本發(fā)明涉及時間敏感網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于低速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的流量調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

1、在軌道交通車載設(shè)備通信技術(shù)領(lǐng)域，時間敏感網(wǎng)絡(luò)集成了時間同步、鏈路冗余、門控調(diào)度、資源配置等技術(shù)，能夠?yàn)闀r間敏感流量提供低時延、高穩(wěn)定性與低丟包率的傳輸服務(wù)，并且該協(xié)議完全基于鏈路層，無需應(yīng)用層參與即可實(shí)現(xiàn)、部署難度低、拓展性好，在列車車載通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。并且隨著列車無人化、智能化不斷發(fā)展，傳統(tǒng)車載通信總線不能滿足帶寬要求，而對網(wǎng)絡(luò)報文進(jìn)行流量調(diào)度，能夠?yàn)闀r間敏感型流量分配專門的傳輸時隙，保障時間敏感流量的傳輸實(shí)時性與確定性。

2、目前，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備流量調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)過程中會出現(xiàn)某條報文傳輸?shù)揭话攵T被關(guān)閉的情況，隊(duì)列內(nèi)剩余內(nèi)容在下一周期被處理時仍然會占用開門的時間，導(dǎo)致計(jì)劃流量傳輸時隙與實(shí)際可用時隙產(chǎn)生偏差，這種情況的出現(xiàn)頻率會隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加而增加，丟包率隨之增加。令傳輸門不具有截?cái)鄨笪牡臋?quán)限，并在門控列表中添加保護(hù)帶可解決這種問題。保護(hù)帶只允許低優(yōu)先級門控關(guān)閉時沒有傳輸完成的報文繼續(xù)傳輸，不允傳輸新的報文，且保護(hù)帶的持續(xù)時間應(yīng)當(dāng)維持足以傳輸一條完整幀的時間以確保低優(yōu)先級報文傳輸完成，處于保護(hù)帶時所有傳輸門均關(guān)閉。但保護(hù)帶的存在浪費(fèi)了較多網(wǎng)絡(luò)帶寬，最壞的情況下整個保護(hù)帶持續(xù)時間都沒有報文傳輸。

3、綜上所述，目前急需一種簡單易行、帶寬浪費(fèi)少的以太網(wǎng)設(shè)備流量調(diào)度方法，克服傳統(tǒng)流量調(diào)度方法對于網(wǎng)絡(luò)帶寬有較多浪費(fèi)的問題，并提高時間敏感網(wǎng)絡(luò)部署的可行性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種應(yīng)用于低速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的流量調(diào)度方法，適用于具有百兆以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備，能夠優(yōu)化資源消耗，降低帶寬浪費(fèi)。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種應(yīng)用于低速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的流量調(diào)度方法，該方法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備報文時間敏感程度劃分優(yōu)先級，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的報文長度計(jì)算門控列表周期、門控列表狀態(tài)和各列表的持續(xù)時隙。每個優(yōu)先級具有專屬隊(duì)列，報文所在隊(duì)列未獲得發(fā)送權(quán)限時排隊(duì)等候，獲得發(fā)送權(quán)限時將報文向外發(fā)送。隊(duì)列的發(fā)送權(quán)限由門的狀態(tài)、報文傳輸時間和當(dāng)前時隙剩余時間共同決定。報文傳輸時間的計(jì)算通過預(yù)先計(jì)算一組不同長度范圍的報文傳輸時間，采用比較報文長度的方式實(shí)現(xiàn)，即長度在一定范圍內(nèi)的報文共用相同傳輸時間。門的狀態(tài)由門控列表決定，門控列表根據(jù)已知且商定過的門控周期時隙切換門控列表輸出，控制8個不同優(yōu)先級隊(duì)列門的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)流量調(diào)度。包括如下步驟：

4、s1，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備報文時間敏感程度，將流量劃分為0～7八個優(yōu)先級，其中優(yōu)先級7為最高優(yōu)先級，優(yōu)先級0為最低優(yōu)先級。

5、s2，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的報文長度計(jì)算門控列表周期、門控列表狀態(tài)和各列表的持續(xù)時隙。

6、s3，根據(jù)門控列表周期opercycletime、上一循環(huán)周期起始時刻lastcyclestarttime計(jì)算每次的門控列表循環(huán)的開始時刻cyclestarttime，待當(dāng)前時刻大于計(jì)算的開始時刻時，輸出周期開始指示脈沖，開啟門控循環(huán)周期。

7、s4，接收到步驟s3的周期開始指示脈沖后，根據(jù)當(dāng)前時隙運(yùn)行時間operbasetime、系統(tǒng)內(nèi)部時鐘周期t、當(dāng)前時隙總時間c_totaltime，通過比較當(dāng)前時隙運(yùn)行時間operbasetime和步驟s2中已經(jīng)計(jì)算出的當(dāng)前時隙總時間c_totaltime的大小關(guān)系、查詢門控列表狀態(tài)的方式輸出當(dāng)前時隙門控狀態(tài)c_gatestates、下一時隙門控狀態(tài)n_gatestates。同時計(jì)算并輸出當(dāng)前時隙剩余時間c_exittime。

8、s5，各優(yōu)先級隊(duì)列根據(jù)門控開啟或關(guān)閉狀態(tài)、當(dāng)前時隙剩余時間c_exittime和傳輸報文所需時間send_message_time控制各優(yōu)先級隊(duì)列內(nèi)排隊(duì)的報文發(fā)送或阻塞。

9、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s3中，設(shè)當(dāng)前門控列表循環(huán)周期為i，上一門控列表循環(huán)周期為i-1，當(dāng)前門控列表循環(huán)周期所述門控列表循環(huán)的開始時刻計(jì)算公式為：

10、cyclestarttimei＝lastcyclestarttimei-1+opercycletimei?(1)

11、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s3中，所述上一循環(huán)周期起始時刻在計(jì)算完當(dāng)前循環(huán)周期的cyclestarttime后，更新為：

12、lastcyclestarttimei＝cyclestarttimei?(2)

13、更新后的lastcyclestarttimei用于下一次循環(huán)周期的門控列表循環(huán)的開始時刻的計(jì)算。

14、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s4中，設(shè)n為當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)部時鐘周期，n-1為上一系統(tǒng)內(nèi)部時鐘周期，所述當(dāng)前時隙運(yùn)行時間為：

15、operbasetimen＝operbasetimen-1+t?(3)

16、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s4中，系統(tǒng)內(nèi)部時鐘周期t為系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行參考時鐘的周期。

17、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s4中，當(dāng)前時隙總時間c_totaltime、當(dāng)前時隙門控狀態(tài)c_gatestates、下一時隙門控狀態(tài)n_gatestates是從步驟s2的結(jié)果中查詢得到的。

18、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s4中，設(shè)n為當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)部時鐘周期，j為當(dāng)前所處在的時隙，所述當(dāng)前時隙剩余時間為：

19、c_exittimen＝c_totaltimej-operbasetimen?(4)

20、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s5中，各優(yōu)先級隊(duì)列門控開啟或關(guān)閉狀態(tài)具體是指當(dāng)前時隙門控狀態(tài)、下一時隙門控狀態(tài)。

21、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s5中，對傳輸報文所需時間send_message_time通過比大小的方式確定報文長度區(qū)間，長度在同一個區(qū)間內(nèi)的報文共用同一個傳輸時間長度，降低運(yùn)算時間開銷。

22、根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s5中，對于是否阻塞報文發(fā)送的判斷方法為：

23、根據(jù)步驟s4輸出的當(dāng)前時隙門控狀態(tài)和下一時隙門控狀態(tài)可查詢出當(dāng)前門控是否開啟和下一時隙門控是否開啟。若當(dāng)前門控關(guān)閉則阻塞報文。若當(dāng)前門控開啟且下一時隙門控開啟則不阻塞報文。若當(dāng)前門控開啟且下一時隙門控關(guān)閉，則根據(jù)當(dāng)前時隙剩余時間和報文需要的傳輸時間判斷當(dāng)前時隙剩余時間是否滿足報文傳輸時間要求，若滿足則不阻塞報文傳輸；若不滿足則阻塞報文傳輸。由此實(shí)現(xiàn)流量調(diào)度，為時間敏感型流量分配專門的傳輸時隙，保障時間敏感流量的傳輸實(shí)時性與確定性。

24、本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明在傳統(tǒng)時間敏感網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)度方法的基礎(chǔ)上，采用判斷下一門控狀態(tài)對應(yīng)優(yōu)先級門控是否開啟、比較報文傳輸時間和當(dāng)前時隙剩余時間的方法，去掉了為防止低優(yōu)先級報文傳輸侵入高優(yōu)先級傳輸時隙而增加的保護(hù)帶，降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費(fèi)。此外，本發(fā)明采用通過比大小的方式確定報文長度區(qū)間，長度在同一個區(qū)間內(nèi)的報文共用同一個傳輸時間長度，降低運(yùn)算時間開銷。