CN114401196A - 带宽配置方法、装置及存储介质、芯片 - Google Patents

带宽配置方法、装置及存储介质、芯片 Download PDF

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CN114401196A CN202210082959.9A CN202210082959A CN114401196A CN 114401196 A CN114401196 A CN 114401196A CN 202210082959 A CN202210082959 A CN 202210082959A CN 114401196 A CN114401196 A CN 114401196A
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Abstract

本发明公开了一种无线时间敏感网络系统的带宽配置方法、装置及存储介质、芯片，方法包括：在接收到时间敏感网络TSN设备发送的新业务接入请求时，根据所述新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，所述TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统；根据所述新业务的类别，估算所述新业务的有效带宽，并根据所述有效带宽得到所述新业务接入后的需求总带宽；判断所述需求总带宽是否大于预设资源总量；如果是，则执行分优先级的接入控制；如果否，则接入所述新业务，并直接为所述新业务分配所述有效带宽对应的带宽资源。该方法可提高系统灵活性，降低配置方法复杂度，且可提高网络资源利用率。

Description

带宽配置方法、装置及存储介质、芯片
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线时间敏感网络系统的带宽配置方法、装置及存储介质、芯片。
背景技术
随着工业自动化通信的需求越来越高，传统有线工业以太网部署成本高且缺乏灵活性，容易造成带宽分布不均的情况。为了实现更优的带宽配置，相关技术中提出了时间敏感网络带宽预留技术方案。然而相关技术中存在以下问题：
（1）对数据时延进行了较为复杂的分析，当网络规模变大、消息种类变多时，求解代价会快速上升。
（2）未从QoS（Quality of Service，服务质量）约束出发进行考虑，未考虑错误概率等指标，容易造成带宽分配偏多的问题，在资源紧张时降低了网络资源利用率。
（3）在带宽预留过程结束后，分配的带宽资源就不再改变，当有新的业务要接入并传输数据时，难以为其分配资源。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种无线时间敏感网络系统的带宽配置方法。该方法可以提高系统灵活性，降低配置方法复杂度，且可提高网络资源利用率。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种芯片。
本发明的第四个目的在于提出一种无线时间敏感网络系统的带宽配置装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，包括以下步骤：在接收到TSN（Time-Sensitive Networking，时间敏感网络）设备发送的新业务接入请求时，根据所述新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，所述TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统；根据所述新业务的类别，估算所述新业务的有效带宽，并根据所述有效带宽得到所述新业务接入后的需求总带宽；如果所述需求总带宽小于等于预设资源总量，则接入所述新业务，并直接为所述新业务分配所述有效带宽对应的带宽资源。
另外，本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，如果所述需求总带宽大于所述预设资源总量，则在所述新业务为高优先级业务时，将所述总带宽需求中分配给低优先级业务的带宽资源分配给所述新业务，以及在所述新业务为低优先级业务时，拒绝所述新业务的接入请求。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述新业务接入请求对相应的新业务进行分类，包括：从所述新业务接入请求中获取所述新业务的服务质量QoS指标，其中，所述QoS指标包括吞吐量、时延、可靠性、连接密度和时延抖动中的至少一者；根据所述新业务的QoS指标对所述新业务进行分类。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述QoS指标对所述新业务进行分类，包括：根据所述新业务的QoS指标计算所述新业务与各类已分配资源业务之间的距离；将最小距离对应的已分配资源业务类别作为所述新业务的类别。
根据本发明的一个实施例，所述高优先级业务包括URLLC类业务，所述低优先级业务包括eMBB类业务和mMTC类业务，所述需求总带宽通过下式表示：
C’=Wu+We+Wm，其中，C’为所述需求总带宽，Wu为所述新业务接入后URLLC类业务的需求带宽，We为所述新业务接入后eMBB类业务的需求带宽，Wm为所述新业务接入后mMTC类业务的需求带宽。
根据本发明的一个实施例，通过下式计算Wu：Wu=
Figure 322313DEST_PATH_IMAGE001
，其中，N u 为所述URLLC类业务包含的业务种类数，
Figure 630804DEST_PATH_IMAGE002
为所述URLLC类业务的第j种业务的数量，
Figure 605DEST_PATH_IMAGE003
，为所述URLLC类业务中第j种业务的需求带宽，
Figure 94463DEST_PATH_IMAGE004
为URLLC类业务中第j种业务在[0,t)时间内到达的数据总量，
Figure 891518DEST_PATH_IMAGE005
为URLLC类业务中第j种业务的QoS指数。
根据本发明的一个实施例，通过下式得到
Figure 185840DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 93753DEST_PATH_IMAGE007
，其中，
Figure 104434DEST_PATH_IMAGE008
为URLLC类业务中第j种业务违反时延约束的概率阈值，
Figure 10073DEST_PATH_IMAGE009
为URLLC类业务中第j种业务的平均到达速率，
Figure 106205DEST_PATH_IMAGE010
为URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束。
根据本发明的一个实施例，通过下式得到
Figure 4760DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 135527DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 212067DEST_PATH_IMAGE013
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧的端到端时延约束，
Figure 529916DEST_PATH_IMAGE014
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延。
根据本发明的一个实施例，通过下式得到
Figure 45211DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 718900DEST_PATH_IMAGE015
，其中，
Figure 28659DEST_PATH_IMAGE016
为URLLC类业务中第j种业务的数据包在所述无线网络的TSN转换器中停留的时间，
Figure 771487DEST_PATH_IMAGE017
为URLLC类业务中第j种业务取决于调度策略等的与帧长度无关的时延，
Figure 824894DEST_PATH_IMAGE018
为URLLC类业务中第j种业务由帧长度决定的时延。
根据本发明的一个实施例，对于具备无线传输能力的TSN设备，
Figure 664674DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 332284DEST_PATH_IMAGE020
为URLLC类业务中第j种业务的帧长度，R B 为用于传输数据的有线链路的比特率；对于不具备无线传输能力的TSN设备，所述TSN设备通过无线网关连接到所述无线网络，
Figure 890305DEST_PATH_IMAGE021
。
根据本发明的一个实施例，接入单个无线网关的TSN设备数目不大于所述无线网关支持的最大队列数目。
根据本发明的一个实施例，所述无线网络为5G网络。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明上述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种芯片，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现本发明上述的的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，包括：分类模块，用于在接收到时间敏感网络TSN设备发送的新业务接入请求时，根据所述新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，所述TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统；估算模块，用于根据所述新业务的类别，估算所述新业务的有效带宽，并根据所述有效带宽得到所述新业务接入后的需求总带宽；配置模块，用于在所述需求总带宽小于等于预设资源总量时，接入所述新业务，并直接为所述新业务分配所述有效带宽对应的带宽资源。
另外，本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述配置模块还用于在所述需求总带宽大于所述预设资源总量时，如果所述新业务为高优先级业务，则将所述总带宽需求中分配给低优先级业务的带宽资源分配给所述新业务，以及如果所述新业务为低优先级业务，则拒绝所述新业务的接入请求。
根据本发明的一个实施例，所述分类模块具体用于从所述新业务接入请求中获取所述新业务的服务质量QoS指标，其中，所述QoS指标包括吞吐量、时延、可靠性、连接密度和时延抖动中的至少一者；根据所述新业务的QoS指标对所述新业务进行分类。
根据本发明的一个实施例，所述高优先级业务包括URLLC类业务，所述低优先级业务包括eMBB类业务和mMTC类业务，所述需求总带宽通过下式表示：
C’=Wu+We+Wm，其中，C’为所述需求总带宽，Wu为所述新业务接入后URLLC类业务的需求带宽，We为所述新业务接入后eMBB类业务的需求带宽，Wm为所述新业务接入后mMTC类业务的需求带宽。
根据本发明的一个实施例，通过下式计算Wu：Wu=
Figure 419506DEST_PATH_IMAGE001
，其中，N u 为所述URLLC类业务包含的业务种类数，
Figure 379372DEST_PATH_IMAGE002
为所述URLLC类业务的第j种业务的数量，
Figure 30933DEST_PATH_IMAGE003
，为所述URLLC类业务中第j种业务的需求带宽，
Figure 496156DEST_PATH_IMAGE004
为URLLC类业务中第j种业务在[0,t)时间内到达的数据总量，
Figure 891365DEST_PATH_IMAGE005
为URLLC类业务中第j种业务的QoS指数。
根据本发明的一个实施例，通过下式得到
Figure 643421DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 465883DEST_PATH_IMAGE007
，其中，
Figure 919867DEST_PATH_IMAGE008
为URLLC类业务中第j种业务违反时延约束的概率阈值，
Figure 118767DEST_PATH_IMAGE009
为URLLC类业务中第j种业务的平均到达速率，
Figure 787646DEST_PATH_IMAGE010
为URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束。
根据本发明的一个实施例，通过下式得到
Figure 718693DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 473022DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 164029DEST_PATH_IMAGE013
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧的端到端时延约束，
Figure 625097DEST_PATH_IMAGE014
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延。
根据本发明的一个实施例，通过下式得到
Figure 789362DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 30988DEST_PATH_IMAGE015
，其中，
Figure 758641DEST_PATH_IMAGE016
为URLLC类业务中第j种业务的数据包在所述无线网络的TSN转换器中停留的时间，
Figure 136533DEST_PATH_IMAGE017
为URLLC类业务中第j种业务取决于调度策略等的与帧长度无关的时延，
Figure 674962DEST_PATH_IMAGE018
为URLLC类业务中第j种业务由帧长度决定的时延。
根据本发明的一个实施例，对于具备无线传输能力的TSN设备，
Figure 138304DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 168184DEST_PATH_IMAGE020
为URLLC类业务中第j种业务的帧长度，R B 为用于传输数据的有线链路的比特率；对于不具备无线传输能力的TSN设备，所述TSN设备通过无线网关连接到所述无线网络，
Figure 400582DEST_PATH_IMAGE021
。
根据本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法、装置及存储介质、芯片，通过无线网络与时间敏感网络的结合，提高了系统的灵活性，使得柔性制造、自动巡检等新技术的通信需求得以满足。且使用有效带宽理论估算请求带宽需求从而降低方法的复杂度，同时在估算过程中考虑业务QoS需求对不同类业务进行分优先级的接入控制，对不同类型的业务使用相应类型的网络切片对其提供服务，使用动态的资源分配方式从而保障重要数据的顺利传输，提高网络资源的利用率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法的流程图；
图2是本发明一个具体实施例的无线时间敏感网络系统的环境部署示意图；
图3是本发明一个具体实施例的5G与TSN架构融合的示意图；
图4是本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1-4以及具体的实施方式描述本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法、装置及存储介质、芯片。
图1是本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法的流程图。
如图1所示，无线时间敏感网络系统的带宽配置方法的具体步骤为：
S101，在接收到TSN设备发送的新业务接入请求时，根据新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统。
具体地，参见图2，图2是本发明一个具体实施例的无线时间敏感网络系统的环境部署示意图。上述TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统可包括：新业务接入请求数据通过以太网在控制器201之间以及控制器201和现场设备202、203、204（例如，TSN设备）之间传输。若现场设备202具有自己的无线通信接口，可直接通过无线网络连接到时间敏感网络系统；若现场设备203、204不具备自己的无线通信接口时，则需要连接具有无线通信模块的网关设备205从而与时间敏感网络系统联系起来，时间敏感网络系统将接收到的通信数据信息经过交换机（例如：以太网交换机）后到达远端的控制器201处。
需要说明的是，现场设备202、203、204可为一个，也可为多个。上述不具备无线通信接口的现场设备203、204需要对无线网络透明。
作为一个可行的实施方式，如图3所示，上述无线网络可为5G网络。为了满足方法可靠性，5G网络可支持构建端到端的冗余传输链路，还可引入N3冗余隧道机制，增强传输链路的可靠性。参见图3，TSN系统采用全集中式控制模式，由集中网络配置（CNC）和集中用户配置（CUC）对TSN系统中的网桥进行配置，5G网络则被看作一个逻辑网桥。
具体地，TSN系统中的网桥与5G网络之间通过网络侧TSN转换器（NW-TT）进行控制面功能的互通，终端侧的TSN设备与5G网络之间通过终端侧TSN转换器（DS-TT）进行用户面功能的转换。TSN设备（例如，无线传感器、执行器）可通过5G网络逻辑网桥连接到TSN系统，然后与控制器等设备进行通信。
优选地，在将5G网络作为TSN的逻辑网桥的基础上，可使用网络切片为不同类业务针对性地提供服务。
在该实施例中，当有新业务接入TSN系统的基站时，根据新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，业务分类标准可根据需要进行设定（例如，根据接入业务的吞吐量、时延、可靠性、连接密度和时延抖动对业务进行分类）。
S102，根据新业务的类别，估算新业务的有效带宽，并根据有效带宽得到新业务接入后的需求总带宽。
具体地，当得到新业务接入请求后，对其所需要的有效宽带进行估算（例如，可根据新业务的端到端的时延约束和可靠性约束进行带宽估算），不同类别的业务所需要的带宽需要可一致，随后根据新业务所估算得出的有效带宽得到新业务接入后所需的总带宽。
S103，判断需求总带宽是否大于预设资源总量；如果是，则执行S104，否则执行S105。
其中，资源总量可预设，可在不同条件和环境下设置不同的资源总量以确保重要数据可以顺利传输，根据新业务接入后所需的总带宽与预设的资源总量进行比较，对于不同的比较结果展开不同的处理方法。
S104，如果需求总带宽大于预设资源总量，则在新业务为高优先级业务时，将总带宽需求中分配给低优先级业务的带宽资源分配给新业务，以及在新业务为低优先级业务时，拒绝新业务的接入请求。
具体地，请求接入的新业务的优先级可根据不同的业务需求场景和上述的业务分类标准进行等级划分（例如，高优先级、低优先级），在业务需求总带宽大于预设资源总量的情况下，高优先级业务可优先接入抢占分配给低优先级业务的带宽资源，低优先级业务可被拒绝接入。
S105，如果需求总带宽小于预设资源总量，则接入新业务，并直接为新业务分配有效带宽对应的带宽资源。
具体地，在业务需求总带宽小于预设资源总量的情况下，无论请求接入的新业务优先级如何，均接入，并为接入的新业务分配有效带宽对应的带宽资源。
进一步地，根据新业务接入请求对相应的新业务进行分类，包括：从新业务接入请求中获取新业务的QoS（Quality of Service，服务质量指标），其中，QoS指标包括吞吐量、时延、可靠性、连接密度和时延抖动中的至少一者；根据新业务的QoS指标对新业务进行分类。
具体地，QoS指标可包括：可靠性、吞吐量、时延、时延抖动、时延漂移和丢失。其中，可靠性是当用户需要时网络即能工作的时间百分比，在连续5min内，如果一个IP网络所提供的丢包率<=75%，则认为该时间段是可靠的，否则是不可靠的；吞吐量是在一定时间段内对带宽的度量，一般讲，吞吐量越大越好；时延是指一项服务从网络入口到网络出口的平均经过时间，网络设备必须能保证低时延；高频率的时延变化称为时延抖动，抖动越低越好；低频率的时延变化称为时延漂移；丢失主要包括比特丢失和分组丢失，丢失对分组数据业务的影响比对实时业务的影响更大，分组丢失过多时，会影响传输质量。
需要说明的是，根据新业务的QoS指标计算时，该QoS指标可参考一个指标，也可参考多个指标。
其中，上述根据QoS指标对新业务进行分类，可包括：根据新业务的QoS指标计算新业务与各类已分配资源业务之间的距离，将最小距离对应的已分配资源业务类别作为新业务的类别。
进一步地，高优先级业务可包括URLLC类业务即低时延高可靠类业务，低优先级业务可包括eMBB类业务和mMTC类业务，上述需求总带宽通过下式表示：
C’=Wu+We+Wm，
其中，C’为需求总带宽，Wu为新业务接入后URLLC类业务的需求带宽，We为新业务接入后eMBB类业务的需求带宽，Wm为新业务接入后mMTC类业务的需求带宽。
具体地，新业务接入后URLLC类业务的需求带宽可通过下式计算：
Wu=
Figure 172229DEST_PATH_IMAGE022
，
其中，N u 为URLLC类业务包含的业务种类数，
Figure 60550DEST_PATH_IMAGE002
为URLLC类业务的第j种业务的数量，
Figure 943056DEST_PATH_IMAGE023
，为URLLC类业务中第j种业务的需求带宽，
Figure 482490DEST_PATH_IMAGE024
为URLLC类业务中第j种业务在[0,t)时间内到达的数据总量，
Figure 425038DEST_PATH_IMAGE006
为URLLC类业务中第j种业务的QoS指数，描述时延QoS约束的严格程度，越大表示约束越严格。其中，j为正整数，例如1。
作为一个示例，URLLC类业务中第j种业务的QoS指数可通过下式得到：
Figure 862973DEST_PATH_IMAGE025
，
其中，
Figure 486852DEST_PATH_IMAGE008
为URLLC类业务中第j种业务违反时延约束的概率阈值，
Figure 693843DEST_PATH_IMAGE009
为URLLC类业务中第j种业务的平均到达速率，
Figure 495708DEST_PATH_IMAGE010
为URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束。
作为一个示例，URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束可通过下式得到：
Figure 420939DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 582930DEST_PATH_IMAGE013
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧的端到端时延约束，
Figure 910006DEST_PATH_IMAGE014
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延。
作为一个示例，URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延可通过下式计算：
Figure 115728DEST_PATH_IMAGE015
，
其中，
Figure 528255DEST_PATH_IMAGE016
为URLLC类业务中第j种业务的数据包在无线网络的TSN转换器中停留的时间，
Figure 493937DEST_PATH_IMAGE026
为URLLC类业务中第j种业务取决于调度策略等的与帧长度无关的时延，
Figure 675519DEST_PATH_IMAGE018
为URLLC类业务中第j种业务由帧长度决定的时延。
具体地，对于具备无线传输能力的TSN设备，
Figure 130772DEST_PATH_IMAGE027
，其中，
Figure 450501DEST_PATH_IMAGE020
为URLLC类业务中第j种业务的帧长度，R B 为用于传输数据的有线链路的比特率；对于不具备无线传输能力的TSN设备，TSN设备通过无线网关连接到无线网络，
Figure 16612DEST_PATH_IMAGE028
。
进一步地，对于不具备无线传输能力的TSN设备通过无线网关连接无线网络时，接入单个无线网关的TSN设备数目不大于无线网关支持的最大队列数目。
具体地，为了避免额外的排队时延，需要保证每一个接入无线网关的TSN设备都有独立的缓存队列，即接入的TSN设备数目小于等于无线网关支持的最大队列数目。
需要说明的是，eMBB类业务的需求带宽、mMTC类业务的需求带宽的计算方式与URLLC类业务的需求带宽的计算方式类似，此处不做赘述。
综上，本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，将无线网络与时间敏感网络相结合，提高了系统的灵活性，使得柔性制造、自动巡检等新技术的通信需求得以满足。且使用有效带宽理论估算请求带宽需求从而降低方法的复杂度，同时在估算过程中考虑业务QoS需求对不同类业务进行分优先级的接入控制，对不同类型的业务使用相应类型的网络切片对其提供服务，当总带宽资源无法满足所有业务的需求时，高优先级的业务将会抢占低优先级业务的资源，使用动态的资源分配方式从而保障重要数据的顺利传输，提高网络资源的利用率。
进一步地，本发明提出一种计算机可读存储介质。
在本发明实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法。
本发明还提出了一种芯片，包括存储器、处理器和存储在存储器上的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法。
图4是本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置的结构框图。
如图4所示，无线时间敏感网络系统的带宽配置装置包括：分类模块401、估算模块402、配置模块403。
其中，分类模块401，用于在接收到TSN设备发送的新业务接入请求时，根据新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统。
估算模块402，用于根据新业务的类别，估算新业务的有效带宽，并根据有效带宽得到新业务接入后的需求总带宽。
配置模块403，用于在需求总带宽小于等于预设资源总量时，接入新业务，并直接为新业务分配有效带宽对应的带宽资源；还用于在需求总带宽大于预设资源总量时，如果新业务为高优先级业务，则将总带宽需求中分配给低优先级业务的带宽资源分配给新业务，以及如果新业务为低优先级业务，则拒绝新业务的接入请求。
进一步地，分类模块401具体用于从新业务接入请求中获取新业务的QoS指标，其中，QoS指标包括吞吐量、时延、可靠性、连接密度和时延抖动中的至少一者；根据新业务的QoS指标对新业务进行分类。
作为一个可行的实施方式，高优先级业务包括URLLC类业务，低优先级业务包括eMBB类业务和mMTC类业务，其中，需求总带宽通过下式表示：
C’=Wu+We+Wm，
其中，C’为需求总带宽，Wu为新业务接入后URLLC类业务的需求带宽，We为新业务接入后eMBB类业务的需求带宽，Wm为新业务接入后mMTC类业务的需求带宽。
具体地，新业务接入后URLLC类业务的需求带宽可通过下式计算：
Wu=
Figure 255963DEST_PATH_IMAGE029
，
其中，N u 为URLLC类业务包含的业务种类数，
Figure 882116DEST_PATH_IMAGE002
为URLLC类业务的第j种业务的数量，
Figure 3656DEST_PATH_IMAGE023
，为URLLC类业务中第j种业务的需求带宽，
Figure 560408DEST_PATH_IMAGE024
为URLLC类业务中第j种业务在[0,t)时间内到达的数据总量，
Figure 716583DEST_PATH_IMAGE006
为URLLC类业务中第j种业务的QoS指数，描述时延QoS约束的严格程度，越大表示约束越严格。其中，j为正整数，例如1。
作为一个示例，URLLC类业务中第j种业务的QoS指数可通过下式得到：
Figure 451321DEST_PATH_IMAGE025
，
其中，
Figure 60157DEST_PATH_IMAGE008
为URLLC类业务中第j种业务违反时延约束的概率阈值，
Figure 968070DEST_PATH_IMAGE009
为URLLC类业务中第j种业务的平均到达速率，
Figure 667167DEST_PATH_IMAGE010
为URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束。
作为一个示例，URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束可通过下式得到：
Figure 635123DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 668938DEST_PATH_IMAGE013
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧的端到端时延约束，
Figure 380542DEST_PATH_IMAGE014
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延。
作为一个示例，URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延可通过下式计算：
Figure 245730DEST_PATH_IMAGE015
，
其中，
Figure 571538DEST_PATH_IMAGE016
为URLLC类业务中第j种业务的数据包在无线网络的TSN转换器中停留的时间，
Figure 154966DEST_PATH_IMAGE026
为URLLC类业务中第j种业务取决于调度策略等的与帧长度无关的时延，
Figure 607944DEST_PATH_IMAGE018
为URLLC类业务中第j种业务由帧长度决定的时延。
具体地，对于具备无线传输能力的TSN设备，
Figure 327638DEST_PATH_IMAGE027
，其中，
Figure 322883DEST_PATH_IMAGE020
为URLLC类业务中第j种业务的帧长度，
Figure 393607DEST_PATH_IMAGE031
为用于传输数据的有线链路的比特率；对于不具备无线传输能力的TSN设备，TSN设备通过无线网关连接到无线网络，
Figure 447014DEST_PATH_IMAGE032
，且对于不具备无线传输能力的TSN设备通过无线网关连接无线网络时，接入单个无线网关的TSN设备数目不大于无线网关支持的最大队列数目。
需要说明的是，本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置的其他具体实施方式可参见本发明上述实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法的具体实施方式。
综上，本发明实施例的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，既发挥了无线网络与时间敏感网络结合后可以提高系统灵活性的特点，同时也发挥了基于有效带宽理论进行带宽需求估算的同时考虑QoS需求的分优先级接入控制的优点，进一步提高了无线敏感网络系统的带宽配置装置的网络资源利用率。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (23)

1.一种无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，包括：
在接收到时间敏感网络TSN设备发送的新业务接入请求时，根据所述新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，所述TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统；
根据所述新业务的类别，估算所述新业务的有效带宽，并根据所述有效带宽得到所述新业务接入后的需求总带宽；
如果所述需求总带宽小于等于预设资源总量，则接入所述新业务，并直接为所述新业务分配所述有效带宽对应的带宽资源。
2.如权利要求1所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述需求总带宽大于所述预设资源总量，则在所述新业务为高优先级业务时，将所述总带宽需求中分配给低优先级业务的带宽资源分配给所述新业务，以及在所述新业务为低优先级业务时，拒绝所述新业务的接入请求。
3.如权利要求1或2所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，所述根据所述新业务接入请求对相应的新业务进行分类，包括：
从所述新业务接入请求中获取所述新业务的服务质量QoS指标，其中，所述QoS指标包括吞吐量、时延、可靠性、连接密度和时延抖动中的至少一者；
根据所述新业务的QoS指标对所述新业务进行分类。
4.如权利要求3所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，所述根据所述QoS指标对所述新业务进行分类，包括：
根据所述新业务的QoS指标计算所述新业务与各类已分配资源业务之间的距离；
将最小距离对应的已分配资源业务类别作为所述新业务的类别。
5.如权利要求3所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，所述高优先级业务包括URLLC类业务，所述低优先级业务包括eMBB类业务和mMTC类业务，所述需求总带宽通过下式表示：
C’=Wu+We+Wm，
其中，C’为所述需求总带宽，Wu为所述新业务接入后URLLC类业务的需求带宽，We为所述新业务接入后eMBB类业务的需求带宽，Wm为所述新业务接入后mMTC类业务的需求带宽。
6.如权利要求5所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，通过下式计算Wu：
Wu=
Figure 894811DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，N u 为所述URLLC类业务包含的业务种类数，
Figure 374203DEST_PATH_IMAGE002
为所述URLLC类业务的第j种业务的数量，
Figure 231300DEST_PATH_IMAGE003
，为所述URLLC类业务中第j种业务的需求带宽，
Figure 863270DEST_PATH_IMAGE004
为URLLC类业务中第j种业务在[0,t)时间内到达的数据总量，
Figure 514831DEST_PATH_IMAGE005
为URLLC类业务中第j种业务的QoS指数。
7.如权利要求6所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，通过下式得到
Figure 245633DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 640843DEST_PATH_IMAGE007
，
其中，
Figure 127319DEST_PATH_IMAGE008
为URLLC类业务中第j种业务违反时延约束的概率阈值，
Figure 215361DEST_PATH_IMAGE009
为URLLC类业务中第j种业务的平均到达速率，
Figure 482394DEST_PATH_IMAGE010
为URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束。
8.如权利要求7所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，通过下式得到
Figure 602665DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 271544DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 468170DEST_PATH_IMAGE013
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧的端到端时延约束，
Figure 645336DEST_PATH_IMAGE014
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延。
9.如权利要求8所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，通过下式得到
Figure 647927DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 108995DEST_PATH_IMAGE015
，
其中，
Figure 273260DEST_PATH_IMAGE016
为URLLC类业务中第j种业务的数据包在所述无线网络的TSN转换器中停留的时间，
Figure 701837DEST_PATH_IMAGE017
为URLLC类业务中第j种业务取决于调度策略等的与帧长度无关的时延，
Figure 242539DEST_PATH_IMAGE018
为URLLC类业务中第j种业务由帧长度决定的时延。
10.如权利要求9所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，
对于具备无线传输能力的TSN设备，
Figure 620431DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 158860DEST_PATH_IMAGE020
为URLLC类业务中第j种业务的帧长度，R B 为用于传输数据的有线链路的比特率；
对于不具备无线传输能力的TSN设备，所述TSN设备通过无线网关连接到所述无线网络，
Figure 622202DEST_PATH_IMAGE021
。
11.如权利要求10所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，接入单个无线网关的TSN设备数目不大于所述无线网关支持的最大队列数目。
12.如权利要求1所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法，其特征在于，所述无线网络为5G网络。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-12中任一项所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法。
14.一种芯片，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-12中任一项所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置方法。
15.一种无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，包括：
分类模块，用于在接收到时间敏感网络TSN设备发送的新业务接入请求时，根据所述新业务接入请求对相应的新业务进行分类，其中，所述TSN设备通过无线网络连接到时间敏感网络系统；
估算模块，用于根据所述新业务的类别，估算所述新业务的有效带宽，并根据所述有效带宽得到所述新业务接入后的需求总带宽；
配置模块，用于在所述需求总带宽小于等于预设资源总量时，接入所述新业务，并直接为所述新业务分配所述有效带宽对应的带宽资源。
16.如权利要求15所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，所述配置模块还用于：
在所述需求总带宽大于所述预设资源总量时，如果所述新业务为高优先级业务，则将所述总带宽需求中分配给低优先级业务的带宽资源分配给所述新业务，以及如果所述新业务为低优先级业务，则拒绝所述新业务的接入请求。
17.如权利要求15或16所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，所述分类模块具体用于：
从所述新业务接入请求中获取所述新业务的服务质量QoS指标，其中，所述QoS指标包括吞吐量、时延、可靠性、连接密度和时延抖动中的至少一者；
根据所述新业务的QoS指标对所述新业务进行分类。
18.如权利要求17所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，所述高优先级业务包括URLLC类业务，所述低优先级业务包括eMBB类业务和mMTC类业务，所述需求总带宽通过下式表示：
C’=Wu+We+Wm，
其中，C’为所述需求总带宽，Wu为所述新业务接入后URLLC类业务的需求带宽，We为所述新业务接入后eMBB类业务的需求带宽，Wm为所述新业务接入后mMTC类业务的需求带宽。
19.如权利要求18所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，通过下式计算Wu：
Wu=
Figure 652082DEST_PATH_IMAGE022
，
其中，N u 为所述URLLC类业务包含的业务种类数，
Figure 150059DEST_PATH_IMAGE002
为所述URLLC类业务的第j种业务的数量，
Figure 656127DEST_PATH_IMAGE023
，为所述URLLC类业务中第j种业务的需求带宽，
Figure 810028DEST_PATH_IMAGE004
为URLLC类业务中第j种业务在[0,t)时间内到达的数据总量，
Figure 692533DEST_PATH_IMAGE005
为URLLC类业务中第j种业务的QoS指数。
20.如权利要求19所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，通过下式得到
Figure 231968DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 908937DEST_PATH_IMAGE007
，
其中，
Figure 346871DEST_PATH_IMAGE008
为URLLC类业务中第j种业务违反时延约束的概率阈值，
Figure 970751DEST_PATH_IMAGE009
为URLLC类业务中第j种业务的平均到达速率，
Figure 177741DEST_PATH_IMAGE010
为URLLC类业务中第j种业务无线部分的时延约束。
21.如权利要求20所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，通过下式得到
Figure 291191DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 904837DEST_PATH_IMAGE012
，
其中，
Figure 129145DEST_PATH_IMAGE013
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧的端到端时延约束，
Figure 393904DEST_PATH_IMAGE014
为URLLC类业务中第j种业务的TSN数据帧在网桥中经历的时延。
22.如权利要求21所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，通过下式得到
Figure 678255DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 825202DEST_PATH_IMAGE015
，
其中，
Figure 40152DEST_PATH_IMAGE016
为URLLC类业务中第j种业务的数据包在所述无线网络的TSN转换器中停留的时间，
Figure 221734DEST_PATH_IMAGE017
为URLLC类业务中第j种业务取决于调度策略等的与帧长度无关的时延，
Figure 676987DEST_PATH_IMAGE018
为URLLC类业务中第j种业务由帧长度决定的时延。
23.如权利要求22所述的无线时间敏感网络系统的带宽配置装置，其特征在于，
对于具备无线传输能力的TSN设备，
Figure 514493DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 80603DEST_PATH_IMAGE020
为URLLC类业务中第j种业务的帧长度，R B 为用于传输数据的有线链路的比特率；
对于不具备无线传输能力的TSN设备，所述TSN设备通过无线网关连接到所述无线网络，
Figure 802178DEST_PATH_IMAGE021
。
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