制流，也可以是数据类设备，用于产生视频、音频等类型的普通周期流，也可以是其他类型设备，用于产生可以随机转发的尽力而为流。控制器接收所有类型的数据流，确定关键控制流的最大可行采样周期，将最大可行采样周期发送至源节点，由源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样，并将采样后的关键控制流经控制器传输至交换机；控制器根据调度约束条件判断采样后的关键控制流和普通周期流满足相关约束条件时，生成门控列表，将满足调度约束条件的关键控制流和普通周期流以及门控列表传输至交换机。

结合图3所示，交换机接收调度后的数据流，交换结构将数据流发送至流过滤器，流过滤器根据数据流的优先级将数据流转发至相应的输出队列中，当同时有多条数据流的数据包需转发至同一队列时，按照数据流编号从小到大顺序转发。其中，关键控制流发送至TAS机制的CCT队列中，CCT队列的优先级为最高优先级7；一部分普通周期流发送至CQF机制的第一、第二OPT队列中，第一、第二OPT队列的优先级为次高优先级6，另一部分普通周期流发送至CQF机制的第三、第四OPT队列中，第三、第四OPT队列的优先级为第三优先级5；尽力而为流发送至其余的三个输出队列中，三个输出队列的优先级为4。通过TAS机制和CQF机制的结合，能够满足不同类型数据流的传输要求，同时降低计算门控列表的复杂度。

各输出队列的门控根据门控列表执行打开或关闭，如果多个门控同时打开，由优先级选择器按照输出队列的优先级将优先级较高的队列中的数据包转发至输出端口，只有高优先级的队列中的数据包发送完成，下一优先级的队列中的数据包才可以发送，所有输出队列采用先进先出机制发送数据包。例如，只有当CCT队列中的数据包全部发送完成后，第一、第二OPT队列中的数据包才能发送，全部发送完成后，第三、第四OPT队列中的数据包再发送，全部发送完成后，其余三个输出队列中的数据包发送。其中，尽力而为流是以太网中的一些随机流，当轮到其余三个输出队列发送数据包时就发送数据包，如果没有轮到就不发送。

一些实施例中，门控列表包括用于控制八个输出队列打开或关闭的八字节控制字段，控制字段取值1时表示门控打开，控制字段取值0时表示门控关闭。配置门控列表时，如果具有关键控制流，则对应CCT队列的控制字段配置1，对应一组OPT队列的控制字段按照最小时隙切换开关状态，对应其余三个输出队列的控制字段配置1。

一些实施例中，根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙，包括：

根据普通周期流的约束条件、关键控制流的约束条件和门控列表的循环周期约束条件，确定最小时隙。

具体的，对于普通周期流的约束：令为所有普通周期流周期的最大公约数，表示为：

其中，GCD()表示求最大公约数，为第m条普通周期流的周期。

所有数据流的周期都必须是最小时隙T_u的整数倍，最小时隙T_u的最大值需小于等于最大公约数且最小时隙T_u在/>的因数集L＝{l₁，l₂，…，l_k}内取值，表示为：

其中，Z⁺是正整数集，L中的元素按升序排列。

由于普通周期流采用CQF机制进行流量整形，CQF机制要求在上一个时隙内接收的数据包需在一个时隙中全部发送，由此得到以下约束：

其中，BufSize是单队列的最大缓存比特数，B为传输速率，δ_max是由于时间同步精度等问题造成的最大时延。

对于关键控制流的约束：由于关键控制流具有最小采样周期和最大采样周期，最小时隙T_u也是网络的最小采样周期，应小于所有关键控制流的最大采样周期中的最小值，大于所有关键控制流的最小采样周期/>中的最大值，表示为：

同时，为保证关键控制流的系统控制性能，数据包一经采样应尽快传输，减少延迟和抖动，因此，在一个时隙采样的关键控制流数据包需在该时隙内全部传输完成，即，最小时隙应大于所有关键控制流数据包的总传输时间，表示为：

其中，为第i条关键控制流的数据包总长度。

对于门控列表循环周期的约束：为降低关键控制流对传输带宽的占用，根据关键控制流的采样周期范围和最小时隙之间的关系，确定第i条关键控制流的实际采样周期为最大可行采样周期表示为：

其中，

由于门控列表可存储的门控事件的数量上限为Gate_max，采用CQF机制的OPT队列的门控周期T_CQF均为2·T_u，采用TAS机制的CCT队列的门控周期T_TAS为所有关键控制流的周期的最小公倍数，表示为：

其中，为第n条关键控制流的周期，LCM()为求最小公倍数。

则，门控列表的总循环周期为：

T_Gate＝LCM(T_CQF，T_TAS) (11)

T_Gate≤Gate_max

一些实施例中，调度约束条件包括关键控制流的调度约束条件、普通周期流的调度约束条件。

其中，关键控制流的调度约束条件包括最大可行采样周期约束、资源占用约束以及总时延约束。具体的：

每条关键控制流的最大可行采样周期不能大于最大采样周期/>

为保证数据流均可调度，需保证在任意最小时隙内，关键控制流对总线的占用率小于1，表示为：

关键控制流的数据包从产生到发送完成的总时延需小于截至时间，表示为：

关键控制流的优先级最高，只有CCT队列中的所有数据包均发送之后，才发送其他队列中的数据包，因此，关键控制流的总时延包括在当前关键控制流之前进入CCT队列的关键控制流的数据包的传输时间，以及当前关键控制流的数据包的传输时间，表示为：

其中，表示关键控制流f_i ^C在第q个时隙进行采样，k是整数。

普通周期流的调度约束条件主要包括：转发时延约束，最大偏移约束和总时延约束。具体的：

普通周期流在交换机内的转发时延包括缓存时延和传输时延，由于CQF机制的任一队列的门控切换时间均为1.T_u，所以缓存时延和传输时延的上限均为1.T_u，因此，普通周期流的数据包的最大转发时延需小于2·T_u。

普通周期流的最大可偏移量由截至时间决定。以第一个时隙为计算注入偏移的起点，根据普通周期流的传输机制和转发时延约束可知，数据包在OPT队列中经历的最大时延为2·T_u。由此，根据截至时间和最小时隙确定普通周期流的最大可偏移值，表示为：

普通周期流的数据包从产生到发送完成的总时延需小于截至时间，表示为：

普通周期流的总时延主要包括：偏移注入时延；高优先级流的发送时延，即关键控制流的发送时延；在当前普通周期流之前已进入OPT队列的普通周期流的发送时延；OPT队列的缓存时延T_u；当前普通周期流的数据包的发送时延。

令hp(i)表示所有优先级高于普通周期流的数据流集，sp(i)表示所有优先级与普通周期流相同的数据流集，则普通周期流的总时延可由下式计算：

其中，为偏移注入时延，/>为关键控制流的发送时延，是优先级高于普通周期流/>的普通周期流的发送时延(可以包括关键控制流或者关键控制流和优先级较高的普通周期流)；/>是与普通周期流/>优先级相同(包括普通周期流/>在内)的普通周期流的发送时延。

一些实施例中，流量整形方法还包括：

响应于采样后的关键控制流和普通周期流不满足调度约束条件，对普通周期流进行注入偏移调整，使得调整后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件。即，当采样后的关键控制流和普通周期流没有满足网络的调度约束条件时，需要对普通周期流进行注入偏移调整，使得调整之后，关键控制流和普通周期流能够满足调度约束条件，在网络中传输。

一些实施例中，对普通周期流进行注入偏移调整，包括：

计算每条普通周期流的最大可偏移值；

计算每条普通周期流的调度加权值，按照调度加权值从大到小对所有普通周期流进行排序；

根据每条普通周期流的最大可偏移值和资源占用率，以及已调度流的资源占用率，依序确定每条普通周期流的注入时隙。

本实施例中，采用逐流调度的方法，分别对每条普通周期流进行注入偏移调整，使得调整后的普通周期流和关键控制流能够在网络中传输。

本实施例中，采用逐流调度，先调度的数据流可利用的资源更多，因而数据流的调度顺序对于调度成功率具有重要的影响。为提高调度成功率，确定普通周期流的注入策略为：优先注入数据包最长的数据流，优先注入周期最短的数据流，优先注入截至时间最短的数据流；按照上述注入策略，计算第j个普通周期流的调度加权值ov_j，计算方法为：

其中，为普通周期流的最大采样周期，/>为普通周期流的最大截至时间，/>为数据包的总长度的最大值。

计算出所有普通周期流的调度加权值后，按照调度加权值从大到小的顺序对普通周期流进行排序，得到排序后的普通周期流。根据排序后的普通周期流，依次对每条普通周期流进行注入偏移调整。

一些实施例中，采用长度为的表格Q_band来记录一个超周期T_sup(超周期是指所有数据流周期的最小公倍数)内各最小时隙的发送带宽利用率，表示为：

其中，表示普通周期流/>在第q-1个最小时隙采样。

采用长度为的表格/>记录四个OPT队列(包括优先级为6的第一、第二OPT队列和优先级为5的第三、第四OPT队列)在各最小时隙的缓存占用率，表示为：

其中，表示普通周期流/>在第q个最小时隙采样。

对于任意一条普通周期流其至多可推迟/>个最小时隙后传输至交换机，即在考虑注入偏移值时，已经将普通周期流在交换机中可能经历的最大时延2·T_u考虑在内；其次，由于OPT队列采用CQF机制，因此在任意最小时隙/>内，同一优先级的一组队列中，有且只有一个队列在进行缓存，另一个队列进行数据包发送，综上，在进行偏移注入调整时，只需保证用于记录已调度流的资源占用率的表Q_band，/>和/>中没有任何最小时隙的带宽占用率或缓存占用率大于1，则可保证调度方案满足普通周期流的总时延约束。

一些实施方式中，根据每条普通周期流的最大可偏移值和资源占用率，以及已调度流的资源占用率，依序确定每条普通周期流的偏移注入时隙，包括：

计算普通周期流在最小时隙内的带宽占用率和缓存占用率；

根据带宽占用率和缓存占用率，筛选满足约束条件的至少一个候选时隙；

从至少一个候选时隙中，筛选小于等于最大可偏移值的候选时隙；

计算筛选后的各候选时隙的综合占用率；

选取综合占用率最小的候选时隙作为偏移注入时隙。

具体的，对于待调度的普通周期流，计算其在一个最小时隙内的带宽占用率q₁和缓存占用率q₂，表示为：

为满足调度约束条件，当普通周期流选择在候选时隙c_tmp注入后，在一个超周期内，用于发送和缓存/>的时隙(可以包括多个最小时隙)均不能溢出，约束条件表示为：

其中，

将满足上述约束条件的最小时隙作为候选时隙，加入候选集合中。

之后，对于候选集合中的所有候选时隙，计算候选时隙的综合占用率，方法为：

根据各候选时隙的综合占用率，选取综合占用率最小的候选时隙为普通调度流的注入时隙。控制器确定所有待调度的普通周期流的注入时隙之后，控制源节点在注入时隙发送普通周期流，通过延迟该普通周期流进入交换机的时间，实现普通周期流的注入偏移调整，保证各种数据流的调度约束。

本实施例提供的流量整形方法，对于源节点发送的各类型数据流，先进行统一调度与流量整形，将调度后的数据流传输至交换机。对于各类型的数据流，一方面，确定关键控制流的最大可行采样周期，控制源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样，尽量减少关键控制流对资源的占用，为其他类型数据流预留资源；第二方面，基于所有数据流，当判断不满足调度约束条件时，对普通周期流进行注入偏移调整，控制源节点延迟发送普通周期流，使得调度后的数据流能够满足各种约束条件；第三方面，交换机中配置用于传输关键控制流的CCT队列，以及用于传输普通周期流的OPT队列，能够简化门控列表，降低复杂性。综上，本实施例所提供的流量整形方法，能够使得各类型数据流在网络中传输，高效合理的利用资源，同时降低数据流的调度复杂性。

需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

如图4所示，本说明书实施例还提供一种流量整形装置，包括：

获取模块，用于获取数据流；其中，数据流包括关键控制流和普通周期流；

采样周期确定模块，用于根据关键控制流的采样周期范围和最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样；

流调度模块，用于响应于采样后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件，将采样后的关键控制流和普通周期流传输至交换机；以及配置门控列表，以使交换机按照门控列表控制不同类型数据流的输出。

一些实施例中，流调度模块还用于响应于采样后的关键控制流和普通周期流不满足调度约束条件，对普通周期流进行注入偏移调整，使得调整后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

如图2所示，本说明书实施例还提供一种流量整形系统，包括：

控制器，用于获取数据流；其中，数据流包括关键控制流和普通周期流；根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙；根据关键控制流的采样周期范围和最小时隙，确定最大可行采样周期，以使源节点按照最大可行采样周期对关键控制流进行采样；响应于采样后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件，将采样后的关键控制流和普通周期流传输至交换机；以及配置门控列表，将门控列表传输至交换机；

交换机，用于接收关键控制流和普通周期流，将关键控制流发送至TAS机制的CCT队列中，将一部分普通周期流发送至CQF机制的第一、第二OPT队列中，将另一方部分普通周期流发送至CQF机制的第三、第四OPT队列中；以及按照门控列表控制队列的打开或关闭，控制不同类型数据流的输出。

一些实施例中，控制器还用于响应于采样后的关键控制流和普通周期流不满足调度约束条件，对普通周期流进行注入偏移调整，使得调整后的关键控制流和普通周期流满足调度约束条件。

图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

上述实施例的电子设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种流量整形方法，其特征在于，包括：

获取数据流；所述数据流包括关键控制流和普通周期流；

根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据数据流和资源约束条件，确定最小时隙，包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述关键控制流的采样周期范围和所述最小时隙，确定最大可行采样周期为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调度约束条件包括：所述关键控制流的调度约束条件和所述普通周期流的调度约束条件；其中，所述关键控制流的调度约束条件包括最大可行采样周期约束、资源占用约束和总时延约束；所述普通周期流的调度约束条件包括转发时延约束，最大偏移约束和总时延约束。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述普通周期流进行注入偏移调整，包括：

计算每条普通周期流的最大可偏移值；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据每条普通周期流的最大可偏移值和资源占用率，以及已调度流的资源占用率，依序确定每条普通周期流的偏移注入时隙，包括：

计算筛选后的各候选时隙的综合占用率；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述约束条件为：在所述偏移注入时隙注入所述普通周期流后，在一个超周期内，所有发送所述普通周期流的时隙和用于缓存所述普通周期流的时隙不能溢出。

9.一种流量整形装置，其特征在于，包括：

10.一种流量整形系统，其特征在于，包括：

所述交换机，用于接收所述关键控制流和所述普通周期流，将所述关键控制流发送至TAS机制的关键控制流队列中，将一部分普通周期流发送至CQF机制的第一、第二普通周期流队列中，将另一方部分普通周期流发送至CQF机制的第三、第四普通周期流队列中；以及按照所述门控列表控制队列的打开或关闭。