申请/专利权人：中国科学院沈阳自动化研究所;沈阳智能机器人国家研究院有限公司;沈阳智能机器人创新中心有限公司

申请日：2019-10-11

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN112733303B

主分类号：G06F30/18

分类号：G06F30/18;G06F30/20;H04L41/14;H04L43/0852;G06F111/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2021.05.21#实质审查的生效;2021.04.30#公开

摘要：本发明涉及基于确定性网络演算的多策略工业TSN整形器建模方法，包括以下步骤：网络初始化，确定数据流的端到端物理路径；确定工业流量类型；根据不同工业流量的累积到达确定流量具备的到达曲线；根据不同工业流量的累积离开确定流量获得的等效服务曲线；由到达曲线和等效服务曲线的函数关系得到端到端时延上界。本发明针对TSN网络架构中不同工业流量混合传输的流量时延问题，综合流量特征和整形调度算法的影响，考虑多数据并发干扰，使用确定性网络演算对工业TSN整形器建模，分析获得不同工业流量的时延上界。该时延上界能够为真实网络系统的稳定运行提供理论指导，避免网络资源浪费。

主权项：1.基于确定性网络演算的多策略工业TSN整形器建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：网络初始化，确定数据流的端到端物理路径；步骤2：确定工业流量类型；步骤3：根据不同工业流量的累积到达确定流量具备的到达曲线；步骤4：根据不同工业流量的累积离开确定流量获得的等效服务曲线；步骤5：由到达曲线和等效服务曲线的函数关系得到端到端时延上界；所述步骤1具体为：步骤1.1：按照数据流经的端到端物理路径依次获得发送端Si，目的端Di和流经交换设备SWin，其中i表示工业流量类别，n表示流经交换设备的数量；步骤1.2：端到端时延表达式构建如下：Tee＝tprop+ttran+tque+thdwa，其中tprop表示传播时延，ttran表示传输时延，tque表示排队时延，thdwa表示硬件时延；所述工业流量类型包括：周期性实时数据、周期性非实时数据以及非周期性实时数据；所述等效服务曲线为由端到端物理路径上经历的n个交换设备构成的等效网络设备在设定时间内离开的比特数与时间的函数关系，其表达式为β'it＝R'it-Ti'，其中，β'it表示第i类工业流量离开网络设备的比特数；即第i类工业流量端到端物理路径上经历的n个交换设备提供的服务速率的最小值，即第i类工业流量端到端物理路径上经历的n个交换设备的服务时延的和，t表示流量离开时间；步骤5具体如下：第i类工业流量端到端时延上界是该类工业流量到达曲线和等效服务曲线形成的闭包的最大水平距离为：其中h表示最大水平距离，sup表示取上界，inf表示取下界，τ表示最大端到端时延上界，t表示时间，i表示工业流量类型；αit表示第i类工业流量的到达曲线，β'it表示与到达曲线对应的第i类工业流量等效服务曲线；所述工业流量的到达曲线包括：周期性实时工业流量的到达曲线：αprt＝C·t；非周期性实时工业流量的到达曲线：αnprt＝C·t；周期性非实时工业流量的到达曲线：其中，lpnr为周期性非实时流量数据包大小，Tpnr为发送周期；所述服务曲线包括：交换设备提供给周期性实时工业流量的服务曲线：交换设备提供给非周期性实时工业流量的服务曲线：交换设备提供给周期性非实时工业流量中高优先级流量的服务曲线： 交换设备提供给周期性非实时工业流量中低优先级流量的服务曲线： 其中，表示第i类实时工业流量的保护带时间，表示第i类实时工业流量的最大帧大小，表示第i类非实时工业流量的信用值上升速率，表示第i类非实时工业流量的信用值下降速率，HCi表示第i类非实时工业流量的最大信用值，LCi表示第i类非实时工业流量的最小信用值，下标pr表示周期性实时流量，下标npr表示非周期性实时流量，下标pnr表示周期性非实时流量，下标pnr-h表示高优先级周期性非实时流量，下标pnr-l表示低优先级周期性非实时流量，表示取pnr-h和pnr-l流量帧的最大值；所述等效服务曲线包括：周期性实时工业流量的等效服务曲线：非周期性实时工业流量的等效服务曲线：高优先级的周期性非实时工业流量的等效服务曲线： 低优先级的周期性非实时工业流量的等效服务曲线： 其中，为周期性实时工业流量从发送端到接收端经过的交换设备的等效服务时延，Tij为第i类工业流量从发送端到接收端经过的第j个交换机的服务时延，为非周期性实时工业流量从发送端到接收端经过的交换设备的等效服务时延，为高优先级周期性非实时工业流量从发送端到接收端经过的交换设备的等效服务速率，为高优先级周期性非实时工业流量从发送端到接收端经过的交换设备的等效服务时延，为低优先级周期性非实时工业流量从发送端到接收端经过的交换设备的等效服务速率，为低优先级周期性非实时工业流量从发送端到接收端经过的交换设备的等效服务时延；所述实时工业流量端到端时延上界包括：周期性实时工业流量端到端时延上界：非周期性实时工业流量端到端时延上界：周期性非实时工业流量端到端时延上界：

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