CN115150334B - 基于时间敏感网络的数据传输方法、装置及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时间敏感网络的数据传输方法、装置及通信设备，基于时间敏感网络的数据传输方法包括：对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据，根据预先确定的流量过滤条件对每个类别的数据进行过滤，配置每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略，根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。根据本发明的基于时间敏感网络的数据传输方法、装置及通信设备，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

Description

基于时间敏感网络的数据传输方法、装置及通信设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于时间敏感网络的数据传输方法、装置及通信设备。

背景技术

随着物联网、5G、工业互联网等新一代信息通信技术的发展以及传统行业升级步伐的加快，物物互联的通信需求也随之增加，各个应用场景对低时延、低抖动和高可靠性的需求也越来越严格。传统以太网已经不能满足越来越多的数据和广泛分布的网络需求，时间敏感网络 (Time Sensitive Networking，TSN）技术应运而生。时间敏感网络以传统以太网为网络基础，通过时钟同步、数据调度、网络配置等机制，提供数据传输能力。但是，相关技术中的时间敏感网络无法保证数据传输的确定性。

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基于时间敏感网络的数据传输方法，该方法能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

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通信设备。

本发明的第四个目的在于提出一种基于时间敏感网络的数据传输装置。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于时间敏感网络的数据传输方法，所述方法包括：对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据；根据预先确定的流量过滤条件对所述每个类别的数据进行过滤；配置所述每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略；根据所述门控列表和所述流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

根据本发明实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

在本发明的一些实施例中，对所述原始数据进行识别分类处理的方式包括缺省识别方式、基于SMAC+VLAN识别方式、基于DMAC+VLAN识别方式、基于IP识别方式、自定义识别方式中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述流量过滤条件包括黑名单过滤条件、最大传输单元过滤条件、访问控制列表过滤条件、队列最大传输单元过滤条件中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述根据预先确定的流量过滤条件对所述每个类别的数据进行过滤，包括：在所述每个类别的数据的MAC地址与预设黑名单中的MAC地址匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；在所述每个类别的数据的长度超过最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；在所述每个类别的数据的参数与预设访问控制列表中的参数匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；在所述每个类别的数据的长度超过队列最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据。

在本发明的一些实施例中，所述门控列表包括时间片、门控状态、开门时间和内部优先级。

在本发明的一些实施例中，根据所述门控列表对过滤后的相应类别数据进行传输控制，包括：周期轮询触发信号，并在所述触发信号有效时，根据所述时间片、所述门控状态、所述开门时间、所述内部优先级对所述过滤后的相应类别数据进行传输控制。

在本发明的一些实施例中，所述门控列表还包括丢弃标志和更新优先级。

在本发明的一些实施例中，根据所述门控列表对过滤后的相应类别数据进行传输控制，还包括：在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第一标志时，丢弃当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据；在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第二标志时，缓存所述当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据，并根据所述更新优先级对缓存的剩余数据进行传输控制。

在本发明的一些实施例中，所述流量监管策略包括多级限速机制，根据所述流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，包括：基于传输端口对每个类别的数据进行一级限速，并基于VLAN对一级限速中的每个类别的数据进行二级限速，以及基于优先级对二级限速中的每个类别的数据进行三级限速。

在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：对数据传输过程中被丢弃的数据和被转发的数据进行统计。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于时间敏感网络的数据传输程序，该基于时间敏感网络的数据传输程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的基于时间敏感网络的数据传输方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种通信设备，所述通信设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于时间敏感网络的数据传输程序，所述处理器执行所述基于时间敏感网络的数据传输程序时，实现上述任一实施例所述的基于时间敏感网络的数据传输方法。

根据本发明实施例的通信设备，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种基于时间敏感网络的数据传输装置，所述数据传输装置包括：识别分类模块，用于对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据；过滤模块，用于根据预先确定的流量过滤条件对所述每个类别的数据进行过滤；配置模块，用于配置所述每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略；控制模块，用于根据所述门控列表和所述流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

根据本发明实施例的基于时间敏感网络的数据传输装置，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

在本发明的一些实施例中，对所述原始数据进行识别分类处理的方式包括缺省识别方式、基于SMAC+VLAN识别方式、基于DMAC+VLAN识别方式、基于IP识别方式、自定义识别方式中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述流量过滤条件包括黑名单过滤条件、最大传输单元过滤条件、访问控制列表过滤条件、队列最大传输单元过滤条件中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述过滤模块包括：第一过滤单元，用于在所述每个类别的数据的MAC地址与预设黑名单中的MAC地址匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；第二过滤单元，用于在所述每个类别的数据的长度超过最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；第三过滤单元，用于在所述每个类别的数据的参数与预设访问控制列表中的参数匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；第四过滤单元，用于在所述每个类别的数据的长度超过队列最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据。

在本发明的一些实施例中，所述门控列表包括时间片、门控状态、开门时间和内部优先级。

在本发明的一些实施例中，所述控制模块还用于周期轮询触发信号，并在所述触发信号有效时，根据所述时间片、所述门控状态、所述开门时间、所述内部优先级对所述过滤后的相应类别数据进行传输控制。

在本发明的一些实施例中，所述门控列表还包括丢弃标志和更新优先级。

在本发明的一些实施例中，所述控制模块还用于在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第一标志时，丢弃当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据，及用于在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第二标志时，缓存所述当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据，并根据所述更新优先级对缓存的剩余数据进行传输控制。

在本发明的一些实施例中，所述流量监管策略包括多级限速机制，所述控制模块还用于基于传输端口对每个类别的数据进行一级限速，并基于VLAN对一级限速中的每个类别的数据进行二级限速，以及基于优先级对二级限速中的每个类别的数据进行三级限速。

在本发明的一些实施例中，所述装置还包括：统计模块，用于对数据传输过程中被丢弃的数据和被转发的数据进行统计。

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

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法的流程示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法的流程示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法的流程示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法的流程示意图；

图5是根据本发明一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法的场景示意图；

图6是根据本发明另一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法的场景示意图；

图7是根据本发明另一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法的场景示意图；

图8是根据本发明另一个实施例的通信设备的结构框图；

图9是根据本发明一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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。

为清楚说明本发明实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法、装置及通信设备，下面结合图1所示的基于时间敏感网络的数据传输方法的流程示意图进行描述。如图1所示，本发明实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法包括以下步骤：

S11：对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据；

S13：根据预先确定的流量过滤条件对每个类别的数据进行过滤；

S15：配置每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略；

S17：根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

根据本发明实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

具体地，原始数据可以理解为报文。识别分类处理能够对原始数据进行分类，同时对原始数据进行优先级映射再生。经过识别分类处理之后的数据可包括流Id（StreamId）、门Id（GateId）和优先级（Priority）。经过识别分类处理之后的一个类别的数据可以统称为一个业务流。

通过流量过滤能够过滤掉非法或者不允许进入设备的数据。

在一个例子中，请结合图2，首先对进入端口的数据进行识别分类处理（Classify），然后根据流量过滤条件进行数据过滤（Stream Filter），最后结合时间敏感网络中的门控状态（Stream Gate）和流量监管策略（Stream Meter），决定数据是否进入出端口调度。

需要指出的是，在某些实施例中，先根据流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，再根据门控列表对流量监管策略转发的数据进行传输控制；在某些实施例中，先根据门控列表对过滤后的相应类别数据进行传输控制，再根据流量监管策略对门控列表转发的数据进行传输控制；在某些实施例中，先根据流量监管策略中的部分监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，再根据门控列表对流量监控策略中部分监管策略转发的数据进行传输控制，最后根据流量监管策略中的剩余监管策略对门控列表转发的数据进行传输控制，在此不作限定。

在本发明的一些实施例中，对原始数据进行识别分类处理的方式包括缺省识别方式、基于SMAC+VLAN识别方式、基于DMAC+VLAN识别方式、基于IP识别方式、自定义识别方式中的一种或多种。

如此，通过上述识别方式识别原始数据，从而便于对原始数据进行分类。

可以理解，具有预设特征的原始数据，能够通过识别分类处理进行分类；不具有预设特征的原始数据，可以认为该原始数据是缺省的，进而能够通过缺省识别能够为该原始数据配置预设特征的参数值。

基于SMAC+VLAN识别方式能够将不同原始数据按照SMAC地址和VLAN地址进行分类。基于DMAC+VLAN识别方式能够将不同原始数据按照DMAC地址和VLAN地址进行分类。基于IP识别方式能够将不同原始数据按照IP地址进行分类。自定义识别方式可由用户自行设置，从而满足不同用户的个性化需求。

在本发明的一些实施例中，流量过滤条件包括黑名单过滤条件、最大传输单元（SDU）过滤条件、访问控制列表过滤条件、队列最大传输单元（SDU）过滤条件中的一种或多种。

如此，能够通过多种过滤条件对不同类别的数据进行过滤，保证网络的安全性。

可以理解，当输入TSN网络的数据不符合要求时，不仅会影响关键数据传输，还可能危害网络中设备的安全，通过上述流量过滤条件对TSN网络中接收到的数据逐流进行流量过滤和流量监管，达到流量过滤和流量监管的目的，避免导致端点或者网桥上的软件发生错误，有利于抵御设备的攻击。

具体地，黑名单过滤条件，可以理解为针对已知的异常数据设置的过滤条件，针对已知的异常数据，可以通过黑名单设置，有效阻止已知的异常数据进入，节省硬件ACL资源。最大传输单元过滤条件，可以理解为全局的、整体的、设备级的过滤条件；队列最大传输单元过滤条件，可以理解为在最大传输单元过滤条件的基础上更加细分、有针对性的过滤条件。通过最大传输单元过滤条件和队列最大传输单元过滤条件能够有效过滤未知的异常数据，从而防止未知的异常数据对设备造成不良影响。访问控制列表过滤条件可以理解为更加全面的过滤条件，采用访问控制列表能够对数据的多种特征进行匹配。

请参阅图3，在本发明的一些实施例中，步骤S13包括：

S131：在每个类别的数据的MAC地址与预设黑名单中的MAC地址匹配时，丢弃数据，否则转发数据；

S133：在每个类别的数据的长度超过最大传输单元阈值时，丢弃数据，否则转发数据；

S135：在每个类别的数据的参数与预设访问控制列表中的参数匹配时，丢弃数据，否则转发数据；

S137：在每个类别的数据的长度超过队列最大传输单元阈值时，丢弃数据，否则转发数据。

如此，通过四种过滤条件依次对数据进行过滤，保证网络的安全性，同时节省硬件ACL资源。可以理解，相关技术中的以太网流量过滤和流量监管，通常基于访问控制列表（Access Control Lists，ACL）实现，选择流量过滤条件为转发或丢弃，并且为符合每条ACL规则的业务量创建令牌桶实行流量监管，但是ACL只能针对已知数据特征的情况下配置，对网络上的未知数据，无法知道数据属性，无法具体应用ACL，而只采用ACL对已知流量过滤会大量占用ACL资源。

具体地，预设黑名单可以通过芯片硬件MAC表项设置，MAC地址可包括DMAC地址（目的MAC地址）或SMAC地址（源MAC地址），在根据黑名单过滤条件对每个类别的数据进行过滤时，若一个类别中的某个数据的DMAC地址或SMAC地址与预设黑名单中对应的MAC地址相同，则将该数据丢弃；若一个类别中的某个数据的DMAC地址或SMAC地址与预设黑名单中所有MAC地址均不相同，则将该数据转发至下一级进行处理。

最大传输单元阈值可以预先设置，在根据最大SDU过滤条件对每个类别的数据进行过滤时，若一个类别中的某个数据的长度小于等于最大传输单元阈值，则将该数据转发至下一级进行处理；若一个类别中的某个数据的长度大于最大传输单元阈值，则将该数据丢弃。

预设访问控制列表可包括多种预设参数，在根据ACL过滤条件对每个类别的数据进行过滤时，若一个类别中的某个数据的参数与预设访问控制列表中的参数匹配，则将该数据丢弃，否则将该数据转发至下一级进行处理。

当数据进入出端口队列时，需要进行出端口队列长度检查，因此，在根据队列最大SDU过滤条件对每个类别的数据进行过滤时，若某个数据的长度小于等于其对应的队列最大传输单元阈值，则将该数据转发至下一级进行处理；若某个数据的长度大于其对应的队列最大传输单元阈值，则将该数据丢弃。

在本发明的一些实施例中，门控列表包括时间片、门控状态、开门时间和内部优先级。

在本发明的一些实施例中，根据门控列表对过滤后的相应类别数据进行传输控制，包括：周期轮询触发信号，并在触发信号有效时，根据时间片、门控状态、开门时间、内部优先级对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

如此，通过门控列表控制数据的发送，隔离不同的数据的限速和传输，提高数据传输的确定性，同时有效保证数据周期性传送不受其它数据影响。

具体地，在使用时间敏感网络时，可先通过IEEE802.1AS协议让全网的时间实现同步，并且通过IEEE802.1Qcc协议在配置业务时保证全网设备触发信号的切换是在同一时刻的，根据配置的门控列表，在门控状态为开启时，数据可以正常进入队列转发，在门控状态为关闭时，数据无法进行传输。

请一并结合表1和图4，其中，表1为本发明的一个实施例中的门控列表。在一个例子中，通过周期轮询触发信号，确定是否执行门控列表对应的调度。在触发信号有效时，获取门控列表中第一时间片T0，并启动定时器，以及获取门控列表中第一时间片T0对应的表项（门控状态OCCCCCCC、开门时间100us和内部优先级7），根据该门控状态对内部优先级7对应的数据进行数据传输，当定时器的时间达到100us时，获取门控列表中第二时间片T1，并启动定时器，以及获取门控列表中第一时间片T1对应的表项（门控状态COCCCCCC、开门时间150us和内部优先级6），根据该门控状态对内部优先级6对应的数据进行数据传输，当定时器的时间达到150us时，获取门控列表中第三时间片T2，...如此类推，直至根据门控列表长度确定执行完门控列表中所有时间片对应的表项，再次进入周期轮询触发信号步骤。可以理解，内部优先级对应的数据，即识别分类处理中确定的相同优先级对应的数据。

表1 门控列表

需要指出的是，在上述例子中，门开关可包括8个，分别为门开关K0、门开关K1、门开关K2、门开关K3、门开关K4、门开关K5、门开关K6、门开关K7。当门控状态中存在O标识时，表示门控状态为开启；当门控状态中不存在O标识时，表示门控状态为关闭。根据门控状态中O标识的所处位置和个数，可以确定能够开启的门开关和关闭的门开关，例如，门控状态OCCCCCCC可以理解为门开关K7开启、其余门开关（K0、K1、K2、K3、K4、K5、K6）关闭，门控状态COCCCCCC可以理解为门开关K6开启、其余门开关（K0、K1、K2、K3、K4、K5、K7）关闭，门控状态CCOCCCCC可以理解为门开关K5开启、其余门开关（K0、K1、K2、K3、K4、K6、K7）关闭，门控状态COOCCCCC可以理解为门开关K6和K5开启、其余门开关（K0、K1、K2、K3、K4、K7）关闭。进一步地，在上述例子中，内部优先级可包括8种，分别为内部优先级0、内部优先级1、内部优先级2、内部优先级3、内部优先级4、内部优先级5、内部优先级6、内部优先级7、内部优先级8。可以预先建立内部优先级与门开关的一一对应关系，这样当某一门开关开启时，能够传输对应内部优先级的数据。

在一个例子中，触发信号每间隔1000毫秒生成一次。

在某些实施例中，当未知的异常数据通过识别分类处理被划分为缺省数据时，关联缺省队列，可通过设置门控状态为关闭，使得数据被丢弃，从而通过门控列表机制，可以有效阻断未知数据的进入，不会占用设备的缓存，能够缓解设备拥塞的压力。

在本发明的一些实施例中，门控列表还包括丢弃标志和更新优先级。在本发明的一些实施例中，根据门控列表对过滤后的相应类别数据进行传输控制，还包括：在门控状态为关闭且丢弃标志为第一标志时，丢弃当前传输数据中在开门时间内未完成传输的剩余数据；在门控状态为关闭且丢弃标志为第二标志时，缓存当前传输数据中在开门时间内未完成传输的剩余数据，并根据更新优先级对缓存的剩余数据进行传输控制。

如此，在时间敏感网络中，通过扩展门控列表提高门控控制的灵活性，根据配置的门控列表，当门控状态为开启时，数据正常进入队列转发，当门控状态为关闭时，根据丢弃标志将数据丢弃或者更新数据的内部优先级。

具体地，第一标志可为1，第二标志可为0。当门控状态为关闭且丢弃标志为1时，丢弃当前传输数据中在开门时间内未完成传输的剩余数据，如此，不占用通信设备的缓存，可以理解，相关技术中IEEE802.1Qbv只有门控状态为开启时数据才被调度，当门控状态为关闭时，数据缓存在队列中等待调度，占用通信设备的缓存。当门控状态为关闭且丢弃标志为0时，缓存当前传输数据中在开门时间内未完成传输的剩余数据，并根据更新优先级对缓存的剩余数据进行传输控制。

在某些实施例中，当前传输数据中在开门时间内未完成传输的剩余数据的更新优先级低于该当前传输数据的内部优先级（如表2所示），这样既能保证其它高优先级数据的优先调度，又能保证重要数据不被遗漏，能够保证时间敏感数据的周期性数据传输，减少对其它数据的影响，提高带宽利用率，同时避免当前传输数据落在时间窗口之外导致有效数据丢失的问题。可以理解，仅根据门控状态来传输或者终止传输队列中的当前传输数据，可能存在当前传输数据在相应的开门时间内未完成传输，即当前传输数据中的剩余数据落在时间窗口之外的情况，此时若将当前传输数据中的剩余数据丢弃，可能导致有效数据的丢失。

表2 扩展后的门控列表

在本发明的一些实施例中，流量监管策略包括多级限速机制，根据流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，包括：基于传输端口对每个类别的数据进行一级限速，并基于VLAN对一级限速中的每个类别的数据进行二级限速，以及基于优先级对二级限速中的每个类别的数据进行三级限速。

如此，对已知的数据，可以通过层次化多级带宽限制，对网络各级数据进行精细约束，提供差异化服务，并结合门控列表的控制，保证周期性数据的传输，提高资源利用率。可以理解，相关技术中的以太网流量过滤和流量监管，通常基于ACL进行实现，选择流量过滤条件为转发或丢弃，并且为符合每条ACL规则的业务量创建令牌桶实行流量监管，当进行流量监管时面对业务流的速率小于承诺信息速率（Committed Information Rate，CIR），或者速率比较稳定、突发的速率较小时，令牌桶中容易会有大量的令牌积累，系统不会把剩余的令牌对应的带宽资源分配给其它的业务流量使用，这样会导致带宽资源的浪费，对网络拥塞的缓解不利，同时会增加其它业务流的传输延迟，降低网络的有效吞吐量。

具体地，在配置流量监管策略时，为各个类别的数据也即业务流配置CIR和承诺突发尺寸（Committed Burst Size，CBS），创建多级限速机制，以CIR为速率，向各级令牌桶中投放令牌，到达CBS后，溢出多出来的令牌，此时令牌数量不再增加，当令牌桶能够处理CBS比特的数据后，将消耗令牌桶中对应的令牌数量。

在一个例子中，请结合图5，原始数据经过识别分类处理分为业务流1、业务流2、业务流3和业务流4，首先业务流1和业务流2根据优先级创建三级限速，将业务流1、业务流2和业务流3混合创建基于VLAN的二级限速，最后将业务流1、业务流2、业务流3和业务流4复合创建基于传输端口的一级限速，其中，三级限速可采用队列整形（shaping）实现，二级限速可借助芯片的自带功能service meter功能实现，一级限速可以通过传输端口限速实现。此外，多级流量监管策略中的每一级限速策略均可单独执行。

需要指出的是，在某些实施例中，一级限速、二级限速和三级限速可以通过关联ACL并基于ACL规则实现。

在某些实施例中，可以对超速的业务流中的数据和符合限速条件的业务流中的数据分别进行染色，进而可以根据颜色丢弃或者转发相应的数据。

请结合图6，在本发明的一些实施例中，方法还包括：对数据传输过程中被丢弃的数据和被转发的数据进行统计。

如此，能够统计获得各级过滤、门控检查和流量监管中被丢弃的数据和被转发的数据的统计信息，进而用户可通过查看统计信息，对数据进行分析和问题定位。

在一个例子中，请结合图7，图7为数据从端口进入到出端口的识别分类、流量过滤和流量监管的示意。其中：

未知数据1可以理解为网络中未知的攻击数据。为了占用设备内存，未知数据1可能帧长比较大，进而在根据流量过滤条件进行过滤时，未知数据1会因为无法满足最大传输单元过滤条件而被丢弃。如此，避免未知的攻击数据进入通信设备占用设备缓存。

未知数据2可以理解为时间敏感网络中优先级较低的数据，对周期性数据传输有一定的要求，但同时仅根据帧长无法区分的异常数据。可以通过缺省识别方式，默认未知数据2的StreamId为0、GateId为0、Priority为0，此时虽然无法得知未知数据2的具体特征，但是可以通过队列最大传输单元过滤条件，筛除部分数据，同时可以通过设置门控列表的丢弃标志为0、门控状态为C，对未知数据2进行丢弃阻断，或者通过QueueMeter进行队列限流。

已知数据1可以理解为网络中已知SMAC或者DMAC的数据。已知数据1通常来自网络中固定通信设备，假设网络中间设备出现故障或者网络中出现环路，可以通过黑名单过滤条件增加网络设备黑名单的设置，使得命中该黑名单的数据丢弃，避免对通信设备造成攻击。

已知数据2可以理解为已知网络中数据业务属性，可以通过访问控制列表对需要过滤和监管的报文进行灵活匹配，进而到达FlowMeter模块，关联相应的令牌桶限速，从而有效控制带宽，提高服务质量。

已知数据3可以理解为时间敏感网络中已知优先级较高的数据，通常需要重点优先处理。因此，在识别分类处理时可以为已知数据3分配最高StreamId、GateId和Priority，并在调度周期内通过合理的开门时间，保证已知数据3周期性传输的确定性。同时为了避免全网在规划开门时间时，出现开门时间不合理的情况，导致重要数据的丢失，可以通过在门控关闭时运行未完成传输的剩余数据进入队列，同时调整未完成传输的剩余数据的优先级，在保证确定性周期传输同时不遗漏重要的报文。经过门控后，到达FlowMeter模块，可以经过令牌桶限速，也可以将令牌桶和已知数据2的令牌桶关联，达到多层限速的效果。

图7中带星的方框可以理解为开启流量统计功能，对满足条件被转发的数据和字节和不通过条件被丢弃的数据和字节分别进行统计，当流量过滤或流量监管出现故障时，方便用户检查。

需要指出的是，上述所提到的具体数值只为了作为例子详细说明本发明的实施，而不应理解为对本发明的限制。在其它例子或实施方式或实施例中，可根据本发明来选择其它数值，在此不作具体限定。

为了实现上述实施例，本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于时间敏感网络的数据传输程序，该基于时间敏感网络的数据传输程序被处理器执行时实现上述任一实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

例如，基于时间敏感网络的数据传输程序被处理器执行的情况下，实现以下基于时间敏感网络的数据传输方法的步骤：

S11：对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据；

S13：根据预先确定的流量过滤条件对每个类别的数据进行过滤；

S15：配置每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略；

S17：根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

需要指出的是，上述对基于时间敏感网络的数据传输方法的实施例和有益效果的解释说明，也适应本发明的计算机可读介质，为避免冗余，在此不作详细展开。

为了实现上述实施例，本发明实施例还提出了一种通信设备，图8是根据本发明一个实施例的通信设备的结构框图。如图8所示，该通信设备100包括存储器102、处理器104及存储在存储器102上并可在处理器104上运行的基于时间敏感网络的数据传输程序106，处理器104执行基于时间敏感网络的数据传输程序106时，能实现上述任一实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法。

根据本发明实施例的通信设备100，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

例如，基于时间敏感网络的数据传输程序106被处理器104执行的情况下，实现以下基于时间敏感网络的数据传输方法的步骤：

S11：对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据；

S13：根据预先确定的流量过滤条件对每个类别的数据进行过滤；

S15：配置每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略；

S17：根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

需要指出的是，上述对基于时间敏感网络的数据传输方法的实施例和有益效果的解释说明，也适应本发明的通信设备100，为避免冗余，在此不作详细展开。

为了实现上述实施例，本发明实施例还提出了一种基于时间敏感网络的数据传输装置，该基于时间敏感网络的数据传输装置可实现上述任一实施例的基于时间敏感网络的数据传输方法。图9是根据本发明一个实施例的基于时间敏感网络的数据传输装置的结构框图。如图9所示，本发明提出的基于时间敏感网络的数据传输装置300包括识别分类模块302、过滤模块304、配置模块306和控制模块308。识别分类模块302用于对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据。过滤模块304用于根据预先确定的流量过滤条件对每个类别的数据进行过滤。配置模块306用于配置每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略。控制模块308用于根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

根据本发明实施例的基于时间敏感网络的数据传输装置300，通过对接收到的原始数据进行识别分类处理，并将每个类别的数据设置不同的门控列表和流量监管策略，这样根据门控列表和流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，能够隔离并限速不同类别数据的传输，提高数据传输的确定性。

在本发明的一些实施例中，对原始数据进行识别分类处理的方式包括缺省识别方式、基于SMAC+VLAN识别方式、基于DMAC+VLAN识别方式、基于IP识别方式、自定义识别方式中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，流量过滤条件包括黑名单过滤条件、最大传输单元过滤条件、访问控制列表过滤条件、队列最大传输单元过滤条件中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，过滤模块304包括第一过滤单元、第二过滤单元、第三过滤单元和第四过滤单元。第一过滤单元用于在每个类别的数据的MAC地址与预设黑名单中的MAC地址匹配时，丢弃数据，否则转发数据。第二过滤单元用于在每个类别的数据的长度超过最大传输单元阈值时，丢弃数据，否则转发数据。第三过滤单元用于在每个类别的数据的参数与预设访问控制列表中的参数匹配时，丢弃数据，否则转发数据。第四过滤单元用于在每个类别的数据的长度超过队列最大传输单元阈值时，丢弃数据，否则转发数据。

在本发明的一些实施例中，门控列表包括时间片、门控状态、开门时间和内部优先级。在本发明的一些实施例中，控制模块308还用于周期轮询触发信号，并在触发信号有效时，根据时间片、门控状态、开门时间、内部优先级对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

在本发明的一些实施例中，门控列表还包括丢弃标志和更新优先级。在本发明的一些实施例中，控制模块308还用于在门控状态为关闭且丢弃标志为第一标志时，丢弃当前传输数据中在开门时间内未完成传输的剩余数据，及用于在门控状态为关闭且丢弃标志为第二标志时，缓存当前传输数据中在开门时间内未完成传输的剩余数据，并根据更新优先级对缓存的剩余数据进行传输控制。

在本发明的一些实施例中，流量监管策略包括多级限速机制，控制模块308还用于基于传输端口对每个类别的数据进行一级限速，并基于VLAN对一级限速中的每个类别的数据进行二级限速，以及基于优先级对二级限速中的每个类别的数据进行三级限速。

在本发明的一些实施例中，基于时间敏感网络的数据传输装置300还包括统计模块，统计模块用于对数据传输过程中被丢弃的数据和被转发的数据进行统计。

需要指出的是，上述对基于时间敏感网络的数据传输方法的实施例和有益效果的解释说明，也适应本发明的基于时间敏感网络的数据传输装置300，为避免冗余，在此不作详细展开。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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。

此外，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。

需要指出的是，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (18)

1.一种基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据；

根据预先确定的流量过滤条件对所述每个类别的数据进行过滤；所述流量过滤条件包括黑名单过滤条件、最大传输单元过滤条件、访问控制列表过滤条件、队列最大传输单元过滤条件中的一种或多种；所述根据预先确定的流量过滤条件对所述每个类别的数据进行过滤，包括：在所述每个类别的数据的MAC地址与预设黑名单中的MAC地址匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；在所述每个类别的数据的长度超过最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；在所述每个类别的数据的参数与预设访问控制列表中的参数匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；在所述每个类别的数据的长度超过队列最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；

配置所述每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略；

根据所述门控列表和所述流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

2.根据权利要求1所述的基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，对所述原始数据进行识别分类处理的方式包括缺省识别方式、基于源MAC地址+VLAN识别方式、基于目的MAC地址+VLAN识别方式、基于IP识别方式、自定义识别方式中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，所述门控列表包括时间片、门控状态、开门时间和内部优先级。

4.根据权利要求3所述的基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，根据所述门控列表对过滤后的相应类别数据进行传输控制，包括：

周期轮询触发信号，并在所述触发信号有效时，根据所述时间片、所述门控状态、所述开门时间、所述内部优先级对所述过滤后的相应类别数据进行传输控制。

5.根据权利要求3所述的基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，所述门控列表还包括丢弃标志和更新优先级。

6.根据权利要求5所述的基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，根据所述门控列表对过滤后的相应类别数据进行传输控制，还包括：

在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第一标志时，丢弃当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据；

在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第二标志时，缓存所述当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据，并根据所述更新优先级对缓存的剩余数据进行传输控制。

7.根据权利要求1所述的基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，所述流量监管策略包括多级限速机制，根据所述流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制，包括：

基于传输端口对每个类别的数据进行一级限速，并基于VLAN对一级限速中的每个类别的数据进行二级限速，以及基于优先级对二级限速中的每个类别的数据进行三级限速。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于时间敏感网络的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：

对数据传输过程中被丢弃的数据和被转发的数据进行统计。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有基于时间敏感网络的数据传输程序，该基于时间敏感网络的数据传输程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的基于时间敏感网络的数据传输方法。

10.一种通信设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于时间敏感网络的数据传输程序，所述处理器执行所述基于时间敏感网络的数据传输程序时，实现权利要求1-8中任一项所述的基于时间敏感网络的数据传输方法。

11.一种基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，包括：

识别分类模块，用于对接收到的原始数据进行识别分类处理，获得每个类别的数据；

过滤模块，用于根据预先确定的流量过滤条件对所述每个类别的数据进行过滤；所述流量过滤条件包括黑名单过滤条件、最大传输单元过滤条件、访问控制列表过滤条件、队列最大传输单元过滤条件中的一种或多种；所述过滤模块包括：第一过滤单元，用于在所述每个类别的数据的MAC地址与预设黑名单中的MAC地址匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；第二过滤单元，用于在所述每个类别的数据的长度超过最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；第三过滤单元，用于在所述每个类别的数据的参数与预设访问控制列表中的参数匹配时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；第四过滤单元，用于在所述每个类别的数据的长度超过队列最大传输单元阈值时，丢弃所述数据，否则转发所述数据；

配置模块，用于配置所述每个类别的数据对应的门控列表和流量监管策略；

控制模块，用于根据所述门控列表和所述流量监管策略对过滤后的相应类别数据进行传输控制。

12.根据权利要求11所述的基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，对所述原始数据进行识别分类处理的方式包括缺省识别方式、基于源MAC地址+VLAN识别方式、基于目的MAC地址+VLAN识别方式、基于IP识别方式、自定义识别方式中的一种或多种。

13.根据权利要求11所述的基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，所述门控列表包括时间片、门控状态、开门时间和内部优先级。

14.根据权利要求13所述的基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，所述控制模块还用于周期轮询触发信号，并在所述触发信号有效时，根据所述时间片、所述门控状态、所述开门时间、所述内部优先级对所述过滤后的相应类别数据进行传输控制。

15.根据权利要求13所述的基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，所述门控列表还包括丢弃标志和更新优先级。

16.根据权利要求15所述的基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，所述控制模块还用于在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第一标志时，丢弃当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据，及用于在所述门控状态为关闭且所述丢弃标志为第二标志时，缓存所述当前传输数据中在所述开门时间内未完成传输的剩余数据，并根据所述更新优先级对缓存的剩余数据进行传输控制。

17.根据权利要求11所述的基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，所述流量监管策略包括多级限速机制，所述控制模块还用于基于传输端口对每个类别的数据进行一级限速，并基于VLAN对一级限速中的每个类别的数据进行二级限速，以及基于优先级对二级限速中的每个类别的数据进行三级限速。

18.根据权利要求11-17中任一项所述的基于时间敏感网络的数据传输装置，其特征在于，所述装置还包括：

统计模块，用于对数据传输过程中被丢弃的数据和被转发的数据进行统计。

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