1.一种无边界协同控制时间敏感网络自适应分级调度方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,每个流量由8个参数表征,分别为流量大小Sm,传输时延Cm,入队时延Jm,排队时延Wm,优先级Pm,周期Tm,截止时间Dm,最坏情况下时延Rm;
步骤2,任何流量的最坏情况下时延均发生在各自的繁忙时间内,所以仅计算各流量繁忙时间段中的Rm即可,繁忙时间计算公式为:多次迭代完成求解任务,其中, 代表流量m第n次迭代后计算所得数值,hep(m)表示优先级大于等于m的流量集合,Bm表示在众多优先级低于m的数据帧中最长传输时间的那一帧所带来的的干扰,其计算公式为:其中,lp(m)代表优先级小于m的流量集合,τk代表流量k的数据帧集合, 则为流量k繁忙时间中第n个流量的第q帧, 代表流量k第n个实例第q帧的传输时延;
步骤3,在繁忙时间内任意类型流量存在多个实例,每个实例包含多个数据帧,所以需要对各类流量每个实例的每一数据帧依次进行响应时间分析:其中, 代表流量m第n个实例第i帧的响应时间, 代表流量m第n个实例第q帧的入队时延, 代表流量m第n个实例第i帧的排队时延, 代表流量m第n个实例第i帧的传输时延;
各个实例的最大值即为最坏情况下时延:其中,τm表示流量m的集合, 代表流量m第n个周期实例第i帧的响应时间;
步骤4,针对步骤3的 进行详细解释:入队时延的计算公式为:
其中,V代表交换机处理流量的速度;
排队时延计算公式为:
影响数据帧排队延时的主要有以下4种因素:(1)正在传输的低优先级数据帧干扰;
(2)优先传输的高优先级数据帧干扰;
(3)先到达的相同类型的同优先级数据帧;
(4)不同类型的同优先级数据帧干扰;
排队时延的计算从n=1开始迭代直至相邻两次迭代的数值相等为止;其中, 代表流量m第i帧的传输时延,hp(m)表示优先级大于等于m的流量集合,sp(m)表示先到达的优先级等于m的流量集合;
步骤5,优先级的设置将影响排队时延,进而影响最坏情况下时延,基于上述步骤2‑4的计算方法,进行流量的自适应优先级分配处理;
步骤6,根据调度策略规划各类型流量的先后传出交换机的顺序,并映射生成门控制列表GCL,GCL的条目按照时间顺序依次执行,当门打开的时候允许流量传出至输出端口,反之则不允许。
2.根据权利要求1所述一种无边界协同控制时间敏感网络自适应分级调度方法,其特征在于,步骤5中,进行流量的自适应优先级分配处理,包括如下3个阶段:(1)初始解的构造:初始解是根据优先级自适应调整问题产生的,可以在允许的范围内与后面求解最优解方法相配合形成最佳起始;
(2)邻域搜索:基于偏向性的搜索方式从一个可行解移动到达一个更加优化的可行解,这加速了算法收敛于全局最优化解;
(3)制定接收准则:根据目标函数设置制定接收准则,TSN调度的最终目标是实现高调度成功率下的低时延,流量自适应选择优先级,逐步构造可行解,将具备多输入参量的流量按照此标准有序输出。
3.根据权利要求1所述一种无边界协同控制时间敏感网络自适应分级调度方法,其特征在于,步骤1中,流量大小代表流量的数据帧长度,传输时延代表从发送数据时刻算起到该数据帧的最后一个比特发送完毕所需的时长,入队时延代表流量从到达交换机时刻至完全进入交换机的时长,排队时延代表在交换机中等待转发的时长,优先级代表流量转发的优先等级系数,周期代表同一属性流量两次发送的传输间隔,截止时间代表流量所能容忍的最大时延上限,最坏情况下时延代表流量在网络全生命周期中端到端时延的最大值。
4.根据权利要求1所述一种无边界协同控制时间敏感网络自适应分级调度方法,其特征在于,步骤2、3、4中,每输入前7个参数则输出应该最坏情况下时延,形成前7个表征参数到最后一个参数最坏情况下时延的映射,流量在初始设置过程中均满足Dm≤Tm;若Rm≤Dm则视为调度成功,反之则视为调度失败。
5.根据权利要求1所述一种无边界协同控制时间敏感网络自适应分级调度方法,其特征在于,步骤5中,在迭代过程中不断求取局部最优解,最终实现局部最优到全局最优的转化。