TW202247638A - 時間敏感網路配置方法、裝置及計算機可讀存儲介質 - Google Patents

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Abstract

一種時間敏感網路配置方法，包括：定時抓取網路封包，提取參數；將該參數提交至分散式學習模型，該分散式學習模型根據該參數匹配應用，並獲取該應用的網路需求；將獲取到的網路需求通過訊息隊列遙測傳輸協定上傳至集中網路配置(centralized network configuration, CNC)，通過CNC計算網路需求的配置；接收CNC計算的配置，並將該配置下發到TSN交換機，以使TSN交換機根據配置動態更新網路配置。本發明還提供一種裝置及電腦可讀存儲介質。本發明能夠通過分散式學習模型，自動計算出新型應用的參考需求，減少了使用者對網路需求參數的輸入，提高了TSN 網路的即時性和高確定性。

Description

時間敏感網路配置方法、裝置及計算機可讀存儲介質
本發明涉及時間敏感網路配置技術，尤其是涉及一種時間敏感網路配置方法、裝置及計算機可讀存儲介質。
時間敏感網路(Time Sensitive Networking, TSN)是一種能使乙太網具有即時性和確定性的一組乙太網新標準，提供即時控制並傳達所有標準IT資料，從而為控制、測量、配置、UI和文件交換基礎架構的融合提供動力。對於TSN而言，在時鐘同步、調度策略之後，就必須考慮網路配置的問題。IEEE802.1Qcc 用於為TSN進行基礎設施和交換終端節點進行隨插即用能力的配置。採用集中配置模式，由1或多個集中使用者配置(Centralized User Configuration, CUC)和1個集中網路配置(Centralized Network Configuration, CNC)構成。CUC制定用戶週期性時間相關的需求並傳輸過程資料到CNC，CNC計算TSN配置以滿足需求。
CUC配置比較繁瑣，需要使用者根據TSN應用提供使用者需求，其需求參數包括資料傳輸間隔、開始傳輸時間、傳輸網路封包數、網路封包大小、網路冗餘需求和最大延時等。需要 TSN 網路配置管理者非常熟悉TSN協議及TSN相關應用。對於不熟悉TSN協議和TSN應用的使用者很難配置這些參數。
鑒於以上內容，有必要提供一種時間敏感網路配置方法、裝置及計算機可讀存儲介質，能夠自動獲取使用者網路需求演算法，自動計算出新型應用的參考需求，減少了使用者對網路需求參數的輸入，提高了用戶體驗。
本發明實施例提供了一種時間敏感網路配置方法，所述方法包括：定時抓取網路封包，提取參數；將所述參數提交至分散式學習模型，所述分散式學習模型根據所述參數匹配應用，並獲取該應用的網路需求；將獲取到的網路需求通過消息傳輸協定上傳至集中網路配置CNC，通過CNC計算所述網路需求的配置；接收所述CNC計算的配置，並將所述配置下發到TSN交換機，以使所述TSN交換機根據所述配置動態更新網路配置。
可選地，所述通過CNC計算所述網路需求的配置，包括：所述CNC根據TSN網路通訊協定，計算出預留頻寬或者門控列表。
可選地，所述將所述配置下發到TSN交換機，包括：通過閘道協定將所述配置下發到TSN交換機。
可選地，所述定時抓取網路封包，提取參數，包括：定時抓取本機發送的網路封包，判斷所述網路封包是否有虛擬區域網路標籤(VLAN Tag)；當所述網路封包有Vlan Tag時，至少提取乙太網路類型(Ethernet type)、發包時間、封包大小、源IP位址、目的IP位址，並封裝成特定資料交換格式的消息。
可選地，所述定時抓取本機發送的網路封包，包括：判斷所述網路封包的源MAC位址是否等於本機MAC地址；所述網路封包的源MAC位址等於本機MAC位址，則所述網路封包為本機發送的網路封包；否則，所述網路封包不為本機發送的網路封包。
可選地，所述裝置還包括資料庫，所述資料庫用於儲存當前各類應用的網路需求，所述方法還包括：區分所述應用的類型，所述應用的類型包括TSN應用和非TSN應用；當所述應用為典型TSN應用時，將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後，直接下發至CNC。
可選地，所述方法還包括：當所述應用為非典型TSN應用時，將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後下發至CNC；且將計算得到的網路需求進行相鄰裝置的資料庫同步。
可選地，所述方法還包括：接收所述相鄰裝置發送的目標類型的應用的需求後，判斷本機是否有該目標類型的應用在運行；當存在該目標類型的應用在運行，不更新網路需求，以本機計算的網路需求為准；當不存在該目標類型的應用在運行，更新所述網路需求至所述資料庫。
本發明實施例還提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程式，所述計算機程式被處理器執行時實現如上所述的TSN網路配置方法的步驟。
相較于現有技術，所述TSN網路配置方法、裝置及計算機可讀存儲介質，能夠自動獲取使用者網路需求演算法，通過分散式學習模型，能計算出新型應用的網路需求，減少了使用者對網路需求參數的輸入，提高了用戶體驗，滿足新型應用的傳輸性能要求，提高了網路需求參數的精准度，提高了TSN 網路的即時性和高確定性。
參閱圖1所示，是本發明實施方式之裝置1較佳實施例的運行環境圖。裝置1包括運行的時間敏感網路(Time Sensitive Networking, TSN)配置系統10。裝置1中還包括記憶體20和處理器30等。
其中，所述記憶體20至少包括一種類型的可讀存儲介質，所述可讀存儲介質包括快閃記憶體、硬碟、多媒體卡、卡型記憶體（例如，SD或DX記憶體等）、隨機訪問記憶體（RAM）、靜態隨機訪問記憶體（SRAM）、唯讀記憶體（ROM）、電可擦除可程式設計唯讀記憶體（EEPROM）、可程式設計唯讀記憶體（PROM）、磁性記憶體、磁片、光碟等。所述處理器30可以是中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器、微處理器、或其他資料處理晶片等。
參閱圖2所示，是本發明TSN網路配置系統10較佳實施例的程式模組圖。
所述TSN網路配置系統10包括提取模組101、獲取模組102、計算模組103及配置模組104。所述模組被配置成由一個或多個處理器（本實施例為一個處理器30）執行，以完成本發明。本發明所稱的模組是完成一特定指令的計算機程式段。記憶體20用於存儲TSN網路配置系統10的程式碼等資料。所述處理器30用於執行所述記憶體20中存儲的程式碼。
提取模組101，用於定時抓取網路封包，提取參數。
具體地，提取模組101，定時抓取本機發送的網路封包，判斷所述網路封包是否有虛擬區域網路標籤(Vlan Tag)；當所述網路封包有Vlan Tag時，提取乙太網路類型(Ethernet type)、發包時間、封包大小、源IP位址、目的IP位址等參數，並封裝成特定資料交換格式的消息，如JSON格式。
時間敏感網路(Time Sensitive Networking, TSN) 的應用類型分為典型的TSN應用和新型的TSN應用。本實施例中，提取模組101根據網路封包的Vlan Tag判斷所述應用為TSN應用和非TSN應用。本實施例中，所述參數包括Ethernet type、發包時間、封包大小、源IP位址、目的IP位址等參數。
本實施例中，提取模組101還用於通過以下方式判斷所述網路封包是否為本機發送的網路封包：提取模組101判斷所述網路封包的源MAC位址是否等於本機MAC地址；當所述網路封包的源MAC位址等於本機MAC位址時，提取模組101則判斷所述網路封包為本機發送的網路封包；否則，提取模組101則判斷所述網路封包不是本機發送的網路封包，則不用抓取。
獲取模組102，用於將所述參數提交至分散式學習模型，所述分散式學習模型根據所述參數匹配應用，並獲取該應用的網路需求。
計算模組103，用於將獲取到的網路需求通過消息傳輸協定，如訊息佇列遙測傳輸協議(Message Queuing Telemetry Transport, MQTT)，上傳至集中網路配置(Centralized Network Configuration, CNC)，通過CNC計算所述網路需求的配置。
本實施例中，所述CNC根據時間敏感網路通訊協定，如802.1Qav、802.1Qbv協議，計算出預留頻寬以及門控列表。
配置模組104，用於接收CNC計算的配置，並將所述配置下發到TSN交換機，以使TSN交換機根據所述配置動態更新網路配置。
具體地，CNC計算的配置包括但不限於：預留頻寬或者門控列表。配置模組104接收CNC計算的預留頻寬或者門控列表，然後下發至TSN交換機，以使TSN交換機根據所述配置動態更新網路配置。例如，TSN交換機根據配置模組104發送的所述預留頻寬或者門控列表，對特定網口進行配置，以滿足應用的傳輸頻寬。
通過動態更新網路配置，避免應用傳輸需求增長時，預留頻寬過低，造成丟包；避免應用傳輸需求降低時，仍然佔用固定頻寬，造成網路資源浪費。
本實施例中，配置模組104通過閘道協定，例如，NETCONFIG/YANG或者SNMP等協定，將配置下發到TSN交換機。
進一步地，所述裝置1還包括資料庫，所述資料庫用於儲存當前各類應用的網路需求。本實施例中，對於典型的TSN應用(如EtherCAT over TSN和OPC UA over TSN)，早期已有大量使用，會有較為準確的配置參考預設值。對於新型的TSN應用，本實施例中通過不斷的抓包分析，對大量的樣本進行統計，逐漸新增和更新資料庫中的網路需求，且利用相鄰設備的資料庫同步，可以交流新型應用的參考需求，使得網路需求更加準確和普適。
提取模組101，還用於判斷所述應用為典型TSN應用還是非典型TSN應用。
當所述提取模組101判斷應用為典型TSN應用時，所述配置模組104還用於將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後，直接下發至CNC。
本實施例中，如果是典型TSN應用的網路需求更新，不需要同相鄰設備的資料庫同步，因為各資料庫中已有較為準確的參考預設值。
當所述提取模組101判斷應用為非典型TSN應用時，所述配置模組104還用於將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後下發至CNC，且將計算得到的網路需求進行相鄰裝置的資料庫同步。
如果是新型TSN應用的需求參考更新，需要進行相鄰裝置的資料庫同步，這樣可以統計出較為適合多台裝置同類型的新型TSN應用的網路需求；當統計樣本足夠多後，新型TSN應用也可以轉變為典型TSN應用，而各資料庫同步生成的網路需求也便可以成為較為準確的參考預設值了。
所述配置模組104還用於：
接收相鄰裝置發送的目標類型的應用的網路需求後，判斷本機是否有該目標類型的應用在運行；當存在該目標類型的應用在運行，不更新網路需求，以本機計算的網路需求為准；當不存在該目標類型的應用在運行，更新相鄰裝置發送的網路需求至所述資料庫。
當裝置1接收到相鄰裝置的資料庫更新消息時，需要判斷更新的應用類型是否有在本機運行，如果有則不更新，以免網路需求變化影響到本機運行的應用的封包發送；如果沒有，則可以進行更新。
本實施例中，能夠自動獲取使用者網路需求演算法，通過分散式學習模型，能計算出新型應用的網路需求，減少了使用者對網路需求參數的輸入，提高了用戶體驗，滿足新型應用的傳輸性能要求，提高了網路需求參數的精准度，提高了TSN 網路的即時性和高確定性。
參閱圖3所示，是本發明較佳實施例之網路配置方法的流程圖。所述網路配置方法應用於裝置1，可通過所述處理器30執行圖2所示的模組101~104而實現。
步驟S300，定時抓取網路封包，提取參數。
具體地，如圖4所示，所述步驟S300還包括步驟：
步驟S3000，虛擬區域網路標籤(Vlan Tag)；當所述網路封包有Vlan Tag時，提取乙太網路類型(Ethernet type)、發包時間、封包大小、源IP位址、目的IP位址等參數，並封裝成特定資料交換格式的消息，如JSON格式。
時間敏感網路(Time Sensitive Networking, TSN) 的應用類型分為典型的TSN應用和新型的TSN應用。本實施例中，裝置1根據網路封包的Vlan Tag判斷所述應用為TSN應用和非TSN應用。本實施例中，所述參數包括Ethernet type、發包時間、封包大小、源IP位址、目的IP位址等參數。
本實施例中，通過以下方式判斷所述網路封包是否為本機發送的網路封包：判斷所述網路封包的源MAC位址是否等於本機MAC地址；當所述網路封包的源MAC位址等於本機MAC位址時，則所述網路封包為本機發送的網路封包；否則，所述網路封包不是本機發送的網路封包，則不用抓取。
步驟S302，將所述參數提交至分散式學習模型，所述分散式學習模型根據所述參數匹配應用，並獲取該應用的網路需求。
步驟S304，將獲取到的網路需求通過消息傳輸協定上傳至集中網路配置(Centralized Network Configuration, CNC)，通過CNC計算所述網路需求的配置。
例如，可以根據訊息佇列遙測傳輸協定(Message Queuing Telemetry Transport, MQTT) 上傳至CNC。本實施例中，所述CNC根據時間敏感網路通訊協定，如802.1Qav、802.1Qbv協議，計算出預留頻寬以及門控列表。
步驟S306，接收CNC計算的配置，並將所述配置下發到TSN交換機，以使TSN交換機根據所述配置動態更新網路配置。
具體地，接收CNC計算的配置包括但不限於：預留頻寬或者門控列表。裝置1接收CNC計算的預留頻寬或者門控列表，然後下發至TSN交換機，以使TSN交換機根據所述配置動態更新網路配置。例如，TSN交換機根據所述預留頻寬或者門控列表，對特定網口進行配置，以滿足應用的傳輸頻寬。
通過動態更新網路配置，避免應用傳輸需求增長時，預留頻寬過低，造成丟包；避免應用傳輸需求降低時，仍然佔用固定頻寬，造成網路資源浪費。
本實施例中，裝置1通過閘道協定，例如，NETCONFIG/YANG或者SNMP等協定，將配置下發到TSN交換機。
進一步地，所述裝置1還包括資料庫，所述資料庫用於儲存當前各類應用的網路需求。本實施例中，對於典型的TSN應用(如EtherCAT over TSN和OPC UA over TSN)，早期已有大量使用，會有較為準確的配置參考預設值。對於新型的TSN應用，本實施例中通過不斷的抓包分析，對大量的樣本進行統計，逐漸新增和更新資料庫中的網路需求，且利用相鄰設備的資料庫同步，可以交流新型應用的參考需求，使得網路需求更加準確和普適。
具體地，如圖5所示，圖5是本發明另一較佳實施例之TSN網路配置方法的流程圖，所述網路配置方法還包括：
步驟S500，判斷所述應用為典型TSN應用還是非典型TSN應用；當所述應用為典型TSN應用時，執行步驟S502，當所述應用為非典型TSN應用時，執行步驟S504。
S502，將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後，直接下發至CNC。
本實施例中，如果是典型TSN應用的網路需求更新，不需要同相鄰裝置的資料庫同步，因為各資料庫中已有較為準確的參考預設值。
S504，將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後下發至CNC，且將計算得到的網路需求進行相鄰裝置的資料庫同步。
如果是新型TSN應用的網路需求更新，需要進行相鄰裝置的資料庫同步，這樣可以統計出較為適合多台設備同類型的新型TSN應用的網路需求；當統計樣本足夠多後，新型TSN應用也可以轉變為典型TSN應用，而各資料庫同步生成的網路需求也便可以成為較為準確的參考預設值了。
進一步地，如圖6所示，圖5是本發明另一較佳實施例之TSN網路配置方法的流程圖，所述網路配置方法還包括：
S600，接收相鄰裝置發送的目標類型的應用的網路需求後，判斷本機是否有該目標類型的應用在運行；
S602，當存在該目標類型的應用在運行，不更新網路需求，以本機計算的網路需求為准；
S604，當不存在該目標類型的應用在運行，更新相鄰裝置發送的網路需求至所述資料庫。
當設備接收到相鄰裝置的資料庫更新消息時，需要判斷更新的應用類型是否有在本機運行，如果有則不更新，以免網路需求變化影響到本機運行的應用發包；如果沒有，則可以進行更新。
通過將上述方法應用於上述裝置，能夠自動獲取使用者網路需求演算法，通過分散式學習模型，能計算出新型應用的網路需求，減少了使用者對網路需求參數的輸入，提高了用戶體驗，滿足新型應用的傳輸性能要求，提高了網路需求參數的精准度，提高了TSN 網路的即時性和高確定性。
值得注意的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
10:裝置 10:TSN網路配置系統 20:記憶體 30:處理器 101:提取模組 102:獲取模組 103:計算模組 104:配置模組 S300~S306:步驟 S3000~S3002:步驟 S500~S504:步驟 S600~S604:步驟
圖1為本發明較佳實施例之裝置的運行環境圖。 圖2為本發明路由器的時間敏感網路配置系統較佳實施例的程式模組圖。 圖3為本發明較佳實施例之時間敏感網路配置方法的流程圖。 圖4為本發明較佳實施例之步驟S300的子步驟的流程圖。 圖5為本發明另一較佳實施例之時間敏感網路配置方法的流程圖。 圖6為本發明另一較佳實施例之時間敏感網路配置方法的流程圖。
無
S300~S306:步驟

Claims (10)

  1. 一種時間敏感網路配置方法，應用於裝置，其中，所述方法包括: 定時抓取網路封包，提取參數； 將所述參數提交至分散式學習模型，所述分散式學習模型根據所述參數匹配應用，並獲取該應用的網路需求； 將獲取到的網路需求通過消息傳輸協定上傳至集中網路配置(Centralized Network Configuration, CNC)，通過所述CNC計算所述網路需求的配置； 接收所述CNC計算的配置，並將所述配置下發到時間敏感網路(Time Sensitive Networking, TSN)交換機，以使所述TSN交換機根據所述配置動態更新網路配置。
  2. 如請求項1所述的時間敏感網路配置方法，其中，所述通過CNC計算所述網路需求的配置，包括： 所述CNC根據TSN網路通訊協定協定，計算出預留頻寬及門控列表。
  3. 如請求項1所述的時間敏感網路配置方法，其中，所述將所述配置下發到TSN交換機，包括： 通過閘道協定將所述配置下發到所述TSN交換機。
  4. 如請求項1所述的時間敏感網路配置方法，其中，所述定時抓取網路封包，提取參數，包括： 定時抓取本機發送的網路封包，判斷所述網路封包是否有虛擬區域網路標籤(Vlan Tag)； 當所述網路封包有Vlan Tag時，至少提取乙太網路類型(Ethernet type)、發包時間、封包大小、源IP位址、目的IP位址，並封裝成特定資料交換格式的消息。
  5. 如請求項4所述的時間敏感網路配置方法，其中，所述定時抓取本機發送的網路封包，包括： 判斷所述網路封包的源MAC位址是否等於本機MAC地址，其中， 當所述網路封包的源MAC位址等於本機MAC位址時，判斷所述網路封包為本機發送的網路封包； 否則，判斷所述網路封包不為本機發送的網路封包。
  6. 如請求項1所述的時間敏感網路配置方法，其中，所述裝置還包括資料庫，所述資料庫用於儲存當前各類應用的網路需求，所述方法還包括： 區分所述應用的類型，所述應用的類型包括典型時間敏感網路(Time Sensitive Networking, TSN)TSN應用和非典型TSN應用； 當判斷所述應用為典型TSN應用時，將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後，直接下發至CNC。
  7. 如請求項6所述的時間敏感網路配置方法，其中，所述方法還包括： 當判斷所述應用為非典型TSN應用時，將計算得到的網路需求更新到所述資料庫後下發至CNC； 且將計算得到的網路需求進行相鄰裝置的資料庫同步。
  8. 如請求項7所述的時間敏感網路配置方法，其中，所述方法還包括： 接收所述相鄰裝置發送的目標類型的應用的需求後，判斷本機是否有該目標類型的應用在運行； 當判斷存在該目標類型的應用在運行，不更新網路需求，以本機計算的網路需求為准； 當判斷不存在該目標類型的應用在運行，更新所述相鄰裝置發送的網路需求至所述資料庫。
  9. 一種裝置，其中，所述裝置包括記憶體、處理器及存儲在所述記憶體上並可在所述處理器上運行的時間敏感網路配置程式，所述時間敏感網路配置程式被所述處理器執行時實現如請求項1至8中任一項所述的時間敏感網路配置方法的步驟。
  10. 一種計算機可讀存儲介質，其中，所述計算機可讀存儲介質上存儲有計算機程式，所述計算機程式被處理器執行時實現如請求項1至8中任一項所述的時間敏感網路配置方法的步驟。
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