CN114389944B - 一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法 - Google Patents

一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114389944B
CN114389944B CN202210194178.9A CN202210194178A CN114389944B CN 114389944 B CN114389944 B CN 114389944B CN 202210194178 A CN202210194178 A CN 202210194178A CN 114389944 B CN114389944 B CN 114389944B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
stream
transmission
tsn
describing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210194178.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114389944A (zh
Inventor
王浩
刘晓智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University of Post and Telecommunications
Original Assignee
Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University of Post and Telecommunications filed Critical Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority to CN202210194178.9A priority Critical patent/CN114389944B/zh
Publication of CN114389944A publication Critical patent/CN114389944A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114389944B publication Critical patent/CN114389944B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/50—Queue scheduling
    • H04L47/62—Queue scheduling characterised by scheduling criteria
    • H04L47/625—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders
    • H04L47/6275—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders based on priority
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks

Abstract

本发明涉及一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法，属于工业控制技术领域。与完全集中式配置方法不同的是，该方法没有一个集中的网络配置实体，并不需要包括整个网络的信息，交换机依据自身本地信息管理库生成流量调度方案，实现时间敏感网络的完全分布式配置；当网络中流量发生注册或注销时，其传输路径上的时间敏感网络交换机仅需更新本地信息管理库，并生成新的流量调度方案，该方法简化了面向工业应用的时间敏感网络配置管理，降低了运算配置时间，同时保证了时间敏感流量的确定性调度。

Description

一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法
技术领域
本发明属于工业控制技术领域，涉及一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法。
背景技术
实时性和确定性是工业自动化中数据传输的重要性能指标。工业自动化现场存在多种时间敏感型数据，这些数据的传输具有非常高的实时性和确定性要求。以太网被认为是汽车和工业领域是分布式嵌入式系统未来通信的标准，但其本质是竞争性网络，面临的挑战是以太网媒体访问控制采用带冲突检测的载波侦听多路接入机制(CSMA/CD)，信息传递时延有无法预测的随机性，无法保证以太网帧的确定低延迟的传输。2005年，IEEE 802.1任务组制定了AVB，以太网音视频桥接技术(Ethernet Audio Video Bridge),是一套基于新的以太网架构的用于实时音视频的协议，有效的解决了数据在以太网中传输的时序性、低时延和流量整形问题。2012年，IEEE 802.1任务组将AVB更名为TSN,通过增加适用于工业的标准形成时间敏感网络(TSN)以太网标准集。
IEEE 802.1Qcc-2018主要用于TSN的系统配置方面，它通过对发送端、接收端和TSN交换机的配置来达到链路预留带宽等服务，Qcc定义了三种网络架构：全分布式用户模型、集中式网络/分布式用户模型和全集中式配置模型。在集中式方法中，中央控制器协调流的添加和删除以及生成流调度方案。然而中央控制器的存在使得这个方法昂贵且过于复杂，而且当网络规模变大、网络中流量变多时，中央控制器的运算时间会由于运算量的变大而变大，从而影响网络的配置时间，故发明了一种面向工业应用的TSN的完全分布式配置方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法，该方法包括以下步骤：
S1：在工业时间敏感网络中，包括工业数据发送端Talker、工业数据接收端Listener、TSN交换机；其中，TSN交换机不仅具备转发工业数据流的功能，还拥有生成调度方案的作用；
建立网络模型：将网络表示为有向图G(V，L)，其中V表示网络中终端设备和TSN交换机的集合，L用来表示网络中的链路的集合，则用于链接设备vi∈V，vj∈V的链路用[vi，vj]∈L来表示，每条链路的数据传输速度用speed表示；
S2：将工业数据流分为时间敏感流，即TT流，与非时间敏感流，即非TT流；TT流具有给定服务质量，从Talker发送，通过时间敏感网络到达一个或多个Listener，其传输时延必须受到限制，常见于周期性的实时应用程序中；非TT流对时延抖动的要求不是十分严格，且TSN对非TT流服务质量的保护是尽力而为的；
S3：域内各TSN交换机运行IEEE802.1AS时钟同步协议同步全网时钟；运行LLDP协议发现链路拓扑，交换邻居设备间信息，包括设备标识、物理链路带宽、Mac地址转发表、以及门控调度信息，从而建立TSN交换机的本地信息管理库、Mac地址转发表、门控调度信息和流对象信息；
S4：TSN交换机接收Talker的流传输请求，将这条流以流对象Si的形式加入本地信息管理库中；若流量传输路径中所有TSN交换机流量调度方案生成成功，则流传输请求成功，TSN交换机更新流量调度方案；若流传输请求失败，则删除本地信息管理库中的流对象；
S5：TSN交换机根据本地信息管理库计算这条流在本地TSN交换机传输所产生的时延，然后更新本地信息管理库中的流对象；在TSN交换机在调度周期的第一个时隙将更新的流对象通过NETCONF协议以XML文件的形式传输给其邻居，在传输周期的第2到第n个时隙生成流量调度方案；；
S6：在TSN交换机中，定义流量Si经过TSN交换机后的发送时延该时延主要与报文长度和交换机端口带宽有关；/>表示每一台TSN交换机对数据流的处理时延，处理时延与TSN交换机性能有关；/>表示数据包在TSN交换机中的排队时延；
则流量Si在TSN交换机中所产生的时延为：
为获取流量到达TSN交换机c的时间，当流量经过TSN交换机b时，流对象作如下改变：
Si.MaxLatency＝Si.MaxLatency-D(i，s) (2)
Si.EarliestTransmitOffset＝Si.EarliestTransmitOffset+D(i，s) (3)
Si·LatestTransmitOffset＝Si·LatestTransmitOffset+D(i，s) (4)
S7：TSN交换机利用本地信息管理库和约束条件生成调度方案，调度方案生成过程如下：
(1)TSN交换机根据本地信息管理库中流对象和Mac地址转发表将流对象分类；各端口生成自己的调度方案；
(2)同一转发端口的流量再根据是否属于时间敏感流分类，优先调度时间敏感流；
(3)按流对象的优先级高低调度流量，若流对象优先级相同，优先调度周期短的流量；
(4)利用约束条件和本地信息库中的门控调度信息为流对象分配传输时隙，约束条件如下：
调度周期约束：调度周期H为所有周期性TT流传输间隔的最小公倍数；则调度周期的计算如公式5所示，式中，LCM()为最小公倍数求值函数
H＝LCM(S1.Interval，S2.Interval，...Sn.Interval) (5)
最大端到端时延约束：在TSN交换机内，流对象的最大端到端时延应大于零，如公式6所示；
Si·MaxLatency＞0 (6)
传输时间不重叠约束，当多条时间敏感流在同一端口传输时，不能分配已占用的时间进行传输；
(Si.SlotStart+(α*Si.T)+Si.SlotLength≤Sj.SlotStart+(β*Sj.T))∪
(Sj·SlotStart+(β*Sj·T)+Sj·SlotLength≤Si.SlotStart+(α*Si.T)) (7)
传输窗口约束，为满足门控调度的“不等待”特性；TSN交换机为TT流分配的时隙应在传输窗口之间；
(Si.EarliestTransmitOffset≤Si.SlotStart+γ)∩
(Si.SlotStart+γ≤Si.LatestTransmitOffset) (8)
传输时间分布约束，为尽力减小周期性流量对非周期流量端到端时延的影响，周期流量不采取背靠背传输，在调度周期内传输时间应相隔一个最大以太网帧的传输时间；
(4)若本地信息管理库中所有时间敏感流都已被分配时隙，则调度方案生成成功。
可选的，所述本地信息管理库包括：
Mac地址转发表：描述选择流量转发端口的依据；
门控调度信息：描述TSN交换机的门控调度信息；
流对象信息：描述TSN交换机传输的流量信息。
可选的，所述Mac地址转发表包括：
Index：描述Mac地址的索引号
MacAddress：描述Mac地址
Type：描述包括：类型1：静态单播地址；类型2：静态组播地址；类型3：通过学习得到的单播地址；类型4：通过学习得到的组播地址
Port：描述Mac地址的转发端口。
可选的，所述门控调度信息包括：
Slot：描述时隙索引号，取值范围为：时隙的数量；
Cycletime：描述调度周期，取值范围为：TT流传输间隔的最小公倍数；
Queue：描述优先级队列，取值范围为：0-7；
interval：描述时隙的持续时间，取值范围为：1-999999。
可选的，所述流对象信息包括：
Uniqueid：描述数据流的唯一标识，数据类型为uint16；
Priority：描述数据流的优先级，数据类型为uint8；
Interval：描述数据流的传输间隔，数据类型为rational；
MaxLatency：描述数据流的最大端到端时延，数据类型为uint32；
MaxFrameSize：描述数据流的最大帧长度，数据类型为uint16；
DestinationMacAddress：描述数据流的目的地址，数据类型为Mac-address-type；
EarliestTransmitOffset：描述数据流的最早传输偏移，数据类型为uint32；
LatestTransmitOffset：描述数据流的最晚传输偏移，数据类型为uint32；
SlotStart：描述数据流所属的时隙开始时间，数据类型为uint32；
SlotLength：描述数据流所属的时隙长度，数据类型为uint32。
本发明的有益效果在于：
本发明没有一个集中的网络配置实体，并不需要包括整个网络的信息，交换机依据自身本地信息管理库生成流量调度方案，实现时间敏感网络的完全分布式配置；当网络中流量发生注册或注销时，其传输路径上的时间敏感网络交换机仅需更新本地信息管理库，并生成新的流量调度方案，该方法简化了面向工业应用的时间敏感网络配置管理，降低了运算配置时间，同时保证了时间敏感流量的确定性调度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为时隙分配示意图；
图2为时延模型图；
图3为调度方案流程图；
图4为总体流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图4，本发明提供如下技术方案，所述方法具体为：
S1：在工业时间敏感网络中，包括工业数据发送端(Talker)、工业数据接收端(Listener)、TSN交换机；其中，TSN交换机不仅具备转发工业数据流的功能，还拥有生成调度方案的作用，
进一步，建立网络模型如下：将该网络表示为有向图G(V，L)，其中V表示网络中终端设备和TSN交换机的集合，L用来表示网络中的链路的集合，则用于链接设备vi∈V，vj∈V的链路用[vi,vj]∈L来表示，链路属性中网络带宽用speed表示。
S2：将工业数据流分为时间敏感流(TT流)与非时间敏感流(非TT流)；TT流具有给定服务质量，从Talker发送，通过时间敏感网络到达一个或多个Listener，其传输时延必须受到限制，常见于周期性的实时应用程序中；非TT流对时延抖动的要求不是十分严格，且TSN对非TT流服务质量的保护是尽力而为的。
进一步，本方法提出的方法，主要保证周期性TT流的确定性传输，同时尽力降低非周期性TT流的端到端时延。
S3：域内各TSN交换机运行IEEE802.1AS时钟同步协议同步全网时钟；运行LLDP协议发现链路拓扑，交换邻居设备间信息，包括设备标识、物理链路带宽、Mac地址转发表、以及门控调度表，从而建立TSN交换机的本地信息管理库，如表1所示,Mac地址转发表见表2，门控调度信息如表3所示，流对象信息见表4。
表1本地信息管理库
表项信息 描述
Mac地址转发表 选择流量转发端口的依据
门控调度信息 TSN交换机的门控调度信息
流对象信息 TSN交换机传输的流量信息
表2 Mac地址转发表
表3门控调度表
参数 描述 取值范围
Slot 时隙索引号 时隙的数量
Cycletime 调度周期 TT流传输间隔的最小公倍数
Queue 优先级队列 0-7
interval 时隙的持续时间 1-999999
表4流对象信息
参数 描述 数据类型
Uniqueid 数据流的唯一标识 uint16
Priority 数据流的优先级 uint8
Interval 数据流的传输间隔 rational
MaxLatency 数据流的最大端到端时延 uint32
MaxFrameSize 数据流的最大帧长度 uint16
DestinationMacAddress 数据流的目的地址 Mac-address-type
EarliestTransmitOffset 数据流的最早传输偏移 uint32
LatestTransmitOffset 数据流的最晚传输偏移 uint32
SlotStart 数据流所属的时隙开始时间 uint32
SlotLength 数据流所属的时隙长度 uint32
S4：TSN交换机接收Talker的流传输请求，将这条流以流对象Si的形式加入本地信息管理库中，流对象信息见表4。若流量传输路径中所有TSN交换机流量调度方案生成成功，则流传输请求成功，TSN交换机更新流量调度方案；若流传输请求失败，则删除本地信息管理库中的流对象。
S5：TSN交换机根据本地信息管理库计算这条流在本地TSN交换机传输所产生的时延，然后更新本地信息管理库中的流对象。在TSN交换机在调度周期的第一个时隙将更新的流对象通过NETCONF协议以XML文件的形式传输给其邻居，在传输周期的第2到第n个时隙生成流量调度方案，时隙分配见图1所示；
S6：当流对象传输至邻居交换机时，本地信息管理库中流对象作以下更新，TSN交换机时延模型如图2所示；
在TSN交换机中，定义流量Si经过TSN交换机后的发送时延该时延主要与报文长度和交换机端口带宽有关；/>表示每一台TSN交换机对数据流的处理时延，处理时延与TSN交换机性能有关；/>表示数据包在TSN交换机中的排队时延。
则流量Si在TSN交换机中所产生的时延为：
为了获取流量到达TSN交换机c的时间，当流量经过TSN交换机b时，流对象作如下改变：
Si.MaxLatency＝Si.MaxLatency-D(i，s) (2)
Si.EarliestTransmitOffset＝Si.EarliestTransmitOffset+D(i，s) (3)
Si.LatestTransmitOffset＝Si·LatestTransmitOffset+D(i，s) (4)
S7：TSN交换机利用本地信息管理库和约束条件生成调度方案，调度方案生成过程如下：
(1)TSN交换机根据本地信息管理库中流对象和Mac地址转发表将流对象分类。各端口生成自己的调度方案；
(2)同一转发端口的流量再根据是否属于时间敏感流分类，优先调度时间敏感流；
(3)按流对象的优先级高低调度流量，若流对象优先级相同，优先调度周期短的流量。
(4)利用约束条件和本地信息库中的门控调度信息为流对象分配传输时隙，约束条件如下：
调度周期约束：调度周期H为所有周期性TT流传输间隔的最小公倍数。则调度周期的计算如公式5所示，式中，LCM()为最小公倍数求值函数
H＝LCM(S1.Interval，S2.Interval，...Sn.Interval) (5)
最大端到端时延约束：在TSN交换机内，流对象的最大端到端时延应大于零，如公式6所示。
Si·MaxLatency＞0 (6)
传输时间不重叠约束，当多条时间敏感流在同一端口传输时，不能分配已占用的时间进行传输；
(Si.SlotStart+(α*Si.T)+Si.SlotLength≤Sj.SlotStart+(β*Sj.T))∪(Sj.SlotStart+(β*Sj.T)+Sj.SlotLength≤Si.SlotStart+(α*Si.T)) (7)
传输窗口约束，为满足门控调度的“不等待”特性。TSN交换机为TT流分配的时隙应在传输窗口之间。
(Si.EarliestTransmitOffset≤Si.SlotStart+γ)∩(Si.SlotStart+γ≤Si.LatestTransmitOffset) (8)
传输时间分布约束，为尽力减小周期性流量对非周期流量端到端时延的影响，周期流量不采取背靠背传输，在调度周期内传输时间应相隔一个最大以太网帧的传输时间。
(4)若本地信息管理库中所有时间敏感流都已被分配时隙，则调度方案生成成功。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：在工业时间敏感网络中，包括工业数据发送端Talker、工业数据接收端Listener、TSN交换机；其中，TSN交换机不仅具备转发工业数据流的功能，还拥有生成调度方案的作用；
建立网络模型：将网络表示为有向图G(V，L)，其中V表示网络中终端设备和TSN交换机的集合，L用来表示网络中的链路的集合，则用于链接设备vi∈V，vj∈V的链路用[vi,vj]∈L来表示，每条链路的数据传输速度用speed表示；
S2：将工业数据流分为时间敏感流，即TT流，与非时间敏感流，即非TT流；TT流具有给定服务质量，从Talker发送，通过时间敏感网络到达一个或多个Listener，其传输时延必须受到限制，常见于周期性的实时应用程序中；
S3：域内各TSN交换机运行IEEE802.1AS时钟同步协议同步全网时钟；运行LLDP协议发现链路拓扑，交换邻居设备间信息，包括设备标识、物理链路带宽、Mac地址转发表、以及门控调度信息，从而建立TSN交换机的本地信息管理库、Mac地址转发表、门控调度信息和流对象信息；
S4：TSN交换机接收Talker的流传输请求，将这条流以流对象Si的形式加入本地信息管理库中；若流量传输路径中所有TSN交换机流量调度方案生成成功，则流传输请求成功，TSN交换机更新流量调度方案；若流传输请求失败，则删除本地信息管理库中的流对象；
S5：TSN交换机根据本地信息管理库计算这条流在本地TSN交换机传输所产生的时延，然后更新本地信息管理库中的流对象；在TSN交换机在调度周期的第一个时隙将更新的流对象通过NETCONF协议以XML文件的形式传输给其邻居，在传输周期的第2到第n个时隙生成流量调度方案；
S6：当流对象传输至邻居交换机时，本地信息管理库中流对象作以下更新：
在TSN交换机中，定义流量Si经过TSN交换机后的发送时延该时延与报文长度和交换机端口带宽有关；/>表示每一台TSN交换机对数据流的处理时延，处理时延与TSN交换机性能有关；/>表示数据包在TSN交换机中的排队时延；
则流量Si在TSN交换机中所产生的时延为：
为了获取流量到达TSN交换机c的时间，当流量经过TSN交换机b时，流对象作如下改变：
Si·MaxLatency＝Si·MaxLatency-D(i，s) (2)
Si.EarliestTransmitOffset＝Si.EarliestTransmitOffset+D(i，s) (3)
Si·LatestTransmitOffset＝Si·LatestTransmitOffset+D(i，s) (4)
S7：TSN交换机利用本地信息管理库和约束条件生成调度方案，调度方案生成过程如下：
(1)TSN交换机根据本地信息管理库中流对象和Mac地址转发表将流对象分类；各端口生成自己的调度方案；
(2)同一转发端口的流量再根据是否属于时间敏感流分类，优先调度时间敏感流；
(3)按流对象的优先级高低调度流量，若流对象优先级相同，优先调度周期短的流量；
(4)利用约束条件和本地信息库中的门控调度信息为流对象分配传输时隙，约束条件如下：
调度周期约束：调度周期H为所有周期性TT流传输间隔的最小公倍数；则调度周期的计算如公式5所示，式中，LCM()为最小公倍数求值函数
H＝LCM(S1.Interval，S2.Interval，...Sn.Interval) (5)
最大端到端时延约束：在TSN交换机内，流对象的最大端到端时延应大于零，如公式6所示；
Si.MaxLatency＞0 (6)
传输时间不重叠约束，当多条时间敏感流在同一端口传输时，不能分配已占用的时间进行传输；
(Si.SlotStart+(α*Si.T)+Si·SlotLength≤Sj.SlotStart+(β*Sj.T))∪(Sj.SlotStart+(β*Sj.T)+Sj.SlotLength≤Si·SlotStart+(α*Si.T)) (7)
传输窗口约束，为满足门控调度的“不等待”特性；TSN交换机为TT流分配的时隙应在传输窗口之间；
(Si.EarliestTransmitOffset≤Si.SlotStart+γ)∩(Si.SlotStart+γ≤Si.LatestTransmitOffset) (8)
传输时间分布约束，为尽力减小周期性流量对非周期流量端到端时延的影响，周期流量不采取背靠背传输，在调度周期内传输时间应相隔一个最大以太网帧的传输时间；
(4)若本地信息管理库中所有时间敏感流都已被分配时隙，则调度方案生成成功。
2.根据权利要求1所述的一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法，其特征在于：所述本地信息管理库包括：
Mac地址转发表：描述选择流量转发端口的依据；
门控调度信息：描述TSN交换机的门控调度信息；
流对象信息：描述TSN交换机传输的流量信息。
3.根据权利要求1所述的一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法，其特征在于：所述Mac地址转发表包括：
Index：描述Mac地址的索引号
MacAddress：描述Mac地址
Type：描述包括：类型1：静态单播地址；类型2：静态组播地址；类型3：通过学习得到的单播地址；类型4：通过学习得到的组播地址
Port：描述Mac地址的转发端口。
4.根据权利要求1所述的一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法，其特征在于：所述门控调度信息包括：
Slot：描述时隙索引号，取值范围为：时隙的数量；
Cycletime：描述调度周期，取值范围为：TT流传输间隔的最小公倍数；
Queue：描述优先级队列，取值范围为：0-7；
interval：描述时隙的持续时间，取值范围为：1-999999。
5.根据权利要求1所述的一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法，其特征在于：所述流对象信息包括：
Uniqueid：描述数据流的唯一标识，数据类型为uint16；
Priority：描述数据流的优先级，数据类型为uint8；
Interval：描述数据流的传输间隔，数据类型为rational；
MaxLatency：描述数据流的最大端到端时延，数据类型为uint32；
MaxFrameSize：描述数据流的最大帧长度，数据类型为uint16；
DestinationMacAddress：描述数据流的目的地址，数据类型为Mac-address-type；
EarliestTransmitOffset：描述数据流的最早传输偏移，数据类型为uint32；
LatestTransmitOffset：描述数据流的最晚传输偏移，数据类型为uint32；
SlotStart：描述数据流所属的时隙开始时间，数据类型为uint32；
SlotLength：描述数据流所属的时隙长度，数据类型为uint32。
CN202210194178.9A 2022-03-01 2022-03-01 一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法 Active CN114389944B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210194178.9A CN114389944B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210194178.9A CN114389944B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114389944A CN114389944A (zh) 2022-04-22
CN114389944B true CN114389944B (zh) 2023-11-17

Family

ID=81206096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210194178.9A Active CN114389944B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114389944B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115333998B (zh) * 2022-05-05 2023-09-08 国网宁夏电力有限公司信息通信公司 一种适用于电力通信网络的时间敏感网络流量调度方法
CN114884811B (zh) * 2022-05-06 2023-12-29 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种时间敏感网络集中用户配置实现方法
CN115051938B (zh) * 2022-05-31 2024-02-13 中国电子技术标准化研究院 Opc ua-tsn传输时延测试系统及方法
CN115333860B (zh) * 2022-10-12 2023-02-03 北京合众方达科技有限公司 一种基于零信任的tsn网络控制方法
CN115580369B (zh) * 2022-10-19 2023-10-13 北京科技大学 一种EtherCAT与TSN融合组网时间同步方法
CN116260762B (zh) * 2023-02-22 2024-04-16 重庆邮电大学 一种提高时间敏感网络数据传输可靠性的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108965171A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 重庆邮电大学 工业无线wia-pa网络与时间敏感网络转换方法及装置
CN111327540A (zh) * 2020-02-25 2020-06-23 重庆邮电大学 一种工业时间敏感网络数据确定性调度方法
CN111385224A (zh) * 2020-02-14 2020-07-07 重庆邮电大学 一种EtherCAT与时间敏感网络的流量调度方法
CN112039965A (zh) * 2020-08-24 2020-12-04 重庆邮电大学 一种时间敏感网络中的多任务卸载方法及系统
EP3879763A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 ABB Schweiz AG Establishing time-sensitive communications between industrial end devices and an ethernet network
CN113572632A (zh) * 2021-06-09 2021-10-29 上海赫千电子科技有限公司 一种基于面向服务架构的时间敏感网络通信方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200259896A1 (en) * 2019-02-13 2020-08-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Industrial Automation with 5G and Beyond

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108965171A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 重庆邮电大学 工业无线wia-pa网络与时间敏感网络转换方法及装置
CN111385224A (zh) * 2020-02-14 2020-07-07 重庆邮电大学 一种EtherCAT与时间敏感网络的流量调度方法
CN111327540A (zh) * 2020-02-25 2020-06-23 重庆邮电大学 一种工业时间敏感网络数据确定性调度方法
EP3879763A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 ABB Schweiz AG Establishing time-sensitive communications between industrial end devices and an ethernet network
CN112039965A (zh) * 2020-08-24 2020-12-04 重庆邮电大学 一种时间敏感网络中的多任务卸载方法及系统
CN113572632A (zh) * 2021-06-09 2021-10-29 上海赫千电子科技有限公司 一种基于面向服务架构的时间敏感网络通信方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
面向工业应用的TSN完全分布式配置方法研究;刘晓智;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》(第6期);全文 *
面向时间敏感网络的时间触发流多路径路由和调度研究;万昕茗;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》(第2期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114389944A (zh) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114389944B (zh) 一种面向工业应用的时间敏感网络完全分布式配置方法
Chu et al. A QoS architecture for the MAC protocol of IEEE 802.16 BWA system
Pedreiras et al. FTT-Ethernet: A flexible real-time communication protocol that supports dynamic QoS management on Ethernet-based systems
US7158531B2 (en) Method and apparatus implementing a multimedia digital network
Bruneel Performance of discrete-time queueing systems
US6680909B1 (en) Media access control scheduling methodology in master driven time division duplex wireless Pico-cellular systems
CN114422448B (zh) 一种时间敏感网络流量整形方法
Zhong et al. Real-time communication in WIA-PA industrial wireless networks
CN109743144A (zh) 基于时间触发以太网的静态调度表生成方法、航电系统
US20220124020A1 (en) Method of routing in time-sensitive networks
Suethanuwong Scheduling time-triggered traffic in TTEthernet systems
CN114448894B (zh) 一种面向时间敏感网络的多等级业务调度引擎及实现方法
Zeng et al. Time-slotted software-defined Industrial Ethernet for real-time Quality of Service in Industry 4.0
US11411818B2 (en) Method and apparatus for a communication network
Imtiaz et al. Approaches to reduce the latency for high priority traffic in IEEE 802.1 AVB networks
Cavalieri et al. A novel solution to interconnect FieldBus systems using IEEE wireless LAN technology
Li et al. Reliable routing and scheduling in time-sensitive networks
US20230090803A1 (en) Network Infrastructure Device, Communication Terminal and Method for Synchronizing Control Applications via a Communication Network for Transferring Time-Critical Data
CN117439959A (zh) 一种工业异构网络的流量调度方法
Simon et al. Ethernet with time sensitive networking tools for industrial networks
Wang et al. A hard realtime communication control protocol based on the Ethernet
CN117378215A (zh) 在分组交换网络中实现的用于调度以太网帧的传输的方法、计算机程序和设备
Ma et al. Evaluation of flexilink as unified real-time protocol for industrial networks
Pedreiras et al. Flexibility, timeliness and efficiency over Ethernet
CN116233031B (zh) 一种时间敏感网络交换机模型的实现方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant