1.一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,包括:
S1:TSN控制器收集TSN终端的业务需求,并为所有TSN终端分配无线时隙资源,并根据无线时隙资源的分配结果确定有线链路资源;
S2:根据无线时隙资源和有线链路资源计算时敏业务流在两个TSN节点之间的端到端传输时延,并以时敏业务流在两个TSN节点之间的端到端传输时延最小为优化目标,以时敏业务流的开始传输时间为第一约束、以时敏业务流在卫星内有线侧TSN节点的发送时间为第二约束条件、以时敏业务流在卫星间有线无线融合网关TSN节点的发送时间为第三约束条件和时敏业务流的端到端时延需求为第四约束采用整数非线性规划算法生成各TSN节点的初始门控列表;
S3:各TSN节点分别测量其与相邻的TSN节点之间的链路时延;根据所测量的链路时延变化计算各TSN节点的门控列表偏差,并根据当前的链路时延变化值设置时敏业务流的传输保护带并对TSN节点的门控列表进行修正使得各TSN节点的门控列表在链路时延变化的情形下依旧与相邻TSN节点的门控列表保持对齐的状态。
2.根据权利要求1所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,所述业务需求包括:源节点,目的节点,时敏业务流的发送周期,时敏业务流的数据大小,时敏业务流的端到端时延需求。
3.根据权利要求1所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,无线时隙资源构成TDMA超帧结构,将信道资源以超帧为周期进行划分,每个超wl帧包含k个时隙,单个时隙长度为L ,时敏业务流按照超帧的周期长度循环执行,其中,所述超帧的周期长度设置为所有时敏业务流发送周期的最小公倍数。
4.根据权利要求3所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,时敏业务流fi在卫星间无线链路传输时由ws,t∈{0,1}决定TDMA的第t个时隙是否属于TSN终端vs,当ws,t=1表示TDMA的第t个时隙属于TSN终端vs,反之TDMA的第t个时隙则不属于TSN终端vs,其中,ws,t表示时隙t分配的决策变量,为满足每个TDMA的时隙只分配给一个TSN终端,需要满足:其中, N表示TSN终端的数量,k表示TDMA的时隙数量。
5.根据权利要求1所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,所述时敏业务流在两个TSN节点之间的端到端传输时延表示为:其中,Ds,i表示时敏业务流从TSN终端vs传输到TSN终端vd的端到端传输时延,h表示时敏业务流从TSN终端vs传输到TSN终端vd需要经过的有线链路总数;n表示时敏业务流从TSN终端vs传输到TSN终端vd需要经过的无线链路总数; 表示单跳有线链路的传播时延;
表示单跳有线链路的传输时延;Ds,i,proc表示TSN交换机的处理时延; 表示单跳无线链路的传播时延; 为单跳无线链路的传输时延; 为单跳无线链路传输的等待时延。
6.根据权利要求5所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,所述无线链路传输的等待时延包括:wl
其中,Ts,i表示TSN终端vs产生时敏业务流fi的周期;H表示TDMA的周期长度;L 表示TDMA单个时隙的长度;k表示TDMA中时隙的数量;ws,t表示TDMA中的第t个时隙是否分配给TSN终端vs的决策变量,当ws,t=1表示TDMA中的第t个时隙属于TSN终端vs,反之则不属于TSN终端vs;p表示TSN终端vs在超帧中的第p个子周期。
7.根据权利要求1所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,所述以时敏业务流在两个TSN节点之间的端到端传输时延最小为优化目标,以时敏业务流的开始传输时间为第一约束、以时敏业务流在卫星内有线侧TSN节点的发送时间为第二约束条件、以时敏业务流在卫星间有线无线融合网关TSN节点的发送时间为第三约束条件和时敏业务流的端到端时延需求为第四约束采用整数非线性规划算法生成各TSN节点的初始门控列表包括:s.t.C1:
C2:
C3:
C4:
其中,C1表示第一约束,t[fi][e]表示时敏业务流fi在链路e上的开始传输时间即TSN节w
点的初始门控列表;Ts,i表示时敏业务流fi的发送周期;E表示所有链路的集合;E表示有线wl
TSN链路集合(即有线侧的链路集合);E 表示无线TDMA链路集合(即无线侧的链路集合);N表示网络中的TSN终端数量,C2表示第二约束,A[eu][ev]∈{0,1}表示链路的邻接矩阵,若A[eu][ev]=1则表示链路eu与链路ev相连,即存在节点v既是链路eu的目的节点也是链路ev的源节点; 表示单跳有线链路的总时延; 表示单跳有线链路的传播时延; 表示单跳有线链路的传输时延;Ds,i,proc表示TSN交换机的处理时延;C3表示第三约束; 表示时敏业务流fi的端到端时延需求; 为无线链路传输的等待时延; 为无线链路的传输时延; 表示无线链路的传播时延;Ds,i表示时敏业务流在两个TSN节点之间的端到端传输时延。
8.根据权利要求1所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,各TSN节点采用定时双向测量的方式获取其与相邻的TSN节点之间的链路时延:其中,Pn,r表示TSN节点与其相邻的TSN节点之间的链路时延,t1,n表示测量发起方记录的第n次测量请求报文离开的时间;t2,n表示测量接收方记录的第n次测量请求报文到达的时间;t3,n表示测量接收方记录的第n次测量响应报文离开的时间;t4,n表示测量发起方记录的第n次测量响应报文到达的时间;Fr表示相邻TSN节点的晶振频率比,ωva表示测量发起方向接收方发送报文的过程中由卫星相对运动带来的运动时延误差分量,ωvb表示测量接收方向发起方发送报文的过程中由卫星相对运动带来的运动时延误差分量。
9.根据权利要求1所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,根据测量得到的TSN节点与相邻的TSN节点之间的链路时延各TSN节点对门控列表进行修正得到新的门控列表:t[fi][e]n=t[fi][e]n‑1+(Pn,r‑Pn‑1,r)
其中,t[fi][e]n‑1表示TSN节点的初始门控列表;t[fi][e]n表TSN节点新的门控列表,Pn,r表示第n次测量时TSN节点与相邻的TSN节点之间的链路时延;Pn‑1,r表示第n‑1测量时TSN节点与相邻的TSN节点之间的链路时延。
10.根据权利要求1所述的一种有线无线融合卫星编队时间敏感网络的门控对齐方法,其特征在于,所述时敏业务流的传输保护带包括:其中,Tb表示时敏业务流的传输保护带, 表示各TSN节点内部时钟的最大偏差表示测量得到的TSN节点与相邻的TSN节点之间链路的最大时延; 测量得到的TSN节点与相邻的TSN节点之间链路的最小时延。