一种基于SDN的时间敏感网络门控决策方法及装置

技术特征：
1.一种基于sdn的时间敏感网络门控决策方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：采用全集中式控制架构模型，基于软件定义理念，构建用于时间敏感网络tsn交换设备管理及控制的装置框架；s2：基于所述tsn交换设备管理及控制的装置框架，采用软件定义网络sdn技术，建立基于sdn的tsn门控决策机制，获得集中式网络控制器；s3：基于所述集中式网络控制器，进行tsn端到端门控统一调度和编排，完成基于sdn的时间敏感网络门控决策。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中，采用软件定义网络sdn技术，建立基于sdn的tsn门控决策机制，包括：采用软件定义网络sdn技术，获得tsn的全局网络拓扑视图，对网络交换设备进行集中管控，建立基于sdn的tsn门控决策机制。3.根据权利要2所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，基于所述集中式网络控制器，进行tsn端到端门控统一调度和编排，包括：s31：预设时间节点，在各节点时间同步的基础上，通过集中式用户配置对终端业务的时延性能qos需求进行采集；s32：将采集到的所述时延性能qos需求转换发给集中式网络控制器，通过集中式网络控制器进行tsn端到端门控统一调度和编排，完成基于sdn的时间敏感网络门控决策。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤s31中，通过集中式用户配置对终端业务的时延性能qos需求进行采集，包括：通过集中式用户配置，对业务信息、tsn交换机的能力以及队列门控状态参数进行收集，其中，所述业务信息包括：数据帧长度、业务信息在发送端的产生时间及业务周期。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤s32中，通过所述集中式网络控制器进行tsn端到端统一调度和编排，包括：通过所述集中式网络控制器对tsn端到端时延的上界进行分析，根据时延上界，评估端到端路径上各交换机的门控设置是否满足终端业务的qos需求，输出满足用户时延性能qos需求的门控，将门控结果配置到相应的交换机。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤s32还包括：对于不满足qos要求的业务，调整传输路径上的交换机门控，并返回交换机数据库，对门控信息更新后业务的时延上界进行重新分析，直至满足终端业务的qos需求。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过所述集中式网络控制器对tsn端到端时延的上界进行分析，包括：基于网络演算的时延上界分析模型，对多组网节点场景下端到端时延上界进行的定量分析，其中所述基于网络演算的时延上界分析模型包括：业务到达模型以及交换机服务模型。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述业务到达模型包括：针对周期性业务，根据通用信元速率算法gcra模型，以为目标流量，则到达模型表示为，对于一个网络拓扑，若流量从源端周期到达第一个交换机的输入端口，且周
期为，则到达模型如公式（1）所示，其中，表示一个数据帧长度，为第个交换节点。9.一种基于sdn的时间敏感网络门控决策装置，其特征在于，所述装置适用于上述权利要求1-8中任意一项所述的方法，所述装置包括：集中式网络控制模块，用于采用全集中式控制架构模型，基于软件定义理念构建用于tsn交换设备管理及控制的装置框架；决策机制建立模块，用于基于所述tsn交换设备管理及控制的装置框架，采用软件定义网络sdn技术，建立基于sdn的tsn门控决策机制，获得集中式网络控制器；门控决策模块，用于基于所述集中式网络控制器进行tsn端到端门控统一调度和编排，完成基于sdn的时间敏感网络门控决策。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述决策机制建立模块，用于采用软件定义网络sdn技术，获得tsn的全局网络拓扑视图，对网络交换设备进行集中管控，建立基于sdn的tsn门控决策机制。

技术总结
本发明提供了一种基于SDN的时间敏感网络门控决策方法及装置，涉及工业通信技术领域。包括：基于软件定义理念建立TSN控制架构；采用全集中式控制架构模型，基于软件定义理念构建用于TSN网络交换设备管理及控制的装置；基于所述SDN的门控决策机制进行TSN端到端门控列表统一调度和编排，完成基于SDN的时间敏感网络门控决策。针对TSN在工业场景中广泛采用的TAS机制，对多组网节点场景下业务的端到端时延上界进行定量分析；搭建基于SDN的TSN集中式控制架构，通过功能模块间的协同配合，对交换机进行GCL配置控制决策。在基于集中式集中式网络控制器架构下保障了业务的时延性能QoS需求，简化门控设置复杂度的情况下，为基于队列的业务调度提供了可行的解决方案。的业务调度提供了可行的解决方案。的业务调度提供了可行的解决方案。


技术研发人员：孙雷 胡文学 王健全 朱渊 孙志权 毕紫航
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2022.10.11
技术公布日：2022/11/8