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专利号: 2022102273811
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,将航天器内部数据包中的有线TSN帧映射到无线TDMA帧中,根据数据帧的目的MAC地址和QoS字段将其存储到对应输出端口的缓存队列中;缓存队列中存入的数据包需小于此队列所能存储的最大数据量阈值,将非TSN流的数据包进行入队管理,为TSN流的数据包打上入队时间戳后进行入队管理;出队调度时判断当前时隙是否属于本无线节点,若是,则采用权值队列平均时延最小调度算法调度各类数据包。

2.根据权利要求1所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,将航天器内部数据包中的有线TSN帧映射到无线TDMA帧中包括:有线TSN帧为一个带有VLAN标签的以太网帧,TDMA帧为自定义的802.11帧,自定义的802.11帧包括采用802.11头部、序号、数据长度QoS字段、最大存活时间、负载以及32位的CRC校验;航天器内部有线侧数据经过TSN交换机到达TSN网关接收端口时,将有线TSN帧转换为802.11无线帧,将VLAN标签中的pcp优先级字段映射到无线TDMA帧的QoS字段,并且将自定义的数据包最大存活依次映射到无线TDMA帧中。

3.根据权利要求1所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,根据数据帧的目的MAC地址和QoS字段将其存储到对应输出端口的缓存队列中,即根据无线TDMA帧的目的MAC地址和QoS字段将无线TDMA帧存储到对应缓存队列中,即若TDMA帧的QoS字段为特定数值,即该数据包为时敏数据,则存储到TSN列表;否则,即该数据包为非时敏数据,则将该数据包存储到非TSN列表。

4.根据权利要求3所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,非TSN流的数据包和TSN流的数据包在进行入队管理之前,按照网络中优先级值范围设置出门控循环列表数量,判断TSN列表和非TSN列表中的缓存队列占用的总存储空间,若该总存储空间没有超过全局限制阈值,则对TSN列表和非TSN列表中的缓存队列进行入队操作;否则对非TSN列表中最长的缓存队列进行数据包的丢弃,直到总存储空间没有超过全局限制阈值,再对TSN列表和非TSN列表中的缓存队列进行入队操作。

5.根据权利要求1所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,将非TSN流的数据包进行入队管理,即提取非TSN流的数据包最大存活字段,获取本数据包过期的时间阈值,计算数据包的剩余存活时间能否完成数据报文的传输,若数据包的传输时延小于或等于数据包的剩余存活时间,则将此数据包压入队列,若大于数据包的剩余存活时间,则丢弃该数据包。

6.根据权利要求5所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,数据包的传输时延表示为:其中, 为数据包的传输时延;hi为数据传输链路中需要经过的节点总数;

为数据通过在第n个节点内的传输时延; 为有线链路的数据传播时延; 节点n的数据处理时间。

7.根据权利要求5所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,若TSN流到达概率服从泊松分布,服务时间服从指数分布,则TSN流的排队时延表示为:其中,Dnomal为TSN流到达概率服从泊松分布、服务时间服从指数分布的排队时延;M为TSN列表中队列数目; 表示TSN流s在每个发送周期Ti的数据量; 为TSN流终端di在周期Ti内数据量发送时延;V为无线传输速率; 为TSN流终端di在每个周期Ti产生的业务量。

8.根据权利要求7所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,TSN流终端di在周期Ti内数据量发送时延 表示为:其中,hi为数据传输链路中需要经过的节点总数; 为交换机内部处理时延;

为有线的传输时延; 为有线的传播时延。

9.根据权利要求1所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,采用动态权值调度算法调度各类数据包的过程包括以下步骤:

101、TSN网关在收到网关下发的时隙表后,根据时隙表设定的本节点发送时隙,设定相应的计时器,根据计时器触发本节点发送状态;

102、本地计时器触发本节点的发送状态,节点对自身TSN列表进行轮询,循环检测各队列的发送权值;

103、若轮询队列的权值pi大于正在发送的数据权值pj,则判断当前正在传输的是否为有线非TSN帧,若是,则令TSN帧抢占非TSN帧资源调度当前数据包,若否,则等待所述有线TSN帧调度结束,再调度当前数据包;

104、若pi≤pj,则从TSN列表头部轮询队列出栈操作,每次取数据包的数据量不超过队列字节阈值F;

105、当出队完成后,从更新后的循环列表中删除该出队的队列;

106、当轮询至非TSN队列的权值pi大于正在发送的pj,那么等待当前队列数据发送完毕,取pi权值队列的数据包进行发送,并重新赋予该非TSN队列一个权值,然后跳过该队列,对下一个队列进行出队操作;

107、如果对所有队列轮询完一轮,则根据队列的已等待时间与优先级信息,更新所有队列的权值,返回步骤101。

10.根据权利要求7所述的一种有线无线融合的航天器内时间敏感网络队列管理调度方法,其特征在于,队列的发送权值表示为:a+b=1

其中,Ti表示队列i的数据进入队列后的等待发送时间,Qi表示队列i的固有优先级,其中a,b为计算权值;N为队列的数量。