交换机的时间感知整形器的设计

时间敏感网络(TSN)是应用于未来工业网络实时性的一种增强型以太网技术。作为主要关键技术之一,流量调度机制决定了时间敏感网络数据传输的确定性和实时性,对其进行研究是非常具有价值的。在研究了802.1Qbv标准中所定义的时间感知整形器的实现机制和完整的处理流程的基础上,提出了一种时间感知整形器调度机制的设计。将整个设计在自研的TSN交换机平台上进行组网测试,验证了调度器可支持时间敏感业务流的确定性传输。

时间敏感网络下的一种新型灵活门控机制

时间敏感网络流调度算法通常需要生成大量的门控事件。这超出了网络设备的能力,使得调度算法难以在实际网络中部署。针对此问题,提出一种新型灵活门控机制,通过放松实时业务流与尽力而为业务流严格隔离的约束,允许部分节点对实时业务流不启用门控机制。该机制允许灵活地选择在各个网络设备端口对各实时业务流使能门控,能够将调度实时业务流所需的门控事件最多减少91.6%,其甚至允许实时业务传输路径上存在不支持门控调度的网络设备,实现与普通网络的混合组网。

基于时间敏感网络的门控调度算法研究

时间敏感网络在标准以太网的基础上通过增加高精度时间同步、资源预留及路径控制、流量整形和业务调度等一系列关键技术,能够保证数据传输的实时性和可靠性。然而,启发式算法在实现门控调度时,数据的周期比过大会导致缓存容量增大和相同优先级数据同时、同向传输时无控制调度等问题。为此,优化改进了门控调度的启发式算法,通过采取数据周期感知和输出缓存长度感知循环等技术,解决了缓存容量不足和时延抖动等问题。仿真结果表明,与传统的启发式算法相比,所提算法在数据周期比超过60倍时能有效减少门控列表90%的存储空间,在相同优先级数据传输情况下平均时延抖动降低了约50%。

基于网络演算的时间敏感网络时延上界分析模型研究

时间敏感网络(Time-sensitive networking,TSN)作为一种新兴工业通信技术,能够为工业控制业务提供高可靠及确定性时延保障.针对时间敏感网络在工业场景中广泛采用的时间感知整形(Time-aware shaper,TAS)机制,提出一种基于网络演算的时延上界分析模型,对多节点组网下端到端时延上界进行定量分析,用以评估门控(Gate control list,GCL)设置是否满足业务服务质量(Quality of service,QoS)需求,有助于简化多节点组网场景下门控设置复杂度.模型仿真部分对影响端到端时延的主要因素进行了对比分析,并通过OMNeT++实时仿真验证了所提出时延上界分析模型的有效性.

基于软件定义的时间敏感网络跨域调度机制

针对时间敏感网络的跨域调度问题,提出了基于软件定义的时间敏感网络跨域调度机制。该机制基于3种广域时钟同步技术来保障纳秒级域间时间同步。提出了时隙无冲突跨域调度模型,解决了域间链路时延带来的时隙对齐问题,利用时隙无冲突约束严格限制跨域流量在边缘节点的到达时间,最终在线计算得到融合各域的全局调度门控列表。实验结果表明,在典型的跨域远程工控场景下,所提模型能调度上百条时间敏感流量,并具有可行的秒级逐流执行时间。

一种时间敏感网络GCL自适应调整算法

时间敏感网络(TSN)使以太网技术能够在具有严格时延限制的任务关键型系统中使用。目前在网络上进行部署的TSN大多是静态的,TSN设备无法对拓扑更改或流量的动态变化做出反应。针对上述问题,通过建立门控列表(GCL)模型,推导了理论上时间敏感流的端到端时延,提出了一种GCL持续时长自适应调整算法。根据TSN工作组提出的IEEE 802.1Qcc标准,为GCL的动态配置仿真实现了集中式网络控制器模块。集中式网络控制器管理网络上运行的应用并检测流量变化,之后根据提出的算法动态配置TSN设备,以保障时间敏感业务在流量发生变化时稳定可靠的传输。仿真结果表明,相比静态的TSN配置,使用GCL自适应调整算法后时间敏感流的平均时延满足率提升1倍以上。