1.一种面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：时间敏感的软件定义网络TSSDN的工业异构网络架构包括应用平面、控制平面和转发平面；

所述应用平面包括用户和装有控制TSSDN控制器应用程序的终端，终端中的应用程序用于用户根据自己的应用需求对TSSDN控制器进行相应的配置；

所述控制平面由TSSDN控制器构成，TSSDN控制器用于发现网络拓扑、制定调度策略、路径管理，TSSDN控制器根据来自应用层的应用请求，对工业异构网络中的数据流进行调度；

所述转发平面包括工业网络和TSN网络，所述工业网络是任意个支持不同工业网络协议的网络，包括EtherCAT、Profinet和powerlink，按照是否为TSN数据流，整个工业异构网络分为非TSN工业网络、TSN工业网络以及TSN工业网络跨非TSN网络；所述转发平面具体包括SDN交换机、TSN交换机、工业交换机、工业现场设备、TSN现场设备；其中SDN交换机、TSN交换机、工业交换机用于实现数据转发，工业现场设备是指在工业网络中负责发送和接收数据的设备，TSN现场设备包括TSN Talker和TSN Listener，其中TSN Talker发送数据，TSN Listener接收数据。

2.根据权利要求1所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：所述TSSDN控制器是工业异构网络架构的核心，具有集中式管理控制功能；所述TSSDN控制器包括路径管理模块、拓扑管理模块和策略管理模块；TSSDN控制器根据来自应用层的应用请求，对工业异构网络中的数据流进行调度；

拓扑管理模块用于发现网络拓扑和更新网络拓扑，并反馈给终端应用程序；

路径管理模块是对来自用户的应用需求的响应，包括链路延迟、队列带宽设置的一系列路径管理操作；

策略管理模块包括TSN模块和SDN模块，通过策略管理来满足工业异构网络中的时间敏感应用的延迟要求；TSN工业网络由TSN模块中的CUC/CNC进行集中统一管理，CNC具有集中计算的能力，包括计算传输调度，确定数据路径，通过时间感知整形器、帧抢占调度算法对TSN数据流调度；非TSN工业网络以及TSN工业网络跨非TSN网络由SDN模块的SDN控制器进行集中统一管理，通过下发流表到SDN交换机对非TSN工业网络以及TSN工业网络跨非TSN网络进行调度。

3.根据权利要求2所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1：网络部署阶段用户通过终端应用程序，根据应用需求对TSSDN控制器进行配置管理；

S2：TSSDN控制器按照延迟需求进行数据分类；

S3：TSSDN控制器对数据进行调度优先级的管理；

S4：TSSDN控制器计算最短路径；

S5：调度优先级的标记；

S6：SDN交换机流表匹配：SDN交换机中有一个或多个流表，数据与流表进行匹配时，总是沿着流水线从第一个流表开始匹配，当数据与流表项匹配成功时，则更新计数器并执行流表中的相应指令，包括转发、丢弃指令；当流表匹配失败时，则以PacketIn消息的形式发送至TSSDN控制器，并由TSSDN控制器分析并做出决定；

S7：判断队列拥塞情况：通过反馈调节机制实时监控端口各队列的状态，当网络出现拥塞时，根据拥堵状况做出调整，防止队列拥塞导致的数据滞留，针对不同程度的网络拥塞情况做不同的调整策略，判断一个队列的拥塞程度的标准是队列延迟；

S8：对队列拥塞反馈调整：当队列出现拥塞，则根据拥塞情况进行不同程度的队列带宽调整，拥塞程度的评判依据是队列延迟，根据流量情况将队列的拥塞程度分成了三个等级：正常状态、一般拥塞状态与严重拥塞状态，队列延迟与对应最大带宽值进行比较，当延迟小于最大带宽值的70％，则定义当前队列的状态为正常状态；当延迟大于最大带宽值的90％，则定义当前队列的状态为严重拥塞；当队列延迟处于最大带宽值的70％与90％之间，则定义当前的队列状态为一般拥塞状态。

4.根据权利要求3所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：步骤S1中，用户根据自己的应用需求通过终端中的应用程序实现拓扑信息管理、流量信息管理，其中流量信息管理包括设置链路延迟、设置队列带宽最大和最小值、查看当前网络数据转发情况，用户按需设置链路延迟和带宽，用户配置成功后，存在链路集合、每条链路的延迟需求、每条链路的抖动需求、每条链路的带宽、用户指定的路径约束条件集合、每个队列的带宽六个集合：链路集合{L1…..Li…}；

每条链路的延迟需求{d1…di.…}；

每条链路的抖动需求{j1…ji.…}；

每条链路的带宽{BD1…BDi.…}；

用户指定的路径约束条件集合{dc、jc、BDc}；

队列k的最大和最小带宽{max_bw_k、min_bw_k}。

5.根据权利要求4所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：步骤S2中，设节点p到节点q的路径为Path(p,q)，网络中任意链路Li∈Path(p,q)，di、ji、BDi分别表示链路i的延迟、抖动和带宽，dl为延迟等级，TSN网络的数据优先级为OP，α和β分别表示调度优先级参考系数Θi中dl、OP所占的比重；TSSDN控制器根据TSN节点与非TSN节点的分布情况对链路进行分类，共分成3类：TSN节点与TSN节点之间的链路，用集合S1{TSN←→TSN}表示；

TSN节点与非TSN节点之间的链路，用集合S2{TSN←→非TSN}表示；

非TSN节点与非TSN节点之间的链路，用集合S3{TSN←→非TSN}表示；

针对S1{TSN←→TSN}，根据IEEE 802.1Q的规定，将数据流分为8类，分别是：背景流、尽力而为、最大努力、关键应用、视频、音频、互联网控制、网络控制；

针对S2{TSN←→非TSN}、S3{非TSN←→非TSN}，TSSDN控制器根据链路的延迟需求使用公式(1)、(2)、(3)通过比较计算，将工业异构网络中的数据流进行分类；延迟需求满足公式(1)的数据流为非实时数据NRT，延迟需求满足公式(2)的数据流为实时数据RT，延迟需求满足公式(3)的数据流为时间关键数据TC，没有延迟要求的属于尽力而为BE；

di≥100ms       (1)

1ms

di<1ms     (3)

因此S2{TSN←→非TSN}分为4类：时间关键数据、实时数据、非实时数据、尽力而为；用TC跨、RT跨、NRT跨、BE跨表示；

S3{非TSN←→非TSN}分为4类：时间关键数据、实时数据、非实时数据、尽力而为，分别用TC非、RT非、NRT非、BE非表示；

TSSDN的工业异构网络中共有若干条链路，根据TSN节点与非TSN节点的分布情况将链路分成集合S1{TSN←→TSN}、S2{TSN←→非TSN}、S3{非TSN←→非TSN}三类，每一类按照延迟需求可继续细分为不同的数据流类型，数据流分类如下：。

6.根据权利要求5所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：步骤S3具体包括：

S1{TSN←→TSN}数据流由TSSDN控制器中的TSN模块进行调度管理，其优先级为：TSN数据流的优先级在PCP字段，共有8个优先级，分别是0,1,2,3,4,5,6,7；S1{TSN←→TSN}数据流的优先级用OP表示；

针对S2{TSN←→非TSN}、S3{非TSN←→非TSN}，提出延迟等级dl，既按照延迟需求划分为四个等级，延迟等级dl与数据类型一一对应，TSN←→非TSN类、非TSN←→非TSN类链路的延迟等级用dl表示；尽力而为的延迟等级dl为1，非实时数据延迟等级dl为2，实时数据延迟等级dl为3，时间关键数据延迟等级dl为4：设链路i的调度优先级参考系数Θi为：

其中，α和β分别表示调度优先级参考系数Θi中dl、OP所占的比重，且α+β＝1；TSSDN控制器对S1{TSN←→TSN}的数据流不计算其调度优先级参考系数，S2{TSN←→非TSN}的数据流则使用公式(4)，S3{非TSN←→非TSN}的数流据则使用公式(5)；

α和β的值根据不同应用环境下对数据低延迟要求和实时性的需求程度调整，令α＝

0.4，β＝0.6，则异构网络的调度优先级如下，最低优先级为1，最高优先级为6：Θi 调度优先级SP

0<Θi<＝0.5 1

0.5<Θi<＝1.0 2

1<Θi<＝1.3 3

1.3<Θi<＝1.6 4

1.6<Θi<＝1.9 5

Θi>1.9 6

S1{TSN←→TSN}的数据流的优先级由IEEE802.1Q规定，S2{TSN←→非TSN}、S3{非TSN←→非TSN}的数据流的调度优先级取值与调度优先级参考系数相关；则TSSDN的工业异构网络中数据流的分类与调度优先级如下：。

7.根据权利要求6所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：步骤S4中，具体包括：

TSSDN控制器计算出某一数据流的调度优先级SP后，为该流寻找合适的路径，采用改进的CSPF算法即多约束多目标路由选择算法来选择网络的最佳路径，多约束多目标路由选择算法结合网络状态和业务应用需求为网络流量提供提一条满足多约束条件的最优路径；

设节点p到节点q的路径为Path(p,q)，网络中任意链路Li∈Path(p,q)，di、ji、BDi分别表示链路i的延迟、抖动和带宽，当节点p到节点q有且仅有一条路径时，该路径即为最短路径；当节点p到节点q有存在多条路径时，计算最短路径；则路径的各个约束属性值表示为：d(Path(p,q))＝∑Li∈Path(p,q)di      (6)j(Path(p,q))＝∑Li∈Path(p,q)ji        (7)BD(Path(p,q))＝min{BDi,Li∈Path(p,q)}   (8)d(Path(p,q))代表路径Path(p,q)上的延迟之和，j(Path(p,q))代表路径Path(p,q)上的抖动之和、BD(Path(p,q))代表路径Path(p,q)上的最小带宽；

多约束条件为多目标路由算法以延迟、抖动和带宽为约束条件，以最小延迟和最大可用带宽为目标，具体公式为：其中目标函数F(x)进一步表示为：

dc、jc、BDc表示的是用户指定的路径延迟约束值、路径抖动约束值和路径带宽约束值；

min{D(Path(p,q))}表示节点p到节点q的最小延迟，max{AvailableBD(Path(p,q))}表示节点p到节点q的最大可用带宽；

多约束多目标路由选择算法通过字典排序方法来解决目标路由的选择问题，字典排序方法是一种求解多目标优化问题的分析方法，核心思想是用目标函数的先后顺序来表达目标函数的重要程度；将目标函数f1(x)排在f2(x)的前面，即在计算路径的过程中，把最小延迟作为首要目标，当出现多条最小延迟的路径时选择最大可用带宽的路径。

8.根据权利要求7所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：步骤S5中，具体包括：

利用TSSDN控制器，对来自不同现场设备的数据流进行调度优先级划分，8个调度优先级与8个队列一一对应，如下所示；然后根据数据包的调度优先级标签进行出入队列的调度，依次到达SDN交换机；当某一调度优先级的数据流突然增加而导致TSSDN的工业异构网络出现拥塞时，通过利用TSSDN控制器获取网络拓扑信息的特性，以及能够对SDN交换机的工业数据流转发行为进行集中控制的特点，以流表下发的形式来对大流进行带宽分配和拥塞控制，达到提升网络服务质量的效果；

当TSSDN的异构网络内子网的数据流首次到达交换机时，由于交换机内没有与该数据流相匹配的流表项，数据流将打包成PacketIn消息被发送至TSSDN控制器；TSSDN控制器计算出该流的调度优先级SP，并将调度优先级SP的数值映射成相应的优先级代码点PCP值；由TSSDN控制器向交换机下发“标记调度优先级并转发至目的端口”流表项，然后所有该类数据流到达交换机时，其PCP字段均被标记调度优先级，并转发至相应的出端口。

9.根据权利要求8所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：步骤S6中，具体包括：

为了提高TSSDN控制器对TSN数据流的识别的准确性，对匹配字段进行拓展，使SDN交换机能够更精确的匹配TSN的数据包；

协议类型：用于标记TSN网络的网络协议，包括802.1AS、802.1Qbu、802.1Qbv；

源MAC地址：标记TSN数据来源的MAC地址；

目的MAC地址：标记TSN数据目的地的MAC地址；

当数据流经过SDN交换机时，SDN交换机先把数据封装成PacketIn消息，发送至TSSDN控制器，根据匹配字段中VLAN、源MAC地址和目的MAC地址，TSSDN控制器把TSN数据流分配至TSN模块，由TSN模块调度管理；把非TSN数据流和TSN网络跨非TSN网络的数据流分配至SDN模块，由TSN模块调度管理；待TSSDN控制器根据网络流量特征执行完毕调度算法，根据到达SDN交换机的调度优先级以及带宽大小来决策该数据流是否转发或者丢弃，以流表的形式下发至SDN交换机；SDN交换机根据流表匹配情况执行决策该控制器的命令。

10.根据权利要求9所述的面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，其特征在于：步骤S8中，当队列出现拥塞，则根据拥塞情况进行不同程度的队列带宽调；拥塞程度的评判依据是队列延迟，根据流量情况将队列的拥塞程度分成了三个等级：正常状态、一般拥塞状态与严重拥塞状态：队列延迟与对应最大带宽值进行比较，当队列延迟小于最大带宽值的70％，则定义当前队列的状态为正常状态；当队列延迟大于最大带宽值的90％，则定义当前队列的状态为严重拥塞；当队列延迟处于最大带宽值的70％与90％之间，则定义当前的队列状态为一般拥塞状态；

反馈调整机制会根据当前的队列优先级和队列拥塞程度进行带宽的调整，六个队列中优先级越高，调整带宽时抢占别人带宽的能力越强，优先级越低带宽被抢占的可能性越大，保证网络QoS的能力也越差；

队列抢占带宽的原则：

(1)优先级较高的队列在抢占优先级较低的队列带宽时只要保证其不出现严重拥塞情况即可，而低优先级队列在抢占带宽时则必须保证高优先级队列一直处于正常状态；

(2)当出现不同的优先级队列要抢占队列带宽时，遵循先高后低原则，即当高优先级队列先抢占完成后，再开始低优先级队列的抢占。