CN114244680A - 一种端到端确定性传输控制方法、装置、设备和介质 - Google Patents

一种端到端确定性传输控制方法、装置、设备和介质 Download PDF

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CN114244680A CN202111553110.7A CN202111553110A CN114244680A CN 114244680 A CN114244680 A CN 114244680A CN 202111553110 A CN202111553110 A CN 202111553110A CN 114244680 A CN114244680 A CN 114244680A
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Abstract

本发明公开了一种端到端确定性传输控制方法、装置、设备和介质，方法包括：获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，并根据所述时延边界判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；若链路建立成功，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端；资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；数据传输完成后，撤销发送端与接收端之间的链路。本发明中将时延控制因素作为控制端与端的行为的参考，将数据本身的发送和接收行为与网络本身进行解耦，且在数据传输阶段配合确定性网络保障数据延迟确定性，实现了确定性网络中端与端之间的确定性传输控制。

Description

一种端到端确定性传输控制方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明属于数据传输网络技术领域，具体涉及一种端到端确定性传输控制方法、装置、设备和介质。
背景技术
在工业网络中，数据实时传输是保证工业网络正常运转的基础保障之一。传统的工业网络通过如Profinet(Process Field Net，即过程现场网络)、EtherCAT(Ether ForControl Automation Technology，即以太网控制自动化技术)、FlexRay(Flexray-Acommunication network for automotive control systems，即一种汽车控制系统的通信网络)、CAN(Controller Area Network，即控制器局域网)等工业总线协议进行数据传输，而随着人工智能(AI)和大数据的发展，工业网络逐渐朝着高带宽大流量的以太化方向发展，如来自高清摄像头的视频流、雷达探测的流量。因此寻求传统工业以太网数据传输控制，保障低延迟和确定性是一个亟待解决的问题。
一般而言，以太网的分层结构将网络层和数据链路层作为具体数据业务传输的服务提供者，但是真正的数据业务来源是实际的端侧设备，端侧设备包括发送端和接收端。而现有技术中，传统工业网络解决端到端信息传输的确定性问题主要聚焦在网络规划的调度层面行为，包括端侧设备发送数据、交换机对数据进行规划调度转发以及端侧设备接收数据，即将数据本身的发送和接收行为都与网络本身进行耦合，使得数据的传输需要同时定义发送时间、经过网络的时间以及接收时间，从而在将工业网络向以太网络进行过渡过程中，导致网络设计者需要将业务设计逻辑和网络传输放在一起进行考虑，严重拖慢了应用的设计。确定性网络解决了网络传输的确定性问题，因此对于网络设计者不再需要考虑对网络本身的规划，只需要将网络当成黑箱进行处理，因此只需要对端侧设备中发送端和接收端实体的行为做具体的约束，即设计发送时间和接收时间即可。但是现有技术中还缺乏对发送端和接收端的发送时间和接收时间的具体控制方法。
而目前作为传输控制的唯一方法,传输控制协议(Transport Control Protocol，TCP)的发送控制遵循拥塞控制算法，而TCP对于拥塞的解决方案和重传机制是造成现有网络无法满足确定性时间通信的原因之一，即TCP很难满足现有的实时控制延迟和抖动需求，因此需要配合确定性网络对数据的发送端和接收端行为进行控制。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种端到端确定性传输控制方法、装置、设备和介质，将数据本身的发送和接收行为与网络本身进行解耦，实现了确定性网络中端与端之间的确定性传输控制。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种端到端确定性传输控制方法，包括如下步骤：
获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，并根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；
若链路建立成功，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端；
资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；
数据传输完成后，撤销发送端和接收端之间的链路。
进一步的，获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，包括：
在发送端与接收端之间进行第一个两次握手，在第一个两次握手中根据发送端发送数据包和接收数据包的时刻、接收端发送数据包和接收数据包的时刻获得发送端响应时间边界、发送端时延边界和接收端时延边界。
进一步的，根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功，包括：
在第一个两次握手后进行第二个两次握手，在第二个两次握手中，如果接收端接收数据包的时刻和发送端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述接收端时延边界，或者发送端接收数据包的时刻和发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端响应时间边界，或者发送端接收数据包的时刻和接收端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端时延边界，则判断发送端与接收端之间的链路建立失败；否则，判断发送端与接收端之间的链路建立成功。
进一步的，发送端响应时间边界为：
Rb＝ts2-ts1
发送端时延边界为：
Figure BDA0003418260620000021
接收端时延边界为：
Figure BDA0003418260620000022
其中，ts1和ts2分别为第一个两次握手中发送端发送数据包和接收数据包的时刻，tr1和tr2分别为第一个两次握手中接收端接收数据包和发送数据包的时刻。
进一步的，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端，包括：
在发送端向接收端发送配置参数，接收端接收配置参数后向发送端返回第一判断结果和第二判断结果，第一判断结果表示接收端资源是否满足配置参数的要求，第二判断结果表示接收端接收配置参数和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟是否大于接收端时延边界；
若接收端资源满足配置参数的要求，在发送端向接收端发送确认信息，接收端接收确认信息后对接收端资源进行分配，其中，发送端发送确认信息的时刻根据第二判断结果设定。
进一步的，如果接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟大于接收端时延边界，则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Δ5
否则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Dr
Deadline-r7＝tr6+Rr
其中，Deadline_r7为接收端接收确认信息的截止时间点，Δ5为接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟，Dr为接收端时延边界，tr6为接收端发送判断结果的时刻，Rr为接收端响应时间边界；
Rr＝tr3-tr2
tr2为第一个两次握手中接收端发送数据包的时刻，tr3为第二个两次握手中接收端接收数据包的时刻。
进一步的，发送端发送配置参数的时刻ts5满足：
ts5-ts4＜Rb-Rnew
其中，Rb为发送端响应时间边界，ts4为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻，Rnew为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻与发送数据包的时刻之间的延迟。
进一步的，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据，接收端接收到当前周期的数据后，向发送端返回确认字符；
如果发送端接收确认字符的时刻和接收端发送确认字符的时刻之间的延迟大于发送端时延边界，则发送端对接收端进行干预。
进一步的，对接收端进行干预为：发送端中止数据传输；或者发送端向接收端发送诊断报文。
一种端到端确定性传输控制装置，包括：
链路建立模块，用于获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，并根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；
参数传递协商与资源配置模块，用于若链路建立成功，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端；
业务周期性数据传递模块，用于资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；
链路撤销模块，用于数据传输完成后，撤销发送端和接收端之间的链路。
一种设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的任意一项所述端到端确定性传输控制方法。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述的任意一项所述端到端确定性传输控制方法。
有益效果：与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
本发明通过获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的多个时延边界值，并根据所述多个时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；链路建立成功后在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，对发送端分配资源，然后在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；数据传输完成后，撤销链路。
本发明对于基于交换机等的确定性网络通信端节点间从建立链路到撤销链路的过程提供生命周期保障，且端到端之间在建立链路的过程中添加了时延控制因素，将时延控制因素作为控制端与端的行为的参考，而不需要考虑对网络本身的规划，即将数据本身的发送和接收行为与网络本身进行解耦，且在数据传输阶段配合确定性网络保障数据延迟确定性，实现了确定性网络中端与端之间的确定性传输控制。
附图说明
图1为本发明实施例1所述传输控制方法的流程图；
图2为本发明实施例2中所述配置参数发送框架；
图3为本发明实施例2中无延迟告警情况的局部时序图；
图4为本发明实施例2中存在延迟告警情况的局部时序图；
图5为本发明实施例3中所述传输控制方法的局部时序图；
图6为本发明实施例3中所述传输控制方法的局部时序图；
图7为本发明实施例4所述传输控制装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1：
本实施例公开了一种端到端确定性传输控制方法，如图1所示，包括如下步骤：
获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，并根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；
若链路建立成功，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端；
资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；
数据传输完成后，撤销发送端和接收端之间的链路。
本实施例公开了一种端到端确定性传输的传输控制方法，对于基于交换机等的确定性网络通信端节点间从建立链路到撤销链路的过程提供生命周期保障，且端到端之间在建立链路的过程中添加了时延控制因素，将时延控制因素作为控制端与端的行为的参考，而不需要考虑对网络本身的规划，即将数据本身的发送和接收行为与网络本身进行解耦，实现了确定性网络中端与端之间的确定性传输控制。
进一步的，获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，包括：
在发送端与接收端之间进行第一个两次握手，在第一个两次握手中根据发送端发送数据包和接收数据包的时刻、接收端发送数据包和接收数据包的时刻获得发送端响应时间边界、发送端时延边界和接收端时延边界。
进一步的，根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功，包括：
在第一个两次握手后进行第二个两次握手，在第二个两次握手中，如果接收端接收数据包的时刻和发送端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述接收端时延边界，或者发送端接收数据包的时刻和发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端响应时间边界，或者发送端接收数据包的时刻和接收端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端时延边界，则判断发送端与接收端之间的链路建立失败；否则，判断发送端与接收端之间的链路建立成功。
进一步的，发送端响应时间边界为：
Rb＝ts2-ts1
发送端时延边界为：
Figure BDA0003418260620000051
接收端时延边界为：
Figure BDA0003418260620000061
其中，ts1和ts2分别为第一个两次握手中发送端发送数据包和接收数据包的时刻，tr1和tr2分别为第一个两次握手中接收端接收数据包和发送数据包的时刻。
进一步的，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端，包括：
在发送端向接收端发送配置参数，接收端接收配置参数后向发送端返回第一判断结果和第二判断结果，第一判断结果表示接收端资源是否满足配置参数的要求，第二判断结果表示接收端接收配置参数和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟是否大于接收端时延边界；
若接收端资源满足配置参数的要求，在发送端向接收端发送确认信息，接收端接收确认信息后对接收端资源进行分配，其中，发送端发送确认信息的时刻根据第二判断结果设定。
进一步的，如果接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟大于接收端时延边界，则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Δ5
否则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Dr
Deadline_r7＝tr6+Rr
其中，Deadline_r7为接收端接收确认信息的截止时间点，Δ5为接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟，Dr为接收端时延边界，tr6为接收端发送判断结果的时刻，Rr为接收端响应时间边界；
Rr＝tr3-tr2
tr2为第一个两次握手中接收端发送数据包的时刻，tr3为第二个两次握手中接收端接收数据包的时刻。
本实施例通过设置ts7的满足条件，保障了接收端能够在截止时间点Deadline_r7收到确认信息，从而接收端资源在截止时间点Deadline_r7前不会分配给其他设备，防止接收端后续收到发送端发送的确认信息后，接收端资源由于分配给了其他设备而导致的无法分配给发送端。
进一步的，发送端发送配置参数的时刻ts5满足：
ts5-ts4＜Rb-Rnew
其中，Rb为发送端响应时间边界，ts4为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻，Rnew为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻与发送数据包的时刻之间的延迟。
本实施例通过设置ts5的满足条件，保障了给后续发送端与接收端之间的交互与行为留下裕度，同时也减小了接收端资源的变化。
进一步的，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据，接收端接收到当前周期的数据后，向发送端返回确认字符；
如果发送端接收确认字符的时刻和接收端发送确认字符的时刻之间的延迟大于发送端时延边界，则发送端对接收端进行干预。
本实施例通过设置干预的条件，当发送端与接收端之间的链路出现故障时，可以及时发现和诊断。
进一步的，对接收端进行干预为：发送端中止数据传输；或者发送端向接收端发送诊断报文。
实施例2：
本实施例公开了一种端到端确定性传输控制方法，包括如下步骤：
步骤S01、获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界，并根据所述时延边界判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功。
获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界，包括：
在发送端与接收端之间进行第一个两次握手，根据发送端发送数据包和接收数据包的时刻以及接收端发送数据包和接收数据包的时刻获得发送端响应时间边界、发送端时延边界和接收端时延边界；
在发送端与接收端之间进行第二个两次握手，第二个两次握手交互的数据包优先级高于第一个两次握手交互的数据包优先级，根据接收端在第二个两次握手中接收数据包以及在第一个两次握手中发送数据包的时刻获得接收端响应时间边界。
根据所述时延边界判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功，包括：
第二个两次握手中，如果接收端接收数据包和发送端发送数据包的时刻之间的延迟大于接收端时延边界，或者发送端接收数据包和发送数据包的时刻之间的延迟大于发送端响应时间边界，或者发送端接收数据包和接收端发送数据包的时刻之间的延迟大于发送端时延边界，则判断发送端与接收端之间的链路建立失败；否则，判断发送端与接收端之间的链路建立成功。
具体的，由于获取第一个两次握手中得到的时延边界之后，第二个两次握手需要参考该时延边界行动，因此第二个两次握手交互的数据包优先级需要高于第一个两次握手交互的数据包优先级。
第一个两次握手中，发送端与接收端之间第一个两次握手交互的数据包优选为BE(Best Effort，即“尽力而为”)数据包。BE数据包是最低优先级的数据包，在确定性网络中它可以不被提供确定性服务，允许丢包，一般BE数据包实际不分配优先级；而在获取BE数据包的时延边界之后，后续的比BE数据包优先级高的数据包需要参考BE数据包的时延边界行动。
设第一个两次握手中，发送端发送数据包和接收数据包的时刻分别为ts1和ts2，接收端接收数据包和发送数据包的时刻分别为tr1和tr2，得到第一时延Δ1、第二时延Δ2以及确定性网络的参考时延Db分别为：
Δ1＝tr1-ts1
Δ2＝ts2-tr2
Figure BDA0003418260620000081
得到发送端响应时间边界Rb为：
Rb＝ts2-ts1
发送端时延边界Ds为：
Figure BDA0003418260620000082
接收端时延边界Dr为：
Figure BDA0003418260620000083
设第二个两次握手中，发送端发送数据包和接收数据包的时刻分别为ts3和ts4，接收端接收数据包和发送数据包的时刻分别为tr3和tr4，得到第三时延Δ3、第四时延Δ4、第一发送端响应时间Rnew以及接收端响应时间边界Rr分别为：
Δ3＝tr3-ts3
Δ4＝ts4-tr4
Rnew＝ts4-ts3
Rr＝tr3-tr2
由于第二个两次握手需要参考第一个两次握手中得到的时延边界行动，因此第二个两次握手中：
如果接收端接收数据包和发送端发送数据包的时刻之间的延迟大于接收端时延边界，即Δ3＞Dr，则发送端与接收端之间的链路无法满足数据延迟发送，判断链路建立失败；
如果发送端接收数据包和发送数据包的时刻之间的延迟大于或等于发送端响应时间边界，即Rnew≥Rb，则判断发送端与接收端之间的链路建立失败；
如果发送端接收数据包和接收端发送数据包的时刻之间的延迟大于发送端时延边界，即Δ4＞Ds，则判断发送端与接收端之间的链路建立失败；
如果Δ3≤Dr且Rnew＜Rb且Δ4≤Ds，则判断发送端与接收端之间的链路建立成功。
步骤S02、判断发送端与接收端之间的链路建立成功后，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，接收端对发送端分配所述资源。
由于步骤S01第二个两次握手中设定了某个优先级p，后续数据包需要享受为该优先级p设定的延迟边界等保障，则后续数据包的优先级要么和该优先级p保持一致，要么根据自身其他需求设定比该优先级p更高的优先级。因此步骤S02中发送端与接收端之间交互的数据包的优先级高于或等于步骤S01第二个两次握手交互的数据包的优先级。步骤S02具体包括：
在发送端向接收端发送配置参数，接收端接收配置参数后向发送端返回第一判断结果和第二判断结果，第一判断结果表示接收端资源是否满足配置参数的要求，第二判断结果表示接收端接收配置参数和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟是否大于接收端时延边界；
若接收端资源满足配置参数的要求，在发送端向接收端发送确认信息，接收端接收确认信息后对接收端资源进行分配，其中，发送端发送确认信息的时刻根据第二判断结果设定。
具体的，如图2所示，发送端与SDN(Software Defined Network，即软件定义网络)控制器之间通过交互活动配置参数信息通信链路，因此发送端可从SDN控制器获得配置参数，并根据配置参数配置其发送参数，配置参数包括周期T、数据长度L和延迟要求D；发送端获得配置参数后，还通过发送端与接收端之间的链路将配置参数发送给接收端，接收端根据配置参数配置其接收参数。
设发送端发送配置参数和接收判断结果的时刻分别为ts5和ts6，接收端接收配置参数和发送判断结果的时刻分别为tr5和tr6，得到第五时延Δ5、第一接收端响应时间Rrnew分别为：
Δ5＝tr5-ts5
Rrnew＝tr5-tr4
其中，为了保障给后续发送端与接收端之间的交互时间与各自的处理时间留下裕度，同时降低接收端资源的变化，时刻ts5满足：
ts5-ts4＜Rb-Rnew
即如果Rb-Rnew较大时，ts5的裕度即取值范围就大；如果Rb-Rnew较小即Rnew接近Rb时，ts5的裕度就小，这个设定是针对发送端和接收端的角度来看的，就是保障各自观察到的响应时间小于其各自的响应时间边界。
假设ts5时刻提前，ts5与ts4之间的延迟减少，Rrnew减小，Rr-Rrnew增大，发送端可调节时间变多，例如发送端下次的发送时间可以延后；同理，假设ts5时刻延后，ts5与ts4之间的延迟增加，Rrnew增大，Rr-Rrnew减小，发送端可调节时间变少，例如发送端下次的发送时间可以提前。因此，这实际上构成了一个反馈控制，因此通过控制发送端ts5与ts4之间的延迟可以调节Rrnew，进而调节Rr-Rrnew，同时Rr-Rrnew影响发送端可调节时间。但是由于在ts5时刻前，Rrnew是不可知的；又因为在确定性网络中，发送端与接收端之间在前述过程中进行了两个两次握手，因此可以假设Rb-Rnew≈Rr-Rrnew，因此可以认为Rb-Rnew影响发送端可调节时间，即可根据Rb-Rnew设定ts5时刻的范围。
设接收端向发送端返回的第一判断结果为资源满足信号R，资源满足信号R表示接收端资源是否满足配置参数要求，接收端资源满足配置参数要求是指接收端能够根据配置参数分配相应的时隙和带宽资源，如果接收端拥塞了或者过载了，则无法满足配置参数要求；
接收端向发送端返回的第二判断结果为延迟告警信号W，延迟告警信号W表示接收端接收配置参数和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟是否大于接收端时延边界，即第五时延Δ5是否大于接收端时延边界Dr。
发送端接收到资源满足信号R和延迟告警信号W后，检验资源满足信号R：如果资源满足信号R表示接收端资源无法满足配置参数要求，则发送端与接收端之间的交互过程结束；如果资源满足信号R表示接收端资源满足配置参数要求，则检验延迟告警信号W，设定发送端向接收端发送确认消息的时刻，达到该时刻后，发送端向接收端发送确认信息。
设发送端发送确认信息的时刻为ts7，接收端接收确认信息的时刻为tr7。时刻tr7的截止时间点为Deadline_r7＝tr6+Rr，即时刻tr7满足tr7≤Deadline_r7。设置时刻tr7的截止时间点Deadline_r7是为了保障资源满足信号R所对应的接收端资源的有效性，在截止时间点Deadline_r7之前，接收端资源在截止时间点Deadline_r7前不会分配给其他设备，防止接收端后续收到发送端发送的确认信息后，接收端资源由于分配给了其他设备而导致的无法分配给发送端。
当延迟告警信号W表示Δ5≤Dr时，如图3所示，无延迟告警情况，此时当发送端在ts7时刻发送数据包时，接收端在截止时间点Deadline_r7能够已经接收到数据包，又因为接收端延迟边界为Dr，因此ts7满足：
ts7≤Deadliner7-Dr
当延迟告警信号W表示Δ5＞Dr时，如图4所示，存在延迟告警情况，此时如果仍然按照ts7≤Deadliner7-Dr的要求来设置，则存在接收端在截止时间点Deadline_r7无法收到数据包的情况，例如图4中的发送点2，其具体时刻为Deadliner7-Dr，当发送端在发送点2向接收端发送数据包时，由于Δ5＞Dr，因此接收端在截止时间点Deadline_r7无法接收到数据包。此时为了使接收端在截止时间点Deadline_r7仍然可以接收到数据包，需要将发送端发送数据包的时刻从发送点2提前。设当发送端发送数据包的时刻为发送点1时，接收端正好在截止时间点Deadline_r7接收到数据包，则发送点1的具体时刻为Deadliner7-Δ5。因此，当延迟告警信号W表示Δ5＞Dr时，是提醒发送端发送确认信息的时刻ts7需要提前至满足如下要求：
ts7≤Deadliner7-Δ5
ts7的具体时刻在满足要求的情况下依赖于不同的算法实现，如随机算法。
接收端接收到发送端发送的确认信息后，根据配置参数配置其接收参数，并根据配置参数分配接收端资源给发送端。
步骤S03、资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据。步骤S03中发送端与接收端之间交互的数据包的优先级高于或等于步骤S01第二个两次握手交互的数据包的优先级。
根据配置参数以及预设的业务已知信息，发送端与接收端之间周期性传输数据：发送端向接收端发送数据，接收端接收数据后，向发送端返回确认字符(ACK)。预设的业务已知信息可以是偏置时间
Figure BDA0003418260620000111
发送端接收确认字符后，如果发送端接收ACK和接收端发送ACK的时刻之间的延迟大于发送端时延边界Ds，则发送端需要对接收端进行干预。由于已经进入了数据传输阶段，实际情况不会出现发送端接收ACK和接收端发送ACK的时刻之间的延迟大于Ds的情况，因此正常传输数据即可。但是由于发送端与接收端之间的链路可能会出现问题，而数据还没有传输完毕，对于出现该延迟大于发送端时延边界Ds的异常情况，发送端需要进行干预，干预的方式可以用户自行设定，例如发送端中止数据传输、发送端向接收端发送诊断报文等方式。因此当发送端与接收端之间的链路出现故障时，可以及时发现和诊断。
步骤S04、数据传递完成后，在发送端向接收端发送截止信号，撤销链路。步骤S04中发送端与接收端之间交互的数据包的优先级高于或等于步骤S01第二个两次握手交互的数据包的优先级。
当步骤S03中所有数据均传输完成后，发送端向接收端发送截止信号，接收端接收到截止信号后，释放分配给发送端的资源，并向发送端发送ACK；发送端接收到ACK后，不再向接收端发送数据，发送端与接收端之间的链路完成撤销。
本实施例中，在步骤S01的建立链路阶段采用四次握手，在步骤S04的撤销链路阶段采用两次交互，相对TCP协议在建立链路和撤销链路阶段的网络开销少了一次交互过程。
实施例3：
本实施例公开了一种端到端确定性传输控制方法，涉及发送端、接收端和确定性网络三种角色，本实施例发送端和接收端通过确定性网络进行交互的过程，如图5和图6所示，具体步骤如下：
建立链路：
步骤S1：发送端在ts1时刻通过确定性网络发送BE数据包给接收端，BE数据包中携带ts1信息。
步骤S2：接收端在tr1时刻接收到BE数据包，读取ts1，并计算第一时延Δ1＝tr1-ts1；
接收端在tr2(tr2＞tr1)时刻通过确定性网络发送BE数据包给发送端，BE数据包携带tr2和Δ1信息。
步骤S3：发送端在ts2时刻接收到BE数据包，读取tr2和Δ1，并计算第二时延Δ2＝ts2-tr2、发送端响应时间边界Rb＝ts2-ts1以及确定性网络的参考时延
Figure BDA0003418260620000121
步骤S4：发送端在ts3(ts3＞ts2)时刻通过确定性网络发送优先级为p的数据包(优先级p高于BE数据包的优先级)给接收端，数据包携带ts3和Db信息，并从ts3时刻开始计时。
步骤S5：接收端在tr3时刻接收到发送端在步骤S4中发送的数据包，读取ts3和Db，计算第三时延Δ3＝tr3-ts3、接收端响应时间边界Rr＝tr3-tr2以及接收端时延边界Dr＝max(Db，Δ1)；
比较Δ3与Dr，如果Δ3＞Dr，则接收端终止响应，判断建立链路失败；否则，接收端继续响应，且在tr4(tr4＞tr3)时刻通过确定性网络发送优先级为p的数据包给发送端，数据包携带tr4和Δ3信息。
步骤S6：发送端在ts4时刻接收到接收端在步骤S5中发送的数据包，读取tr4和Δ3，计算第四时延Δ4＝ts4-tr4、确定性网络的发送端时延边界Ds＝max(Db，Δ2)以及第一发送端响应时间Rnew＝ts4-ts3；
如果Rnew≥Rb或者Δ4＞Ds，则判断建立链路失败；否则，判断建立链路成功，进入参数传递协商阶段。
参数传递协商：
步骤S7：发送端在ts5(ts5＞ts4)时刻通过确定性网络发送优先级为p的数据包给接收端，数据包携带ts5和配置参数信息<T，L，D>，其中：T为周期，L为数据长度，D为延迟要求。
步骤S8：接收端在tr5时刻接收到发送端在步骤S7中发送的数据包，读取ts5和配置参数信息，计算第五时延Δ5＝tr5-ts5、第一接收端响应时间Rrnew＝tr5-tr4；
比较Δ5与Dr，如果Δ5＞Dr，接收端设置延迟告警信号W＝True，否则，接收端设置延迟告警信号W＝Flase；
接收端查询自身资源是否满足配置参数信息的要求，若满足则设置资源满足信号R＝True，否则，设置资源满足信号R＝Flase；
接收端在tr6(tr6＞tr5)时刻通过确定性网络发送优先级为p的数据包给发送端，数据包携带tr6、W和R信息。
步骤S9：发送端在ts6时刻接收到接收端在步骤S8中发送的数据包，读取W和R；
首先检验R，若R＝Flase，表示接收端无法根据配置参数信息进行配置资源，发送端与接收端之间的交互过程结束；否则，发送端根据W设定在ts7时刻通过确定性网络发送优先级为p的数据包给接收端；
发送端在ts7时刻通过确定性网络发送优先级为p的数据包给接收端。
资源分配：
步骤S10：接收端接收到发送端在步骤S9中发送的数据包，进入资源分配阶段，根据配置参数信息配置自身接收参数，并分配接收端资源给发送端，分配完成后锁定该资源；
接收端通过确定性网络发送优先级为p的数据包给发送端。
数据传递：
步骤S11：发送端在ts8时刻接收到接收端在步骤S10中发送的数据包后，按照周期T和发送的偏置时间
Figure BDA0003418260620000131
向接收端顺序发送优先级为p的数据包，数据包携带长度为L的数据和发送时间信息，其中偏置时间
Figure BDA0003418260620000132
为业务已知信息；
接收端每接收到一个发送端发送的数据包，通过确定性网络发送ACK数据包给发送端，ACK数据包中携带发送时间信息；
发送端接收ACK后，通过ACK数据包中携带的发送时间信息以及发送端接收到ACK数据包的接收时间信息计算延迟，如果延迟不超过发送端时延边界Ds，发送端不对接收端进行干预；如果延迟超过发送端时延边界Ds，发送端对接收端进行紧急干预。
链路撤销：
步骤S12：全部数据发送结束后，发送端通过确定性网络发送优先级为p的数据包给接收端，数据包携带截止信号；
接收端接收到发送端发送的数据包后，读取截止信号，释放锁定的资源，同时通过确定性网络发送应答数据包给发送端，应答数据包携带链路撤销应答信号；
发送端接收到接收端发送的应答数据包后，发送端不再发送数据，至此，发送端与接收端之间的整个链路撤销。
实施例4：
本实施例公开了一种端到端确定性传输控制装置，如图7所示，包括：
链路建立模块，用于获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，并根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；
参数传递协商与资源配置模块，用于若链路建立成功，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端；
业务周期性数据传递模块，用于资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；
链路撤销模块，用于数据传输完成后，撤销发送端和接收端之间的链路。
进一步的，链路建立模块中，获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，包括：
在发送端与接收端之间进行第一个两次握手，在第一个两次握手中根据发送端发送数据包和接收数据包的时刻、接收端发送数据包和接收数据包的时刻获得发送端响应时间边界、发送端时延边界和接收端时延边界。
进一步的，链路建立模块中，根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功，包括：
在第一个两次握手后进行第二个两次握手，在第二个两次握手中，如果接收端接收数据包的时刻和发送端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述接收端时延边界，或者发送端接收数据包的时刻和发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端响应时间边界，或者发送端接收数据包的时刻和接收端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端时延边界，则判断发送端与接收端之间的链路建立失败；否则，判断发送端与接收端之间的链路建立成功。
进一步的，链路建立模块中，发送端响应时间边界为：
Rb＝ts2-ts1
发送端时延边界为：
Figure BDA0003418260620000141
接收端时延边界为：
Figure BDA0003418260620000151
其中，ts1和ts2分别为第一个两次握手中发送端发送数据包和接收数据包的时刻，tr1和tr2分别为第一个两次握手中接收端接收数据包和发送数据包的时刻。
进一步的，参数传递协商与资源配置模块中，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端，包括：
在发送端向接收端发送配置参数，接收端接收配置参数后向发送端返回第一判断结果和第二判断结果，第一判断结果表示接收端资源是否满足配置参数的要求，第二判断结果表示接收端接收配置参数和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟是否大于接收端时延边界；
若接收端资源满足配置参数的要求，在发送端向接收端发送确认信息，接收端接收确认信息后对接收端资源进行分配，其中，发送端发送确认信息的时刻根据第二判断结果设定。
进一步的，参数传递协商与资源配置模块中，如果接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟大于接收端时延边界，则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Δ5
否则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Dr
Deadline_r7＝tr6+Rr
其中，Deadline_r7为接收端接收确认信息的截止时间点，Δ5为接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟，Dr为接收端时延边界，tr6为接收端发送判断结果的时刻，Rr为接收端响应时间边界；
Rr＝tr3-tr2
tr2为链路建立模块中第一个两次握手中接收端发送数据包的时刻，tr3为链路建立模块中第二个两次握手中接收端接收数据包的时刻。
进一步的，参数传递协商与资源配置模块中，发送端发送配置参数的时刻ts5满足：
ts5-ts4＜Rb-Rnew
其中，Rb为发送端响应时间边界，ts4为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻，Rnew为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻与发送数据包的时刻之间的延迟。
进一步的，业务周期性数据传递模块中，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据，接收端接收到当前周期的数据后，向发送端返回确认字符；
如果发送端接收确认字符的时刻和接收端发送确认字符的时刻之间的延迟大于发送端时延边界，则发送端对接收端进行干预。
进一步的，业务周期性数据传递模块中，对接收端进行干预为：发送端中止数据传输；或者发送端向接收端发送诊断报文。
实施例5：
本实施例公开了一种设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的任意一项所述端到端确定性传输控制方法。存储器可为各种类型的存储器，可为随机存储器、只读存储器、闪存等。处理器可为各种类型的处理器，例如，中央处理器、微处理器、数字信号处理器或图像处理器等。
本实施例还公开了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述的任意一项所述端到端确定性传输控制方法。存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，并根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；
若链路建立成功，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端；
资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；
数据传输完成后，撤销发送端和接收端之间的链路。
2.根据权利要求1所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，包括：
在发送端与接收端之间进行第一个两次握手，在第一个两次握手中根据发送端发送数据包和接收数据包的时刻、接收端发送数据包和接收数据包的时刻获得发送端响应时间边界、发送端时延边界和接收端时延边界。
3.根据权利要求2所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功，包括：
在第一个两次握手后进行第二个两次握手，在第二个两次握手中，如果接收端接收数据包的时刻和发送端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述接收端时延边界，或者发送端接收数据包的时刻和发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端响应时间边界，或者发送端接收数据包的时刻和接收端发送数据包的时刻之间的延迟大于所述发送端时延边界，则判断发送端与接收端之间的链路建立失败；否则，判断发送端与接收端之间的链路建立成功。
4.根据权利要求2或3所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，发送端响应时间边界为：
Rb＝ts2-ts1
发送端时延边界为：
Figure FDA0003418260610000011
接收端时延边界为：
Figure FDA0003418260610000012
其中，ts1和ts2分别为第一个两次握手中发送端发送数据包和接收数据包的时刻，tr1和tr2分别为第一个两次握手中接收端接收数据包和发送数据包的时刻。
5.根据权利要求2所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端，包括：
在发送端向接收端发送配置参数，接收端接收配置参数后向发送端返回第一判断结果和第二判断结果，第一判断结果表示接收端资源是否满足配置参数的要求，第二判断结果表示接收端接收配置参数和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟是否大于接收端时延边界；
若接收端资源满足配置参数的要求，在发送端向接收端发送确认信息，接收端接收确认信息后对接收端资源进行分配，其中，发送端发送确认信息的时刻根据第二判断结果设定。
6.根据权利要求5所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，如果接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟大于接收端时延边界，则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Δ5
否则发送端发送确认信息的时刻ts7满足：
ts7≤Deadline_r7-Dr
Deadline_r7＝tr6+Rr
其中，Deadline_r7为接收端接收确认信息的截止时间点，Δ5为接收端接收配置参数的时刻和发送端发送配置参数的时刻之间的延迟，Dr为接收端时延边界，tr6为接收端发送判断结果的时刻，Rr为接收端响应时间边界；
Rr＝tr3-tr2
tr2为第一个两次握手中接收端发送数据包的时刻，tr3为第二个两次握手中接收端接收数据包的时刻。
7.根据权利要求5所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，发送端发送配置参数的时刻ts5满足：
ts5-ts4<Rb-Rnew
其中，Rb为发送端响应时间边界，ts4为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻，Rnew为第二个两次握手中发送端接收数据包的时刻与发送数据包的时刻之间的延迟。
8.根据权利要求2所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据，接收端接收到当前周期的数据后，向发送端返回确认字符；
如果发送端接收确认字符的时刻和接收端发送确认字符的时刻之间的延迟大于发送端时延边界，则发送端对接收端进行干预。
9.根据权利要求8所述的一种端到端确定性传输控制方法，其特征在于，对接收端进行干预为：发送端中止数据传输；或者发送端向接收端发送诊断报文。
10.一种端到端确定性传输控制装置，其特征在于，包括：
链路建立模块，用于获取发送端与接收端之间通过确定性网络进行交互的时延边界值，并根据所述时延边界值判断发送端与接收端之间的链路是否建立成功；
参数传递协商与资源配置模块，用于若链路建立成功，在发送端向接收端发送配置参数，当接收端资源满足配置参数要求时，将所述接收端资源分配给发送端；
业务周期性数据传递模块，用于资源分配完成后，在发送端与接收端之间根据配置参数周期性传输数据；
链路撤销模块，用于数据传输完成后，撤销发送端和接收端之间的链路。
11.一种设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～9中任意一项所述端到端确定性传输控制方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1～9中任意一项所述端到端确定性传输控制方法。
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