一种时间敏感网络的流量调度方法及装置与流程

1.本发明涉及工业互联网技术领域，尤其涉及一种时间敏感网络的流量调度方法及装置。


背景技术：

2.随着网络通信技术的高速发展，信息技术与运营技术在工业4.0时代不断融合以使工业控制变得更加自动化和智能化，二者的融合同时也使网络中的数据量变得更加庞大。在工业领域中，边缘计算、工业物联网、智能制造等需求逐渐变得迫切，数据传输的实时性和确定性便显得尤为重要，尽管传统以太网已经引入了数据报优先级等特性来尽可能地保证服务质量，但在网络拥挤的情况下，传统以太网采用的“尽力而为(best effort)”策略仍然不能保证数据传输的确定性时延。因此，传统以太网无法用于对时延和稳定性较高的工业控制应用中。
3.随着技术的发展，为了满足工业自动化应用对于实时数据传输的需求，时间敏感网络逐渐成为广泛聚焦的关键技术。时间敏感网络(time-sensitive network，tsn)主要工作在数据链路层，用于构建高可靠、低延迟的以太网，为车载通信，工业互联网等应用提供基础设施。在时间敏感网络中，设备和交换机是时间同步的，数据的产生和传输时间是通过流量调度策略提前规划好的，因此，时间敏感网络在以太网中可以为数据传输提供确定性的时延。然而，在现有的范式下，时间敏感网络只能支持周期性流量的确定性传输，而对于突发性流量和周期性流量并存的情况并没有合适的调度方法。


技术实现要素：

4.本发明提供一种时间敏感网络的流量调度方法及装置，用以解决现有技术中时间敏感网络中周期性流量和突发性流量调度冲突的问题，实现时间敏感网络中周期性流量和突发性流量协同调度的策略。
5.本发明提供一种时间敏感网络的流量调度方法，所述时间敏感网络中传输周期性流量及突发性流量，所述方法包括：
6.对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成以概率流形式表征的概率性质的周期性流量；
7.根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型；其中，通过所述优先时间片共享规则使得突发性流量插入正在传输的周期性流量中而优先传输，通过谨慎预留规则使得在存在突发性流量的时间敏感网络的链路上执行所述优先时间片共享规则；
8.根据建立的可满足性模理论模型，通过求解器得到所述流量调度问题的结果。
9.根据本发明提供的一种时间敏感网络的流量调度方法，所述对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成概率性质的周期性流量，具体包括：
10.确定周期性流量的发送周期，其中，所述发送周期为相邻周期性流量的间隔周期；
11.将突发性流量以预设概率分布的方式在所述发送周期内概率分布。
12.根据本发明提供的一种时间敏感网络的流量调度方法，所述根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型，具体包括：
13.对时间敏感网络中的流量调度问题进行定义；
14.对所述流量调度问题进行时间约束，使得突发性流量在预设的截止时间前发送；
15.对所述流量调度问题进行数据包重叠约束，使得两个属于同一突发性流量生成的数据包能够共享同一个时间片，以及两个分别属于突发性流量及周期性流量的数据包能够共享同一个时间片；
16.对所述流量调度问题按照优先时间片共享规则进行优先级约束，为突发性流量设置优先权，使得突发性流量在周期性流量设定范围的时间片上享有优先权；
17.对所述流量调度问题按照谨慎预留规则进行相邻链路约束，使得在设置有预留时间片的链路上，其相邻的下行链路的时间片在设置有预留时间片的链路的最后时间片结束后开始调度。
18.根据本发明提供的一种时间敏感网络的流量调度方法，所述对时间敏感网络中的流量调度问题进行定义，具体包括：
19.将要调度的流量集合表示为s＝《s1，s2，s3，...，sn》，其中包括周期性流量和突发性流量建模成的概率流，
20.将流量集合中的流si在时间敏感网络链路《va，vb》上要传输的数据包集合表示如下：
[0021][0022]
其中，包含了周期性流量以及突发性流量的数据包，表示流si在时间敏感网络链路《va，vb》上传输的第j个数据包，每个数据包包含三个属性：
[0023][0024]
其中，φ是数据包的预留的时间片的开始时间，t是周期性流量的发送周期或突发性流量的最短间隔时间，l是在链路《va，vb》上传输该数据包所用的时间，各个时间都是以《va，vb》.tu为单位。
[0025]
根据本发明提供的一种时间敏感网络的流量调度方法，所述对所述流量调度问题进行时间约束，使得突发性流量在预设的截止时间前发送，具体包括：
[0026]
流的数据包的传输要在其周期时间内完成：
[0027][0028]
其中，si.path表示流si在时间敏感网络中流过的路径；
[0029]
对于突发性流量生成的概率流，其在时间敏感网络中的第一条链路上的第一帧的调度时间φ应在其发生时间之后：
[0030][0031]
其中，s.type表示流的类型，prob表示概率流的简称，si.ot表示概率流si的发生时间；
[0032]
同一个流的数据包通过一个链路按顺序依次发送：
[0033][0034]
还应满足流的端到端延迟要求：
[0035][0036]
其中，det表示周期性流量的简称，si.e2e表示允许最大的端到端延迟；
[0037]
根据端到端延迟要求，循环遍历突发性流量生成的各概率流，使得时间敏感网络在预设的截止时间前将突发性流量的数据包发送。
[0038]
根据本发明提供的一种时间敏感网络的流量调度方法，所述对所述流量调度问题进行数据包重叠约束，使得两个属于同一突发性流量生成的数据包能够共享同一个时间片，以及两个分别属于突发性流量及周期性流量的数据包能够共享同一个时间片，具体包括：
[0039]
数据包重叠约束形式化如下：
[0040][0041]
其中，e表示时间敏感网络中的链路集合，“overlap”表示重叠。
[0042]
根据本发明提供的一种时间敏感网络的流量调度方法，所述对所述流量调度问题按照优先时间片共享规则进行优先级约束，为突发性流量设置优先权，使得突发性流量在周期性流量设定范围的时间片上享有优先权，具体包括：
[0043]
在时间敏感网络中预设第三数量的优先级，将其中一个优先级设置为突发性流量
的优先级，将剩余的优先级分为两组，一组优先级按照优先级由低至高用于共享时间片的周期性流量，另一组优先级按照优先级由低至高用于非共享时间片的周期性流量，因此优先级约束形式化如下：
[0044][0045]
其中，si.p表示流的优先级，ep表示突发性流量的优先级，nsh_pl表示非共享时间片的周期性流量中优先级最低的优先级，nsh_ph表示非共享时间片的周期性流量中优先级最高的优先级，sh_pl表示共享时间片的周期性流量中优先级最低的优先级，sh_ph表示共享时间片的周期性流量中优先级最高的优先级。
[0046]
根据本发明提供的一种时间敏感网络的流量调度方法，所述对所述流量调度问题按照谨慎预留规则进行相邻链路约束，使得在设置有预留时间片的链路上，其相邻的下行链路的时间片在设置有预留时间片的链路的最后时间片结束后开始调度，具体包括：
[0047]
相邻链路约束形式化为：
[0048][0049]
其中，《va，vb》.d表示链路的传输时延。
[0050]
本发明还提供一种时间敏感网络的流量调度装置，所述时间敏感网络中传输周期性流量及突发性流量，所述装置包括：
[0051]
突发性流量建模单元，用于对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成以概率流形式表征的概率性质的周期性流量；
[0052]
可满足性模理论建模单元，用于根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型；其中，通过所述优先时间片共享规则使得突发性流量插入正在传输的周期性流量中而优先传输，通过谨慎预留规则使得在存在突发性流量的时间敏感网络的链路上执行所述优先时间片共享规则；
[0053]
可满足性模理论处理单元，用于根据建立的可满足性模理论模型，通过求解器得到所述流量调度问题的结果。
[0054]
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述时间敏感网络的流量调度方法的步骤。
[0055]
本发明提供的时间敏感网络的流量调度方法及装置，将突发性流量建模成为一种
具有概率性质的周期性流量，在时间敏感网络的调度中将网络中的流量全部认为是周期性流量进行调度，因此简化了时间敏感网络中流量调度问题；同时优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行约束，通过优先时间片共享规则实现突发性流量抢占机制，而且通过谨慎预留规则，只在网络中存在突发性流量的链路上预留时间片，因此避免网络资源的浪费。
附图说明
[0056]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0057]
图1是本发明提供的时间敏感网络的流量调度方法流程图；
[0058]
图2是本发明提供的时间敏感网络中的链路结构示意图；
[0059]
图3是本发明提供的概率流数据包叠加结构示意图；
[0060]
图4是现有技术中为突发性流量专门预留固定时间片的结构示意图；
[0061]
图5是本发明提供的优先时间片共享规则的结构示意图；
[0062]
图6是本发明提供的谨慎预留规则的上行链路和下行链路的时间片对应关系示意图；
[0063]
图7是本发明提供的对应图1中步骤120的具体流程示意图；
[0064]
图8是本发明提供的时间敏感网络的流量调度装置的结构示意图；
[0065]
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0066]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067]
突发性流量和周期性流量都属于工业领域常见的网络流量，突发性流量指的是由某个突发事件触发的网络流量，与周期性流量不同的是，突发性流量的产生时间往往是不确定的，现有技术的时间敏感网络中维护的时间表并不包含对突发性流量的调度。若在时间敏感网络中同时对周期性流量和突发性流量进行调度，主要面临两个挑战，其一是如何同时满足周期性流量和突发性流量的时延要求，其二是如何设计合理的突发性流量抢占机制，确保周期性流量的服务质量不会受到影响。
[0068]
如图1所示，本发明实施例提供一种时间敏感网络的流量调度方法，所述时间敏感网络中传输周期性流量及突发性流量，所述方法包括：
[0069]
步骤110：对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成以概率流形式表征的概率性质的周期性流量；
[0070]
本发明实施例中，对应步骤110，所述对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成概率性质的周期性流量，具体包括：
[0071]
确定周期性流量的发送周期，其中，所述发送周期为相邻周期性流量的间隔周期；
[0072]
将突发性流量以预设概率分布的方式在所述发送周期内概率分布。
[0073]
具体地，以如图2所示的网络拓扑结构为例进行说明，图2网络由三个设备(d1，d2，d3)和一个交换机(sw1)组成，s1是从d1到d3的周期性流量，s2是从d2到d3的突发性流量，为了针对其中突发性流量进行建模，本发明实施例提出了基于概率流的突发性关键流量建模方法。
[0074]
设t为在网络链路上传输一个数据包所需要的时间，假设图2中突发性流量s2相邻事件的最短间隔时间是5t，也即要求延迟小于等于5t，周期性流量s1的发送周期为5t，也即要求延迟小于等于5t。s1每个周期连续发送三个数据包，s2每次发送一个数据包，s2可以在5t时段的任何时间从d2发送突发性流量。概率流是指将突发性流量以不同发生的概率对应到不同的流上。假设s2创建了n个网络流，分别为ps
21
，ps
22
，ps
23
，...，ps
2n
，用来代表s2以不同可能性出现的概率流，其中n是设定的一个数值，ps
2i
看作为从时间点(i-1)*(5t/n)触发的周期性流量，它的起点和终点与s2相同，它的周期为s2的最短间隔时间5t。若s2发生在ps
i-1
和psi之间的情况，s2延后使之与psi对齐，这种情况的s2的最大允许延迟由原来的5t缩短为5t-5t/n。通过建立的概率流模型就可以涵盖突发性流量出现的所有可能性，将突发性流量建模成为一种具有概率性质的周期性流量，在时间敏感网络的实际调度中，网络中的流量可以全部当作周期性流量进行调度，以下提供的调度方法可以满足所有流量的延迟需求，那么也一定可以满足突发性流量的延迟需求。
[0075]
本发明实施例中，突发性流量已经被建模为具有概率性质的周期性流量，但是其在调度上与周期性流量不同。在传统时间敏感网络的调度中，同一链路传输的两个周期性流量数据包不能重叠，一条链路上最多一次只能传输一个数据包。然而，当突发性流量引入了概率流模型后，由于是将其以概率分布的形式分解，因此同一突发性流量的不同概率流最多只有一个会真实发生，因此在调度的过程中允许属于相同突发性流量的概率流叠加。图3是概率流叠加调度的示意图，其中代表周期性流量s1中的第j个数据包，用ps
2i
代表突发性流量s2的一个概率流，代表概率流ps
2i
的第j个数据包，t为在链路上传输一个数据包所需要的时间。假设s2共有5个不同的概率流，分别为ps
21
，ps
22
，ps
23
，...，ps
25
，在链路sw
1-d3上，调度策略在和之间为三个重叠的数据包预留了同一个时间片，确保满足的延迟需求。在之后，调度策略为两个重叠的数据包和预留了同一个时间片，确保满足和的延迟需求。这样，突发性流量s2的所有概率流满足延迟需求，虽然有的时间片上被调度了多个概率流数据包，但是实际网络运行中最多只会被其中一个数据包填充，不会产生流量冲突。
[0076]
步骤120：根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型；其中，通过所述优先时间片共享规则使得突发性流量插入正在传输的周期性流量中而优先传输，通过谨慎预留规则使得在存在突发性流量的时间敏感网络的链路上执行所述优先时间片共享规则；
[0077]
本发明实施例中，对应步骤120，在时间敏感网络中流量调度方法中的的优先时间
片共享规则体现在：
[0078]
根据所述优先时间片共享规则对周期性流量的发送周期进行延长，使得周期性流量的发送周期由第一数量的时间片拓展为第二数量的时间片；其中所述第二数量的时间片为周期性流量与突发性流量共享的时间片，第二数量与第一数量的差值的时间片是为突发性流量预留的时间片；
[0079]
根据所述谨慎预留规则对时间敏感网络中的各链路进行遍历，在存在突发性流量的链路上执行所述优先时间片共享规则。
[0080]
具体地，本发明实施例将突发性流量建模为概率流，如果为突发性流量保留专有的时间片会降低调度的效率。如图4所示，在该调度中，时间敏感网络每6t的周期中为突发性流量预留了一个时间片(t)，而其他5个时间片为周期性流量预留。在最坏的情况下，当突发性流量数据包f
1e
刚好错过预留的时间片时，必须等待5t的时长才可以传输，这对于延迟要求较高的突发性流量来说是不满足系统需求的，而且还会增加突发性流量传输的网络抖动。
[0081]
为了解决上述问题，本发明实施例提出了优先时间片共享机制，使突发性流量可以在周期性流量的时间片中以更高的优先级进行传输。如图5所示，假设为周期性流量保留了5t 1t时长的时间片，这些时间片可以和突发性流量共享。所以每当突发性流量数据包f
1e
到来的时候就可以立即传输，周期性流量的其余数据包相应地会被推迟传输。为了确保被推迟的数据包也能顺利传送，为周期性流量预留一些额外的时间片，例如图5中为周期性流量预留的时间片增加了1t的时长。因此，通过优先时间片共享，确保突发性流量发生时可以快速传输，显著降低网络延迟和抖动。
[0082]
本发明实施例中，对应步骤120，时间敏感网络中流量调度时的谨慎预留规则体现在：
[0083]
由上述的优先时间片共享规则可知，突发性流量可以抢占周期性流量的共享时间片，因此为周期性流量预留额外的时间片，并确保周期性流量的最坏情况下的延迟不会超过限制。但是如若设置为流量的长度(即数据包的数量)在每条链路上是一个恒定不变的常量，会造成在每一条链路上都为突发性流量预留额外的时间片会导致资源浪费。仍以图2为例，假设周期性流量s1与突发性流量s2共享时间片。由于s1和s2仅在链路sw
1-d3上重叠，因此不需要沿s1的路径的每一条链路都额外预留的时间片，也即链路d
1-sw1上由于没有重叠突发性流量s2因此不需要设置额外的预留的时间片。因此为了使额外预留的时间片最小化，本发明实施例中在链路级别设计了一个谨慎预留规则。输入是两种类型的流量，输出是扩展后的周期性流量。对于路径上的每个链路，遍历各链路的所有突发性流量，并根据长度(se.l，s
t
.l)和最小间隔时间(se.t)计算其所需额外时间片的数量，t是传输一个数据包的时间。具体地，在周期性流量的发送中增加的预留时间片个数的计算公式为：
[0084][0085]
其中，se.l表示突发性流量包含的数据包个数，s
t
.l表示周期性流量包含的数据包个数，s
t
.l
×
t表示周期性流量传输一次需要消耗的时间，s
t
.l
×
t/se.t表示在周期性流量传输一次需要消耗的时间内可以传输的突发性流量的次数。
[0086]
由于对时间片进行了谨慎预留，相邻链路上的调度数据包的数量可能不同，一个数据包在下行链路上的保留时间片应该在它在上行链路上的时间片之后。由于突发性流量
的产生时间具有不确定性，因此相邻链路上的时间片对应关系也是不确定的。为了保证周期性流量的数据包不会错过其相应的时间片，需要在上行链路上可能传输相同帧的最晚时间片之后调度下行链路上的时间片。在图6中给出了一个示例，上游链路sw
a-swb上周期性流量与突发性流量存在重叠，但在下游链路sw
b-swc上不存在重叠。因此，周期性流量在链路sw
a-swb上多预留了一个时间片。那么下游链路fi的时间片应该在上游链路f
i 1
之后调度，而不是在上游链路fi之后。在沿流的整个路径应用这个规则后，可以将其最坏情况的延迟建模为从第一个链路上的发送到最后一个链路上的接收的时间。
[0087]
本发明实施例中，对应步骤120，所述根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型，如图7所示，具体包括：
[0088]
步骤710：对时间敏感网络中的流量调度问题进行定义；
[0089]
具体地，将网络拓扑抽象为一个有向图g(v，e)，其中顶点v表示交换机或设备，边表示交换机和/或设备之间的链路。如果两个网络节点va和vb相连，则边《va，vb》和《vb，vc》将被添加到e中来表示它们之间的全双工链路。一条链路《va，vb》具有三个属性《va，vb》.b，《va，vb》.d和《va，vb》.tu，其中b是链路带宽，d是传输时延，tu是链路上最小的时间单位，它决定了调度时间的粒度。
[0090]
不失一般性，只考虑单个流以简化描述。流s可以用8个属性来表征：s.path、s.e2e、s.p、s.l、s.t、s.type、s.share和s.ot。s.path＝[《v1，v2》，《v2，v3》，...，《v
n-1
，vn》]是流s在网络中流过的路径；s.e2e、s.p和s.l分别表示允许最大的端到端延迟、流的优先级和流的字节长度；对于周期性流量来说，s.t是发送周期，对于突发性流量派生的概率流来说，s.t是突发性流量发生的最小间隔时间；s.type是流的类型，对于周期性流量来说类型是deterministic(det)，对于概率流来说类型是probabilistic(prob)；s.share仅对周期性流量有效，它代表流s是否与突发性流量共享时间片；s.ot仅对概率流有效，代表它的发生时间，即它在源设备上开始传输的时间。
[0091]
将要调度的流量集合表示为s＝《s1，s2，s3，...，sn》，其中包括周期性流量和突发性流量建模成的概率流，
[0092]
将流量集合中的流si在时间敏感网络链路《va，vb》上要传输的数据包集合表示如下：
[0093][0094]
其中，包含了周期性流量以及突发性流量的数据包，表示流si在时间敏感网络链路《va，vb》上传输的第j个数据包，每个数据包包含三个属性：
[0095][0096]
其中，φ是数据包的预留的时间片的开始时间，t是周期性流量的发送周期或突发性流量的最短间隔时间，l是在链路《va，vb》上传输该数据包所用的时间，各个时间都是以《va，vb》.tu为单位。
[0097]
基于以上定义的符号，以下提出调度方法的可满足性模理论(satisfiability modulo theories，smt)问题建模过程。
[0098]
步骤720：对所述流量调度问题进行时间约束，使得突发性流量在预设的截止时间前发送；
[0099]
本步骤具体包括：
[0100]
首先，数据包的调度时间不能为负值，数据包的传输要在其周期时间内完成，流的数据包的传输要在其周期时间内完成：
[0101][0102]
对于突发性流量生成的概率流，其在时间敏感网络中的第一条链路上的第一帧的调度时间φ应在其发生时间之后：
[0103][0104]
其次，同一个流的数据包通过一个链路按顺序依次发送：
[0105][0106]
此外，还应满足流的端到端延迟要求：
[0107][0108][0109]
根据端到端延迟要求，通过公式(7)循环遍历突发性流量生成的各概率流，使得时间敏感网络在预设的截止时间前将突发性流量的数据包发送。即确保无论突发性流量何时发生，时间敏感网络都可以在截止时间之前送达其数据包。
[0110]
步骤730：对所述流量调度问题进行数据包重叠约束，使得两个属于同一突发性流量生成的数据包能够共享同一个时间片，以及两个分别属于突发性流量及周期性流量的数据包能够共享同一个时间片；
[0111]
一条链路一次只能传输一个数据包，所以单独调度周期性流量时，两个周期性流量数据包调度的时间片不能重叠。然而，在本发明实施例中，有两种情况允许时间片重叠：(1)当两个数据包属于从同一个突发性流量派生的不同概率流时，因为实际上最多只有其中一个会真实发生；(2)当一个是概率流，另一个是共享时间片的周期性流量时，因为周期性流量的预留时间片已经在根据谨慎预留规则进行时间片设置中进行了扩展，因此本步骤中数据包重叠约束形式化如下：
[0112][0113]
其中，e表示时间敏感网络中的链路集合，“overlap”表示重叠。
[0114]
步骤740：对所述流量调度问题按照优先时间片共享规则进行优先级约束，为突发性流量设置优先权，使得突发性流量在周期性流量设定范围的时间片上享有优先权；
[0115]
本步骤具体包括：
[0116]
在时间敏感网络中预设第三数量的优先级，将其中一个优先级设置为突发性流量的优先级，将剩余的优先级分为两组，一组优先级按照优先级由低至高用于共享时间片的周期性流量，另一组优先级按照优先级由低至高用于非共享时间片的周期性流量，因此优先级约束形式化如下：
[0117][0118]
优先级决定了数据包应该在哪个队列中等待传输，实现了交换机或设备中流与流之间的空间隔离。例如一个时间敏感网络最多可以有8个优先级，为突发性流量保留其中一个优先级，然后将剩余的优先级分为两组。一组优先级是从sh_pl到sh_ph，用于共享时间片的周期性流量，另一组优先级是从nsh_pl到nsh_ph，用于不共享时间片的周期性流量。
[0119]
步骤750：对所述流量调度问题按照谨慎预留规则进行相邻链路约束，使得在设置有预留时间片的链路上，其相邻的下行链路的时间片在设置有预留时间片的链路的最后时间片结束后开始调度。
[0120]
在谨慎预留规则中已经讨论了下行链路上的时间片应该在上行链路上可能传输相同帧的最晚时间片之后进行调度，因此相邻链路约束可以形式化为：
[0121][0122]
[0123]
步骤130：根据建立的可满足性模理论模型，通过求解器得到所述流量调度问题的结果。
[0124]
本发明实施例将周期性流量和突发性流量的协同调度转化为可满足性模理论问题，通过如z3这样的smt求解器进行求解。
[0125]
下面对本发明实施例提供的xx装置进行描述，下文描述的时间敏感网络的流量调度装置与上文描述的时间敏感网络的流量调度方法可相互对应参照，如图8所示，本发明实施例提供一种时间敏感网络的流量调度装置，所述时间敏感网络中传输周期性流量及突发性流量，所述装置包括：
[0126]
突发性流量建模单元810，用于对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成以概率流形式表征的概率性质的周期性流量；
[0127]
本发明实施例中，突发性流量建模单元810包括：
[0128]
发送周期确定子单元，用于确定周期性流量的发送周期，其中，所述发送周期为相邻周期性流量的间隔周期；
[0129]
概率分布子单元，用于将突发性流量以预设概率分布的方式在所述发送周期内概率分布。
[0130]
通过建立的概率流模型就可以涵盖突发性流量出现的所有可能性，将突发性流量建模成为一种具有概率性质的周期性流量，在时间敏感网络的实际调度中，网络中的流量可以全部当作周期性流量进行调度。
[0131]
可满足性模理论建模单元820，用于根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型；其中，通过所述优先时间片共享规则使得突发性流量插入正在传输的周期性流量中而优先传输，通过谨慎预留规则使得在存在突发性流量的时间敏感网络的链路上执行所述优先时间片共享规则；
[0132]
本发明实施例中，可满足性模理论建模单元820包括：
[0133]
流量调度问题定义子单元，用于对时间敏感网络中的流量调度问题进行定义；
[0134]
时间约束子单元，用于对所述流量调度问题进行时间约束，使得突发性流量在预设的截止时间前发送；
[0135]
数据包重叠约束，用于对所述流量调度问题进行数据包重叠约束，使得两个属于同一突发性流量生成的数据包能够共享同一个时间片，以及两个分别属于突发性流量及周期性流量的数据包能够共享同一个时间片；
[0136]
优先级约束，用于对所述流量调度问题按照优先时间片共享规则进行优先级约束，为突发性流量设置优先权，使得突发性流量在周期性流量设定范围的时间片上享有优先权；
[0137]
相邻链路约束，用于对所述流量调度问题按照谨慎预留规则进行相邻链路约束，使得在设置有预留时间片的链路上，其相邻的下行链路的时间片在设置有预留时间片的链路的最后时间片结束后开始调度。
[0138]
可满足性模理论处理单元830，用于根据建立的可满足性模理论模型，通过求解器得到所述流量调度问题的结果。
[0139]
本发明实施例将周期性流量和突发性流量的协同调度转化为可满足性模理论问
题，可满足性模理论处理单元830通过如z3这样的smt求解器进行求解。
[0140]
下面结合图9描述本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(communications interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理910，通信接口920，存储930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行时间敏感网络的流量调度方法，该方法包括：对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成以概率流形式表征的概率性质的周期性流量；根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型；其中，通过所述优先时间片共享规则使得突发性流量插入正在传输的周期性流量中而优先传输，通过谨慎预留规则使得在存在突发性流量的时间敏感网络的链路上执行所述优先时间片共享规则；根据建立的可满足性模理论模型，通过求解器得到所述流量调度问题的结果。
[0141]
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0142]
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的时间敏感网络的流量调度方法，该方法包括：对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成以概率流形式表征的概率性质的周期性流量；根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型；其中，通过所述优先时间片共享规则使得突发性流量插入正在传输的周期性流量中而优先传输，通过谨慎预留规则使得在存在突发性流量的时间敏感网络的链路上执行所述优先时间片共享规则；根据建立的可满足性模理论模型，通过求解器得到所述流量调度问题的结果。
[0143]
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的时间敏感网络的流量调度方法：对突发性流量进行概率流建模，使得突发性流量建模成以概率流形式表征的概率性质的周期性流量；根据优先时间片共享规则及谨慎预留规则对时间敏感网络中周期性流量与突发性流量的流量调度问题进行设定条件的约束，建立可满足性模理论模型；其中，通过所述优先时间片共享规则使得突发性流量插入正在传输的周期性流量中而优先传输，通过谨慎预留规则使得在存在突发性流量的时间敏感网络的链路上执行所述优先时间片共享规则；根据建立的可满足性模理论模型，通过求解器得到所述流量调度问题的结果。
[0144]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可
以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0145]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0146]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。