一種適用于信用量整形網(wǎng)絡(luò)的多段分組最壞延遲計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域的延遲計(jì)算，更特別地說，是指一種應(yīng)用于信用量 整形網(wǎng)絡(luò)的最壞延遲計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] IE邸AVB巧thernetAudio/VideoBridging)網(wǎng)絡(luò)，是在傳統(tǒng)W太網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上， 通過保障帶寬，限制延遲和精確時(shí)鐘同步等手段，提高了時(shí)間敏感（Time-Sensitive)信息 傳輸?shù)膶?shí)時(shí)保障，W支持各種基于音頻、視頻的網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用的組網(wǎng)技術(shù)。AVB(W太網(wǎng)音 視頻橋接技術(shù)）采用基于信用量整形（化edited-basedshaping)的方法實(shí)現(xiàn)流量控制目 的，具體體現(xiàn)于IE邸802. 1Qav標(biāo)準(zhǔn)中。
[0003] AVB支持兩種時(shí)間敏感流量類型，即：SR_A時(shí)間敏感流量和SR_B時(shí)間敏感流量， SR_A優(yōu)先級(jí)高于SR_B。81?_4和51?_8通過帶寬預(yù)留（StreamReservation)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸 保障，并采用信用量機(jī)制實(shí)現(xiàn)流量整形。具體來說：對(duì)于SR_A或者SR_B，如果其所對(duì)應(yīng)的信 用量大于或者等于0時(shí)，并且沒有高優(yōu)先級(jí)包準(zhǔn)備好待發(fā)送，則SR_A或者SR_B隊(duì)列中數(shù)據(jù) 包獲得發(fā)送許可。SR_A時(shí)間敏感流量的發(fā)送斜率記為sendslopesKA，SR_B時(shí)間敏感流量的 發(fā)送斜率記為sendslopesKe。SR_A時(shí)間敏感流量的恢復(fù)斜率（也稱為保障帶寬速率）記為 idleslopesKA，SR_B時(shí)間敏感流量的恢復(fù)斜率（也稱為保障帶寬速率）記為idleslopesKB。 在數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)間段內(nèi)，其對(duì)應(yīng)的信用量按照sendslopesKA或者sendslopeSKe的斜率減 少，直到信用量小于0時(shí)發(fā)送停止；如果SR_A或者SR_B隊(duì)列中有緩沖數(shù)據(jù)包，但是沒有 獲得發(fā)送的許可，則信用量按照idleslopesKA或者idleslopeSKe斜率一直增加；如果SR_ A或者SR_B隊(duì)列中沒有緩沖數(shù)據(jù)包，并且信用量小于0,則信用量按照idleslopesKA或者 idleslopesKe斜率增加到0時(shí)停止，如果信用量大于0,則信用量重置為0。
[0004] 最壞延遲是衡量嵌入式網(wǎng)絡(luò)性能的重要性能指標(biāo)，一般可W采用網(wǎng)絡(luò)演算 (化twork化1 州Ius)、軌跡法（TrajectoryApproach)、模型檢查（ModelQiecking)等方法 進(jìn)行最壞延遲評(píng)價(jià)。當(dāng)把AVB網(wǎng)絡(luò)放在嵌入式環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，比如：航空電子系統(tǒng)，需 要對(duì)AVB網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性能進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。利用網(wǎng)絡(luò)演算理論獲取網(wǎng)絡(luò)的最壞延遲，已經(jīng)成 功應(yīng)用于AFDX(Avionics化11DuplexSwitchEthernet)網(wǎng)絡(luò)，但AVB網(wǎng)絡(luò)信用量整形方 法與AFDX網(wǎng)絡(luò)最小發(fā)送間隔度andwidthAllocationGap,BAG)流量整形方法迴異，在最 壞延遲評(píng)價(jià)時(shí)需要緊密結(jié)合AVB信用量整形功能進(jìn)行合理評(píng)估。
[0005] 在文獻(xiàn)"R.如eck.AnalysisofEthernetAVBforAutomotive化tworkusing NetworkCalculus.InProceedingofIEEEinternationalconferenceonVehicular ElectronicsandSafetyQCVES2012).I邸E, 2012,pp. 61-67"中討論了AVB網(wǎng)絡(luò)SR_A和 SR_B的流量調(diào)度的最壞條件，并給出了流量對(duì)應(yīng)服務(wù)曲線技術(shù)延遲的計(jì)算公式，結(jié)合Ta和 Te,可W實(shí)現(xiàn)對(duì)53_4和SR_B到達(dá)曲線的進(jìn)一步精確化描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決在現(xiàn)有AVB網(wǎng)絡(luò)中任意一節(jié)點(diǎn)不同優(yōu)先級(jí)流量的最壞延遲計(jì)算，本發(fā)明 提出了一種適用于信用量整形網(wǎng)絡(luò)的多段分組延遲最壞延遲演算方法。該方法采用了物理 帶寬約束加上邏輯帶寬約束的多段分組的技術(shù)手段。依據(jù)了高低優(yōu)先級(jí)流量調(diào)度的最壞條 件和對(duì)應(yīng)的信用量增加邊界值，計(jì)算流量一次性最大發(fā)送時(shí)間；通過判斷到達(dá)流量最大突 發(fā)度與一次性最大發(fā)送時(shí)間的大小關(guān)系，在物理帶寬約束的基礎(chǔ)上，增加邏輯帶寬約束，實(shí) 現(xiàn)到達(dá)流量的多段分組曲線描述；有效提高了網(wǎng)絡(luò)延遲計(jì)算的準(zhǔn)確性。
[0007] 本發(fā)明提出的一種適用于信用量整形網(wǎng)絡(luò)的多段分組最壞延遲計(jì)算方法，其特征 在于包括有下列步驟：
[000引步驟一：計(jì)算輸入端口的技術(shù)時(shí)延；
[0009] 依據(jù)SR_A時(shí)間敏感流量對(duì)應(yīng)的服務(wù)曲線技術(shù)延遲的時(shí)間
計(jì)算任意一輸入端口poKi下的SR_A時(shí)間敏感流量所對(duì)應(yīng) 的服務(wù)曲線的技術(shù)時(shí)延：，i為輸入端口的標(biāo)識(shí)號(hào)；然后執(zhí)行步驟二；
[0010] 依據(jù)SR_B時(shí)間敏感流量對(duì)應(yīng)的服務(wù)曲線技術(shù)延遲的時(shí)間
計(jì)算任意一輸入端口port;下的SR_B時(shí)間敏感流量 所對(duì)應(yīng)的服務(wù)曲線的技術(shù)時(shí)延，i為輸入端口的標(biāo)識(shí)號(hào)；然后執(zhí)行步驟二；
[0011] 步驟二：獲取多段曲線中的第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
[0012] 依據(jù)
計(jì)算出SR_A時(shí)間敏感流量W物理鏈路速 率C的數(shù)據(jù)流一次性最大發(fā)送時(shí)間j；然后執(zhí)行步驟=;
[0013] 依據(jù)
計(jì)算出SR_B時(shí)間敏感流量W物理鏈路速 率C的數(shù)據(jù)流一次性最大發(fā)送時(shí)間巧_^。.。,。；然后執(zhí)行步驟=;
[0014] 步驟=:獲取物理鏈路約束下的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
[0015] 設(shè)置數(shù)據(jù)包突發(fā)度b、W及在AVB網(wǎng)絡(luò)中消息傳輸?shù)脑垂?jié)點(diǎn)Src、目的節(jié)點(diǎn)Dst;
[0016] 對(duì)當(dāng)前的數(shù)據(jù)包突發(fā)度6^^采用了前一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包突發(fā)度1^^^,^與最壞流量 延遲則一節(jié)盧.之和來重化，即6部。=6前一節(jié),4+/?><馬。一樹，：P為持續(xù)流重，1)商_節(jié)點(diǎn)為消息 在前一節(jié)點(diǎn)的最壞延遲；
[0017] 依據(jù)
計(jì)算SR_A時(shí)間敏感流量的單物理鏈路約束下 的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)間；然后執(zhí)行步驟四；
[0018]依據(jù)^
計(jì)算SR_B時(shí)間敏感流量的單物理鏈路約束下 的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)間；然后執(zhí)行步驟四；
[0019] 步驟四：獲取多段曲線成立條件；
[0020]對(duì)比r邸-乂f,'。,。'與了邸_山,,。,的相對(duì)大小，得到二7^邸_乂化。。-7^邸_乂化n,;
[0021] 若ATS_, >0，則表明到達(dá)的SR_A時(shí)間敏感流量的突發(fā)度較小，在W鏈路速率C的最大一次性發(fā)送時(shí)間范圍內(nèi)能夠完成SR_A時(shí)間敏感流量的所有數(shù)據(jù)包的發(fā)送，記錄該 分組到達(dá)曲線的最后轉(zhuǎn)折點(diǎn)為，并跳入步驟六進(jìn)行后續(xù)計(jì)算；
[002引若A巧^ 4 < 0，則表明到達(dá)的SR_A時(shí)間敏感流量的突發(fā)度較大，不能在W鏈路速 率C的最大一次性發(fā)送時(shí)間范圍內(nèi)能夠完成所有數(shù)據(jù)包的發(fā)送，將形成SR_A時(shí)間敏感流量 的第二段曲線，進(jìn)入步驟五；
[0023]對(duì)比乃邸_6，,,.。,。與A/胃的相對(duì)大小，得到 二
[0024] 若, > 0，則表明到達(dá)的SR_B時(shí)間敏感流量突發(fā)度較小，在W鏈路速率C的 最大一次性發(fā)送時(shí)間范圍內(nèi)能夠完成SR_B時(shí)間敏感流量所有數(shù)據(jù)包的發(fā)送，記錄該分組 到達(dá)曲線的最后轉(zhuǎn)折點(diǎn)為胃，并跳入步驟六進(jìn)行后續(xù)計(jì)算判斷；
[002引若<O，則表明到達(dá)的SR_B時(shí)間敏感流量突發(fā)度較大，不能在W鏈路速率 C的最大一次性發(fā)送時(shí)間范圍內(nèi)能夠完成所有數(shù)據(jù)包的發(fā)送，將形成SR_B時(shí)間敏感流量的 第二段曲線，進(jìn)入步驟五；
[0026] 步驟五：獲取保障帶寬速率約束下的最后轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
[0027] SR_A時(shí)間敏感流量在保障帶寬約束下形成的曲線構(gòu)成SR_ A時(shí)間敏感流量第二段曲線，依據(jù)83_4時(shí)間敏感流量第二段曲線的投影關(guān)系 j=(C-i涼似％心Jx拖如雷+_M^_,計(jì)算縱軸的等效點(diǎn)，記為M急^;:
[002引考慮SR_A時(shí)間敏感流量W保障帶寬速率idleslopesKA的發(fā)送時(shí)間，依照轉(zhuǎn)折點(diǎn)關(guān)
計(jì)算SR_A時(shí)間敏感流量多段達(dá)到曲線，的第二個(gè) 轉(zhuǎn)折點(diǎn);然后將所述賦值給最后轉(zhuǎn)折點(diǎn)ri豈4,,,,,，，執(zhí)行步驟六；
[0029] SR_B時(shí)間敏感流量在保障帶寬約束下形成的曲線構(gòu)成SR_ B時(shí)間敏感流量第二段曲線，依據(jù)83_8時(shí)間敏感流量第二段曲線的投影關(guān)系
,計(jì)算縱軸的等效點(diǎn)，記為.
[0030] 考慮SR_B時(shí)間敏感流量W保障帶寬速率idleslopesKB的發(fā)送時(shí)間，依照轉(zhuǎn)折點(diǎn)關(guān)
-計(jì)算SR_B時(shí)間敏感流量多段達(dá)到曲線的第二個(gè) 轉(zhuǎn)折點(diǎn)3^￡妥^;然后將所述巧^芳^巧值給最后轉(zhuǎn)折點(diǎn),執(zhí)行步驟六；
[0031] 步驟六：競(jìng)爭(zhēng)輸出流量遍歷；
[0032] 檢查競(jìng)爭(zhēng)輸出流量所對(duì)應(yīng)的輸入端口podi是否遍歷完畢，如果遍歷完畢，獲取出 最大轉(zhuǎn)折點(diǎn)