WO2022105534A1 - 一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法 - Google Patents

一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法 Download PDF

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WO2022105534A1
WO2022105534A1 PCT/CN2021/125647 CN2021125647W WO2022105534A1 WO 2022105534 A1 WO2022105534 A1 WO 2022105534A1 CN 2021125647 W CN2021125647 W CN 2021125647W WO 2022105534 A1 WO2022105534 A1 WO 2022105534A1
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network
target
node
time
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PCT/CN2021/125647
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汪漪
詹双平
黄勇
成剑
冯景斌
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鹏城实验室
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/16—Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1694—Allocation of channels in TDM/TDMA networks, e.g. distributed multiplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/70—Admission control; Resource allocation
    • H04L47/72—Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup
    • H04L47/724—Admission control; Resource allocation using reservation actions during connection setup at intermediate nodes, e.g. resource reservation protocol [RSVP]

Definitions

  • the present invention provides a time-sensitive network timeslot allocation method and a message forwarding method, aiming at solving the problems of coarse granularity of timeslots and small number of supported TSN flows in large-scale networks in the prior art .
  • a network controller in a second aspect of the present invention, includes a processor and a storage medium communicatively connected to the processor, the storage medium is suitable for storing a plurality of instructions, and the processor is suitable for calling The instructions in the storage medium are used to execute the steps of implementing the time-sensitive network timeslot allocation method described in any one of the above.
  • the to-be-forwarded message is a cross-domain message
  • the packet forwarding method wherein the sending the to-be-forwarded packet to the next node at the start time of the target time slot includes:
  • the to-be-forwarded packet arrives in an odd-numbered time slot, the to-be-forwarded packet is added to the first queue; if the to-be-forwarded packet arrives in an even-numbered time slot, the to-be-forwarded packet is added to the first queue. Forward the message to join the second queue;
  • the packet forwarding method wherein after acquiring the transmission path of the to-be-forwarded packet, the method further includes:
  • the message to be forwarded is not a cross-domain message, the message to be forwarded is directly forwarded to the next node in the transmission path.
  • a fourth aspect of the present invention provides a network node, the network node includes a processor and a storage medium communicatively connected to the processor, the storage medium is suitable for storing a plurality of instructions, and the processor is suitable for calling the The instructions in the storage medium are used to execute the steps of implementing the packet forwarding method described in any one of the above.
  • the present invention provides a time-sensitive network time slot allocation method and a message forwarding method.
  • the method provided by the present invention divides the target network into multiple domains, and provides time-sensitive services in each domain. Allocate corresponding time slots, and time-sensitive services will forward packets in the allocated time slots in the corresponding domains, which can reduce the granularity of time slots, increase schedulable time slot resources, and increase the number of TSN flows supported by the target network .
  • FIG. 1 is a flowchart of an embodiment of a time-sensitive network time slot allocation method provided by the present invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a domain of a target network in an embodiment of a time-sensitive network timeslot allocation method provided by the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart of an embodiment of a message forwarding method provided by the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic schematic diagram of an embodiment of a network node provided by the present invention.
  • S110 Receive a service transmission request, and calculate a transmission path of the target service in the target network according to the service transmission request.
  • the time-sensitive network timeslot allocation method provided in this embodiment is applied to a time-sensitive network, and a time-sensitive network (TSN network) can perform periodic time-sensitive services and aperiodic BE (Best Effort)
  • time-sensitive services have requirements on the transmission time.
  • a special transmission time window is reserved in the transmission path for time-sensitive services.
  • time-sensitive services can be transmitted without interference in a time slot.
  • F1 has no other TSN stream transmission in time slot 1, but allows BE traffic transmission
  • F1 can use 802.3br frame preemption technology to interrupt BE traffic, that is, when the report of time-sensitive traffic in time slot 1
  • the node may be transmitting BE services at this time.
  • the BE service can be interrupted, and the packets of time-sensitive services can be preferentially transmitted to improve the overall utilization rate of the network.
  • the target network is divided into multiple domains, that is, the target network includes at least one domain, and for the target service that is a time-sensitive service, A corresponding time slot needs to be allocated in a corresponding domain for the target service.
  • the network controller first receives the service transmission request in the target network, and calculates the transmission path of the target service in the target network according to the service transmission request, that is, where the target service will pass during the transmission process several nodes.
  • the network radius of each domain in the target network does not exceed 7 hops, that is, the number of hops between each node and any node in the domain does not exceed 7 hops.
  • the time slot size of the target network and the number of time slots included in each cycle of the target network may be determined. Specifically, before the receiving service transmission request, Include steps:
  • S03. Determine the number of time slots in each network cycle according to the time slot size and the network cycle duration.
  • the time slot size of the target network is determined according to the network properties of each domain in the target network. Specifically, since the time slot size is shared by the entire target network, that is, the time slot size of each domain is the same, The time slot size of the target network should not be less than the maximum transmission time of the message in a single domain, and the maximum transmission time of the message traversing each node in the domain is determined by the network attribute of the domain, and the network attribute includes the network radius. , at least one of fiber length, link bandwidth, and service MTU. The network radius is the maximum number of hops between nodes in the network.
  • the service MTU is the maximum transmission volume in a single time, that is The maximum number of bytes that can be included in each transmitted packet.
  • the network radius of the domain is 7 hops, and the link length in the domain is 1km (with a delay of 5us)
  • the maximum transmission duration corresponding to each domain, the time slot size of the target network should not be smaller than the largest one of the maximum transmission durations.
  • the network cycle duration of the target network is the shortest message sending cycle required by each service of the target network.
  • the target network supports multiple time-sensitive services, and each service sends a message according to a certain message sending cycle. For example, a message is sent every 1 ms, a message is sent every 10 ms, etc., and the shortest message sending period is used as the duration of the network period of the target network.
  • domain 1 has 10 time slots in each network cycle
  • domain 2 has 10 time slots in each network cycle.
  • There are 10 time slots in the network the first time slot of domain 1 in a certain network cycle and the second time slot of domain 2 in the same network cycle are actually the same time window, but because of domain 1 and domain 2
  • the transmission nodes corresponding to the two time slots are not overlapped, so the two time slots can be allocated to different services respectively.
  • a single time slot in a time-sensitive network can only be used. Allocating to a service significantly improves the scheduling efficiency of time slots and can support more service flows.
  • the time-sensitive network time slot allocation method provided in this embodiment further includes the steps:
  • S120 Acquire each node in the transmission path, and determine a domain where each node is located and a domain boundary node in each node.
  • the domain where the node is located is called the first domain in the domain where each node is located, and the domain where the next node of the domain boundary node of the first domain is located in the transmission path is the second domain, and the mth domain
  • the domain boundary node where the next node in the transmission path is located, and the domain that is not the mth domain is the m+1th domain, traverse all nodes in the transmission path, and determine the transmission All domains that the path traverses.
  • S130 Allocate the nth time slot of the first domain in the domain where each node is located in the target network cycle to the target service, and assign the m+1th domain in the domain where each node is located The n+mth timeslot in the target network period is allocated to the target service, where n and m are positive integers.
  • the network period is the shortest packet reporting period in the target network
  • some services may not occupy time slots in each network period.
  • the nth time slot of the first domain in the target network cycle is allocated to the target service, that is, the nth time slot of the first domain in the target cycle is not occupied by other services.
  • the m+1th domain in the domain where each node is located is placed in the The n+mth time slot in the target network cycle is allocated to the target service, that is, the n+1th time slot in the target network cycle of the second domain in the domain where each node is located is allocated For the target service, the n+2th time slot in the target network cycle of the 3rd domain in the domain where each node is located is allocated to the target service, until the time slot in the domain where each node is located. All domains are assigned corresponding time slots.
  • n+m is greater than the number of time slots k in each network cycle of the target network
  • the m+1th domain is placed in the next network cycle of the target network.
  • the n+m-kth timeslot of the network cycle is allocated to the target service, and k is a positive integer.
  • service flow1 needs to be transmitted from T1 to L1, and the second time slot of domain 1 in the network cycle is allocated to service flow1, then the third time slot of domain 2 in the network cycle is allocated to Service flow1 and the second time slot of domain 2 in the network cycle can be allocated to service flow2 for use. Similarly, time slot 3 of domain 1 can also be allocated to other services for use.
  • an embodiment of the present invention further provides a packet forwarding method.
  • the packet forwarding method provided by this embodiment includes the steps:
  • the packet forwarding method provided in this embodiment is performed by a target node in a time-sensitive network, the time-sensitive network includes at least one domain, and the target node is a vector connecting two vectors in the time-sensitive network.
  • the target node is a vector connecting two vectors in the time-sensitive network.
  • One node in the domain boundary nodes of each domain that is, there is one target node for every two adjacent domains.
  • the part from E1 to B is divided into domain 1
  • the part from X to E2 is divided into domain 1. If the part is used as domain 2, then there are two domain boundary nodes connecting domain 1 and domain 2: B and X.
  • the packet forwarding method provided in this embodiment can be executed by one node in B or X.
  • the target node is the domain boundary node. It is not difficult to understand that for a time-sensitive network including multiple domains, when the time-sensitive network includes more than two domains In the domain of the time-sensitive network, the time-sensitive network includes more than two target nodes, and each of the target nodes can execute the packet forwarding method provided in this embodiment.
  • the target node is in the transmission path of the message to be forwarded, and the previous node in the transmission path of the message to be forwarded sends the message to be forwarded to the target node, and the target node receives the message to be forwarded. After the message to be forwarded, the message to be forwarded needs to be forwarded to the next node in the transmission path.
  • the to-be-forwarded packet is from the first node in the domain where each node included in the transmission path is located.
  • the m domains are sent to the m+1 th domain, and the message to be forwarded is a cross-domain message.
  • the to-be-forwarded packet is a cross-domain packet
  • the domain border node needs to control the forwarding time of the to-be-forwarded packet, otherwise the transmission time slot of the to-be-forwarded packet in the next domain will not be the same
  • the allocated time slots are shown in Figure 4.
  • the domain boundary node of domain 1 is B
  • the boundary node of domain 2 is B, that is, there are two domain boundary nodes connecting domain 1 and domain 2: B and X
  • the target node of the packet forwarding method provided in this embodiment is one of B and X.
  • node B needs to control the start time of packet forwarding, because the target node It is one of the domain boundary nodes connecting two domains. Therefore, when node B is the target node, X is not the target node.
  • node B controls the forwarding time of the message to be forwarded, it forwards it to X.
  • node X When node X is the target node, node X will no longer control the forwarding moment of the message to be forwarded, but will forward it directly.
  • node B is not the target node, and node B will not treat the forwarding message. The forwarding time of the text is controlled, but it is sent directly to the next node.
  • the sending the to-be-forwarded packet to the next node at the start of the target time slot includes:
  • S232 Open the second queue in the odd-numbered time slot of the domain where the next node of the target node is located, and open the first queue in the even-numbered time slot of the domain where the next node of the target node is located.
  • a CQF polling queue is set in the target node, and two queues are used for cross-domain time-sensitive services: cross-domain real-time queue a and cross-domain real-time queue b. If the cross-domain packets of time-sensitive services are If it arrives at the target node in the odd-numbered time slot, then the message is added to queue a, the message arriving at the target node in the even-numbered time slot is added to the queue b, the queue b is opened in the odd-numbered time slot, and the queue is opened in the even-numbered time slot a. Through the polling of the odd-even queue, all cross-domain messages are delayed for a certain period of time, so as to ensure that the messages received in the time slot n are only sent when the time slot n+1 reaches the allocated time slot. the purpose of message transmission.
  • the message to be forwarded is directly forwarded to the next node in the transmission path.
  • the next node in the transmission path must be in the same domain as itself, so after receiving the message to be forwarded, it can be directly forwarded to the next node.
  • a third queue can be set up at the node, such as the intra-domain real-time queue in Fig. After reaching the time-sensitive service message that is not a cross-domain message, it can be added to the third queue for forwarding, and the sending time is not controlled.
  • the present invention provides a time-sensitive network timeslot allocation method and a message forwarding method.
  • the method provided by the present invention divides the target network into multiple domains, and allocates corresponding time-sensitive services in each domain.
  • the time-sensitive service forwards packets in the allocated time slot in the corresponding domain, which can reduce the granularity of the time slot, increase the schedulable time slot resource, and increase the number of TSN flows supported by the target network.
  • Nonvolatile memory may include read only memory (ROM), programmable ROM (PROM), electrically programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), or flash memory.
  • Volatile memory may include random access memory (RAM) or external cache memory.
  • RAM is available in various forms such as static RAM (SRAM), dynamic RAM (DRAM), synchronous DRAM (SDRAM), double data rate SDRAM (DDRSDRAM), enhanced SDRAM (ESDRAM), synchronous chain Road (Synchlink) DRAM (SLDRAM), memory bus (Rambus) direct RAM (RDRAM), direct memory bus dynamic RAM (DRDRAM), and memory bus dynamic RAM (RDRAM), etc.
  • the present invention also provides a network controller correspondingly.
  • the network controller includes a processor 10 and a memory 20 .
  • the memory 20 may be an internal storage unit of the network controller, such as a hard disk or a memory of the network controller.
  • the memory 20 may also be an external storage device of the network controller, such as a plug-in hard disk equipped on the network controller, a smart memory card (Smart Media Card, SMC), a secure digital (Secure Digital, SD) card, flash memory card (Flash Card), etc.
  • the memory 20 may also include both an internal storage unit of the network controller and an external storage device.
  • the present invention also provides a storage medium, in which one or more programs are stored, and the one or more programs can be executed by one or more processors, so as to realize the above-mentioned time-sensitive network time slot allocation method. steps and/or steps of the packet forwarding method as described above.

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Abstract

本发明公开了一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法。本发明提供的方法，将目标网络划分为多个域，为时间敏感业务在每个域中分配相应的时隙，时间敏感业务在相应的域中在分配的时隙内进行报文转发，这样可以降低时隙的粒度，增加可调度的时隙资源，提升目标网络支持的TSN流的数量。

Description

一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法 技术领域
本发明涉及时间敏感网络技术领域，特别涉及一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法。
背景技术
随着工业物联网(IIoT)的兴起和工业4.0的提出，越来越多场景和用户开始关注TSN(Time-Sensitive Networking，时间敏感网络)技术。TSN允许周期性与非周期性数据在同一网络中传输。
为了实现时间敏感业务尽可能低的时延和抖动，广泛使用的方案是为实时业务在路径沿途预留专门的发送时间窗口，也被称为时隙。时间敏感业务可以在时隙内无干扰的传输。在相同网络周期下，时隙越小可供使用的时隙资源就越多，因此网络支持的TSN流数量就越多。而网络规模越大就需要粒度越粗的时隙，这会导致可调度的时隙数量降低，支持的TSN流数量少。
因此，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法，旨在解决现有技术中大规模网络中时隙粒度粗，支持的TSN流数量少的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种时间敏感网络时隙分配方法，包括：
接收业务传输请求，根据所述业务传输请求计算目标业务在目标网络中的传输路径，其中，所述目标网络包括至少一个域，所述目标业务为时间敏感业务；
获取所述传输路径中的各个节点，确定所述各个节点所在的域以及所述各个节点中的域边界节点，其中，目标域的域边界节点为连接所述目标域与另一个域的节点；
将所述各个节点所在的域中的第1个域在目标网络周期中的第n个时隙分配给所述目标业务，将所述各个节点所在的域中的第m+1个域在所述目标网络周期中的第n+m个时隙分配给所述目标业务，n、m为正整数。
其中，所述接收业务传输请求之前，包括：
根据所述目标网络中各个域的网络属性确定所述目标网络的时隙大小；
根据所述目标网络中各个业务的报文发送周期确定所述目标网络的网络周期时长；
根据所述时隙大小和所述网络周期时长确定每个网络周期内的时隙个数。
其中，所述网络属性包括网络半径、光纤长度、链路带宽以及业务MTU中的至少一个。
其中，所述将所述各个节点所在的域中的第m+1个域在所述目标网络周期中的第n+m个时隙分配给所述目标业务，包括：
若n+m大于所述目标网络的每个网络周期内的时隙个数k，则将所述第m+1个域在所述目标网络周期的下一个网络周期的第n+m-k个时隙分配给所述目标业务，k为正整数。
本发明的第二方面，提供一种网络控制器，所述网络控制器包括处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令，所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以执行实现上述任一项所述的时间敏感网络时隙分配方法的步骤。
本发明的第三方面，提供一种报文转发方法，所述报文转发方法应用于一种时间敏感网络的目标节点中，所述时间敏感网络中包括至少一个域，所述目标节点为连接所述时间敏感网络中相邻的两个域的域边界节点中的一个节点；所述报文转发方法包括：
接收目标业务的待转发报文；
获取所述待转发报文的传输路径，确定所述传输路径中各个节点所在的域，若所述目标节点在所述传输路径中的上一个节点和下一个节点分别属于不同的域，则确定所述待转发报文为跨域报文；
若所述待转发报文为跨域报文，则在目标时隙的开始时刻将所述待转发报文发往下一个节点，其中，所述目标时隙是网络控制器为所述目标业务在所述目标节点的下一个 节点所在域内分配的时隙；
其中，所述目标业务为时间敏感业务。
所述的报文转发方法，其中，所述在目标时隙的开始时刻将所述待转发报文发往下一个节点，包括：
若所述待转发报文在序号为奇数的时隙到达，则将所述待转发报文加入第一队列，若所述待转发报文在序号为偶数的时隙到达，则将所述待转发报文加入第二队列；
在所述目标节点的下一个节点所在域的奇数时隙打开所述第二队列，在所述目标节点的下一个节点所在域的偶数时隙打开所述第一队列。
所述的报文转发方法，其中，获取所述待转发报文的传输路径之后，所述方法还包括：
若所述待转发报文不为跨域报文，则直接将所述待转发报文转发至所述传输路径中的下一个节点。
本发明的第四方面，提供一种网络节点，所述网络节点包括处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令，所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以执行实现上述任一项所述的报文转发方法的步骤。
本发明的第五方面，提供一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的时间敏感网络时隙分配方法和/或报文转发方法的步骤。
与现有技术相比，本发明提供了一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法，本发明提供的方法，将目标网络划分为多个域，为时间敏感业务在每个域中分配相应的时隙，时间敏感业务在相应的域中在分配的时隙内进行报文转发，这样可以降低时隙的粒度，增加可调度的时隙资源，提升目标网络支持的TSN流的数量。
附图说明
图1为本发明提供的时间敏感网络时隙分配方法的实施例的流程图；
图2为时间敏感网络中时间敏感业务在时隙中转发的示意图；
图3为本发明提供的时间敏感网络时隙分配方法的实施例中目标网络的域的示意图；
图4为本发明提供的时间敏感网络时隙分配方法的实施例中业务传输的示意图；
图5为本发明提供的报文转发方法的实施例的流程图；
图6为本发明提供的报文转发方法的实施例中域边界节点的示意图；
图7为本发明提供的报文转发方法的实施例中域边界节点的队列示意图；
图8为本发明提供的网络控制器的实施例的原理示意图；
图9为本发明提供的网络节点的实施例的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，所述时间敏感网络时隙分配方法的一个实施例中，包括步骤：
S110、接收业务传输请求，根据所述业务传输请求计算目标业务在目标网络中的传输路径。
具体地，本实施例提供的时间敏感网络时隙分配方法，是应用于时间敏感网络中，时间敏感网络(TSN网络)中可以进行周期性的时间敏感业务和非周期性的BE(Best Effort)业务流的传输，时间敏感业务对传输时间有要求，为了实现时间敏感业务尽可能低的时延和抖动，在时间敏感网络中，为时间敏感业务在传输路径中预留专门的发送时间窗口，也称为时隙，时间敏感业务可以在时隙内无干扰的传输，如图2所示，时间敏感网络中的每个网络周期中包括多个时隙，从T1→L1的TSN流F1需要经过B1→B2→…→Bk，控制器为这一条流分配了每个网络周期中的时隙1，则意味着在时隙1内沿途所有节点都不会有其他TSN流对其造成干扰，F1可以确保在时隙1内到达L1，也就是确保了时延确定性。相应的T2→L2的流可以使用时隙2。此外，虽然F1在时隙 1内没有其他TSN流传输，但允许BE业务传输，F1可以使用802.3br帧抢占技术来打断BE业务，也就是说，当在时隙1中时间敏感业务的报文到达某个节点时，此时节点可能正在进行BE业务的传输，此时可以打断BE业务，优先传输时间敏感业务的报文，以提供网络的整体利用率。
从上面的说明不难看出，在相同网络周期下，时隙越小，就能够支持更多的TSN流传输，但是，在网络规模较大的情况下，业务的传输路径会变长，单个时隙满足单个业务的全部传输路径时，时隙会变得较大，导致网络支持的业务流的数量变少。在本实施例中，为了使得目标网络能够支持更多的TSN业务流，将目标网络划分为多个域，即，所述目标网络包括至少一个域，对于为时间敏感业务的所述目标业务，需要为所述目标业务在对应的域内分配相应的时隙。具体地，网络控制器首先接收所述目标网络内的业务传输请求，根据所述业务传输请求计算所述目标业务在目标网络中的传输路径，即，所述目标业务的传输过程中会经过哪几个节点。
具体地，可以是根据所述目标网络的应用场景对所述目标网络进行域的划分，例如，当所述目标网络为工厂内网时，可以按照所述目标网络内各个节点所在的功能区域进行域的划分，如图3所示，可以根据生产线、车间、工厂等网络层次将目标网络划分为4个域，其中生产线1的网络划分为域1，生产线2的网络划分为域2，车间1的骨干网划分为域3，工厂的骨干网划分为域4。所述目标网络中每个域中包含的节点个数可以根据实际应用场景进行设置，可以理解，当每个域中包含的节点个数越少，就可以获取到更小的时隙，在本实施例中，所述目标网络中每个域的网络半径不超过7跳，即，每个节点与所在域中的任意一个节点之间的跳数不超过7跳。
在对所述目标网络进行域的划分后，可以确定所述目标网络的时隙大小，以及所述目标网络中每个周期包括的时隙个数，具体地，所述接收业务传输请求之前，包括步骤：
S01、根据所述目标网络中各个域的网络属性确定所述目标网络的时隙大小；
S02、根据所述目标网络各个业务的报文发送周期确定所述目标网络的网络周期时长；
S03、根据所述时隙大小和所述网络周期时长确定每个网络周期内的时隙个数。
所述目标网络的时隙大小根据所述目标网络中各个域的网络属性来确定，具体地，由于时隙大小是整个所述目标网络共用，即每个域的时隙大小都是一样的，所述目标网络的时隙大小应不小于报文在单个域中的最大传输时间，而报文在域中遍历每个节点的最大传输时间由域的网络属性确定，所述网络属性包括网络半径、光纤长度、链路带宽以及业务MTU中的至少一个。网络半径是网络中节点之间的最大跳数，例如，网络半径为7，那么，网络中的一个节点与其他任意节点之间的跳数不超过7，业务MTU为单次最大传输量，即每次传输的报文中可以包括的最大字节数，根据链路带宽以及业务MTU，可以得到报文单跳最大传输时延，例如，链路带宽为GE，业务MTU为1000字节，那么一个MTU报文的单跳传输时延为1000*8ns＝8us，假设网桥的单跳转发时延为3us，考虑到在时间敏感业务传输的过程中，可能进行帧抢占打断BE业务，单跳帧抢占引入的额外时延1.2us，则每一跳的总传输时延为8us+3us+1.2us＝12.2us。假设域的网络半径为7跳，域内的链路长度为1km(时延5us)，那么报文在该域内传输可能达到的最大传输时长为12.2*7+5＝90.4us，获取所述目标网络的各个域对应的最大传输时长，所述目标网络的时隙大小应不小于各个最大传输时长中最大的一个。
所述目标网络的网络周期时长为所述目标网络的各个业务需求最短的报文发送周期，具体地，所述目标网络支持多个时间敏感业务，每个业务按照一定的报文发送周期发送报文，例如每隔1ms发送一次报文，每隔10ms发送一个报文等，将最短的报文发送周期作为所述目标网络的网络周期的时长。根据时隙大小和网络周期的时长确定每个网络周期内的时隙个数，即使得时隙大小*时隙个数＝网络周期时长，值得说明的是，在确定每个网络周期内的时隙个数时，可以对时隙大小进行调整，以使得时隙个数为整数。
从上面的说明不难看出，所述目标网络中的每个域并行地共有网络周期，如图4所示，域1在每个网络周期内有10个时隙，域2在每个网络周期内有10个时隙，域1在某个网络周期内的第1个时隙与域2在同一个网络周期内的第2个时隙实际上是同一时间窗口，但是由于域1和域2被划分开来，这两个时隙对应的传输节点不重合，因此这两个时隙可以被分别分配给不同的业务使用，相对于现有技术中，时间敏感网络中的单个时隙只能分配给一个业务，明显提升了时隙的调度效率，能够支持更多的业务流。
在得到所述目标业务在所述目标网络中的传输路径之后，本实施例提供的时间敏感网络时隙分配方法还包括步骤：
S120、获取所述传输路径中的各个节点，确定所述各个节点所在的域以及所述各个节点中的域边界节点。
在得到所述目标业务在所述目标网络中的传输路径之后，确定所述传输路径中各个节点所在的域，目标域中与另一个域的节点相连接的节点为所述目标域的域边界节点，即，相邻的两个域通过域边界节点连接，如图6所示，对于包括E1到E2之内的所有节点的目标网络，将E1到B的部分划作为域1，将X到E2的部分作为域2，不难看出，B为域1的域边界节点，X为域2的域边界节点，而根据域的划分的不同，连接相邻两个域的域边界节点的个数可以为1个或者2个，例如对于图6中示出的包括E1到E2之内的所有节点的目标网络，将E1到X的部分化作域1，将X到E2的部分作为域2，那么，连接域1和域2的域边界节点只有X一个。在本实施例中，对于所述传输路径中的各个节点所在的域，按照在所述传输路径中的顺序分别称为第1个域、第2个域...即其中的第一个节点所在的域称为所述各个节点所在的域中的第1个域，第一个域的域边界节点在所述传输路径中的下一个节点所在的域为第2个域，第m个域的域边界节点在所述传输路径中的下一个节点所在的，且不为所述第m个域的域为第m+1个域，遍历所述传输路径中的所有节点，确定所述传输路径经过的所有的域。
S130、将所述各个节点所在的域中的第1个域在目标网络周期中的第n个时隙分配给所述目标业务，将所述各个节点所在的域中的第m+1个域在所述目标网络周期中的第n+m个时隙分配给所述目标业务，n、m为正整数。
具体地，由于所述网络周期是所述目标网络中最短的报文报送周期，会出现有的业务不是在每个网络周期都需要占用时隙的情况，在本实施例中，首先确定所述传输路径中的第1个域在目标网络周期中的时隙资源，即所述第1个域在所述目标网络周期中没有被分配给其他时间敏感网络的时隙，将所述第1个域在所述目标网络周期中的第n个时隙分配给所述目标业务，即，所述第1个域在所述目标周期中的第n个时隙没有被其他业务占用，确定所述第1个域中分配给所述目标业务的时隙后，为了尽可能地降低所 述目标业务的传输时延，将所述各个节点所在的域中的第m+1个域在所述目标网络周期中的第n+m个时隙分配给所述目标业务，即，将所述各个节点所在域中的第2个域在所述目标网络周期中的第n+1个时隙分配给所述目标业务，将所述各个节点所在域中的第3个域在所述目标网络周期中的第n+2个时隙分配给所述目标业务，直至所述各个节点所在域中的所有域都分配了对应的时隙。
在一种可能的实现方式中，若n+m大于所述目标网络的每个网络周期内的时隙个数k，则将所述第m+1个域在所述目标网络周期的下一个网络周期的第n+m-k个时隙分配给所述目标业务，k为正整数。
如图4所示，业务flow1需要从T1传输到L1，将域1在网络周期中的第2个时隙分配给业务flow1，那么将域2在网络周期中的的第3个时隙分配给业务flow1，域2在该网络周期中的第2个时隙可以分配给业务flow2使用，同样地，域1中的时隙3也可以分配给其他业务使用。
实施例二
虽然为跨域业务分配的时隙是确定的，但是不能确定报文刚好在分配的时隙开始时到达，也就无法保证该报文在下一个域的传输时间在为其分配的时隙内，这样会对下一个域的域内业务造成干扰，为了使得时间敏感业务的报文在被分配的时隙内传输，本发明的一个实施例中，还提供了一种报文转发方法。
具体地，如图5所示，本实施例提供的报文转发方法包括步骤：
S210、接收目标业务的待转发报文。
具体地，本实施例提供的报文转发方法，由一种时间敏感网络中的目标节点执行，所述时间敏感网络中包括至少一个域，所述目标节点为连接所述时间敏感网络中向量两个域的域边界节点中的一个节点，即，每两个相邻的域对应有一个所述目标节点，如图6所示，将E1到B的部分划作为域1，将X到E2的部分作为域2，那么连接域1和域2的域边界节点有两个：B和X，本实施例提供的报文转发方法可以是由B或X中的一个节点执行，值得说明的是，可能存在连接两个域的域边界节点只有一个的情况，那么目标节点就为该域边界节点，不难理解，对于一个包括多个域的时间敏感网络，当该时 间敏感网络中包括两个以上的域时，该时间敏感网络中包括两个以上所述目标节点，每个所述目标节点可以执行本实施例提供的报文转发方法。
目标节点在所述待转发报文的传输路径中，所述待转发报文的传输路径中的上一个节点将所述待转发报文发送给所述目标节点，所述目标节点接收到所述待转发报文后，需要将所述待转发报文转发至所述传输路径中的下一个节点。
S220、获取所述待转发报文的传输路径，确定所述传输路径中各个节点所在的域，若所述目标节点在所述传输路径中的上一个节点和下一个节点分别属于不同的域，则确定所述待转发报文为跨域报文。
当所述目标节点在所述传输路径中的上一个节点和下一个节点分别属于不同的域时，那么所述待转发报文是从所述传输路径中包括的各个节点所在的域中的第m个域发往第m+1个域，所述待转发报文为跨域报文。
S230、若所述待转发报文为跨域报文，则在目标时隙的开始时刻将所述待转发报文发往下一个节点，其中，所述目标时隙是网络控制器为所述目标业务在所述目标节点的下一个节点所在域内分配的时隙。
当所述待转发报文为跨域报文时，域边界节点需要对所述待转发报文的转发时间进行控制，否则会导致所述待转发报文在下一个域内的传输时隙不是为其分配的时隙，如图4所示，图4中域1的域边界节点为B，域2的边界节点为B，即连接域1和域2的域边界节点有两个：B和X，本实施例提供的报文转发方法的目标节点为B和X中的一个，以B为所述目标节点为例，如果业务flow1在到达B节点时正在处在时隙2的中间时刻，如果不做任何控制，其在B点的发送时刻依旧属于时隙2，会影响域2内使用时隙2的业务flow2，因此，B节点需要对报文转发的开始时刻进行控制，由于所述目标节点为连接两个域的域边界节点中的一个节点，因此，当B节点为所述目标节点时，X不为所述目标节点，当B节点对待转发报文的转发时刻进行控制后转发给X节点时，X节点不会再对该待转发报文的转发时刻进行控制，而是直接转发，当X节点为所述目标节点时，B不为所述目标节点，B节点不会对待转发报文的转发时刻进行控制，而是直接发往下一个节点。
具体地，所述在目标时隙的开始时刻将所述待转发报文发往下一个节点，包括：
S231、若所述待转发报文在序号为奇数的时隙到达，则将所述待转发报文加入第一队列，若所述待转发报文在序号为偶数的时隙到达，则将所述待转发报文加入第二队列；
S232、在所述目标节点的下一个节点所在域的奇数时隙打开所述第二队列，在所述目标节点的下一个节点所在域的偶数时隙打开所述第一队列。
如图7所示，所述目标节点中设置CQF轮询队列，跨域的时间敏感业务使用两个队列：跨域实时队列a和跨域实时队列b，时间敏感业务的跨域报文如果是在奇数的时隙到达所述目标节点，那么将报文加入到队列a，在偶数时隙到达所述目标节点的报文加入队列b，在奇数时隙打开队列b，在偶数时隙打开队列a，通过奇偶队列的轮询，使得所有的跨域报文都延迟一定的时间，确保在时隙n内收到的报文在时隙n+1时才开始发送，达到在分配的时隙内进行报文传输的目的。
进一步地，若所述待转发报文不为跨域报文，则直接将所述待转发报文转发至所述传输路径中的下一个节点。而对于所述各个节点中的非域边界节点的节点，其在传输路径中的下一个节点必然与自身在一个域中，因此接收到待转发报文后，可以直接转发至下一个节点。若所述待转发报文不为跨域报文，由于所述待转发报文为时间敏感业务的报文，因此，可以在节点设置第三队列，如图7中的域内实时队列，在接收到非跨域报文的时间敏感业务的报文后，可以加入所述第三队列进行转发，不进行发送时间的控制。
综上所述，本发明提供了一种时间敏感网络时隙分配方法及报文转发方法，本发明提供的方法，将目标网络划分为多个域，为时间敏感业务在每个域中分配相应的时隙，时间敏感业务在相应的域中在分配的时隙内进行报文转发，这样可以降低时隙的粒度，增加可调度的时隙资源，提升目标网络支持的TSN流的数量。
应该理解的是，虽然本发明说明书附图中给出的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶 段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
实施例三
基于上述实施例，本发明还相应提供了一种网络控制器，如图8所示，所述网络控制器包括处理器10以及存储器20。所述存储器20在一些实施例中可以是所述网络控制器的内部存储单元，例如网络控制器的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述网络控制器的外部存储设备，例如所述网络控制器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所述网络控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述网络控制器的应用软件及各类数据。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有时间敏感网络时隙分配程序30，该时间敏感网络时隙分配程序30可被处理器10所执行，从而实现本发明中的时间敏感网络时隙分配方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执 行实施例一中所述的时间敏感网络时隙分配方法等。
实施例四
基于上述实施例，本发明还相应提供了一种网络节点，如图9所示，所述网络控制器包括处理器40以及存储器50。所述存储器50在一些实施例中可以是所述网络节点的内部存储单元，例如网络节点的硬盘或内存。所述存储器50在另一些实施例中也可以是所述网络节点的外部存储设备，例如所述网络节点上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器50还可以既包括所述网络节点的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器50用于存储安装于所述网络节点的应用软件及各类数据。所述存储器50还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器50上存储有报文转发程序60，该报文转发程序60可被处理器40所执行，从而实现本发明中的报文转发方法。
所述处理器40在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行实施例二中所述的报文转发方法等。
实施例五
本发明还提供一种存储介质，其中，存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的时间敏感网络时隙分配方法的步骤和/或如上所述的报文转发方法的步骤。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

  1. 一种时间敏感网络时隙分配方法，其特征在于，所述方法包括：
    接收业务传输请求，根据所述业务传输请求计算目标业务在目标网络中的传输路径，其中，所述目标网络包括至少一个域，所述目标业务为时间敏感业务；
    获取所述传输路径中的各个节点，确定所述各个节点所在的域以及所述各个节点中的域边界节点，其中，目标域的域边界节点为所述目标域中连接所述目标域与另一个域的节点；
    将所述各个节点所在的域中的第1个域在目标网络周期中的第n个时隙分配给所述目标业务，将所述各个节点所在的域中的第m+1个域在所述目标网络周期中的第n+m个时隙分配给所述目标业务，n、m为正整数。
  2. 根据权利要求1所述的时间敏感网络时隙分配方法，其特征在于，所述接收业务传输请求之前，包括：
    根据所述目标网络中各个域的网络属性确定所述目标网络的时隙大小；
    根据所述目标网络中各个业务的报文发送周期确定所述目标网络的网络周期时长；
    根据所述时隙大小和所述网络周期时长确定每个网络周期内的时隙个数。
  3. 根据权利要求2所述的时间敏感网络时隙分配方法，其特征在于，所述网络属性包括网络半径、光纤长度、链路带宽以及业务MTU中的至少一个。
  4. 根据权利要求1所述的时间敏感网络时隙分配方法，其特征在于，所述将所述各个节点所在的域中的第m+1个域在所述目标网络周期中的第n+m个时隙分配给所述目标业务，包括：
    若n+m大于所述目标网络的每个网络周期内的时隙个数k，则将所述第m+1个域在所述目标网络周期的下一个网络周期的第n+m-k个时隙分配给所述目标业务，k为正整数。
  5. 一种网络控制器，其特征在于，所述网络控制器包括处理器、与所述处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令，所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以执行实现上述权利要求1-4任一项所述的时间敏感网络时隙分配方法的步骤。
  6. 一种报文转发方法，其特征在于，所述方法应用于一种时间敏感网络的目标节点中，所述时间敏感网络中包括至少一个域，所述目标节点为连接所述时间敏感网络中相邻的两个域的域边界节点中的一个节点；所述方法包括：
    接收目标业务的待转发报文；
    获取所述待转发报文的传输路径，确定所述传输路径中各个节点所在的域，若所述目标节点在所述传输路径中的上一个节点和下一个节点分别属于不同的域，则确定所述待转发报文为跨域报文；
    若所述待转发报文为跨域报文，则在目标时隙的开始时刻将所述待转发报文发往下一个节点，其中，所述目标时隙是网络控制器为所述目标业务在所述目标节点的下一个节点所在域内分配的时隙；
    其中，所述目标业务为时间敏感业务。
  7. 根据权利要求6所述的报文转发方法，其特征在于，所述在目标时隙的开始时刻将所述待转发报文发往下一个节点，包括：
    若所述待转发报文在序号为奇数的时隙到达，则将所述待转发报文加入第一队列，若所述待转发报文在序号为偶数的时隙到达，则将所述待转发报文加入第二队列；
    在所述目标节点的下一个节点所在域的奇数时隙打开所述第二队列，在所述目标节点的下一个节点所在域的偶数时隙打开所述第一队列。
  8. 根据权利要求6所述的报文转发方法，其特征在于，获取所述待转发报文的传输路径之后，所述方法还包括：
    若所述待转发报文不为跨域报文，则直接将所述待转发报文转发至所述传输路径中的下一个节点。
  9. 一种网络节点，其特征在于，所述网络节点包括：处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令，所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以执行实现上述权利要求6-8任一项所述的时间敏感网络时隙分配方法的步骤。
  10. 一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-4任一项所述的时 间敏感网络时隙分配方法和/或如权利要求6-8任一项所述的报文转发方法的步骤。
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