时间敏感网络的报文调度方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及敏感电力业务报文传输技术领域，具体涉及一种时间敏感网络的报文调度方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着分布式电源的爆发式增长，电网底层形态深刻变化，多业务共网成为发展趋势，解决通信需求各异的多种业务共网传输成为亟待解决的技术难题。当电力多种业务共网时，时间敏感周期性电力业务报文(例如周期采样等)、时间敏感突发电力业务报文(例如控制、遥信等)和普通电力业务报文混合传输，时间敏感周期性电力业务报文可预知，其传输对时延和抖动有一定的要求，而时间敏感突发电力业务报文无法预知，对时延要求较高。目前的报文调度方法在实时性和流量调度精准性上仍然存在一定的缺陷，难以很好的实现针对于时间敏感周期性电力业务报文和时间敏感突发电力业务报文的调度，以满足时间敏感周期性电力业务报文对时延和抖动的需求，保证时间敏感突发电力业务报文的时延最短。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种时间敏感网络的报文调度方法、装置、设备及存储介质，以解决难以实现针对于时间敏感周期性电力业务报文和时间敏感突发电力业务报文的调度的问题。
4.根据第一方面，本发明实施例提供了一种时间敏感网络的报文调度方法，包括：获取时间敏感网络的网络参数；基于所述网络参数确定时间敏感周期性报文在各个交换节点的目标传输时隙，所述目标传输时隙包括时间敏感周期性报文的最大传输时隙；当交换节点存在所述时间敏感周期性报文和所述时间敏感突发报文的传输冲突时，获取下一报文发送时隙；基于所述下一报文发送时隙与所述最大传输时隙的对比关系，对所述时间敏感周期性报文和所述时间敏感突发报文进行传输调度。
5.本发明实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，通过网络参数确定时间敏感周期性报文在交换节点的目标传输时隙，以使每一级的交换节点能够按照目标传输时隙进行时间敏感周期性报文的调度，目标传输时隙的计算过程已从网络全局考虑时间敏感周期性报文的冲突问题，从而保证只要每一级交换节点按所述目标传输时隙执行，所述时间敏感周期性电力业务报文的传输时延和抖动一定满足传输需求。当存在时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，获取当前交换节点对应的下一报文发送时隙，通过对比下一报文发送时隙与目标传输时隙，以对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行传输调度。由此能够在满足时间敏感周期性报文的前提下，优先发送时间敏感突发报文，以满足时间敏感突发报文的实时性，使其传输时延最短。该方法在满足时间敏感周期性报文传输需求的情况下，实现了时间敏感突发报文传输时延最短，从而实现了针对于时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的精准流量调度，保证了多种电力业务流量的共网传输质
量。
6.结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述基于所述下一报文发送时隙与所述最大传输时隙的对比关系，对所述时间敏感周期性报文和所述时间敏感突发报文进行传输调度，包括：判断所述下一报文发送时隙是否超出所述最大传输时隙；当所述下一报文发送时隙未超出所述最大传输时隙时，优先传输所述时间敏感突发报文；当所述下一报文发送时隙超出所述最大传输时隙时，优先传输所述时间敏感周期性报文。
7.本发明实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，在下一报文发送时隙未达到最大传输时隙时，为了保证时间敏感突发报文的实时性，可以优先传输时间敏感突发报文，并将时间敏感周期性报文推迟至下一时隙发送，由此既能满足时间敏感周期性报文的传输要求，又能降低时间敏感突发报文的时延。在下一报文发送时隙达到最大传输时隙时，则优先传输不能推迟至下一时隙的时间敏感周期性报文，保证时间敏感周期性报文的传输需求。
8.结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第二实施方式中，所述判断所述下一报文发送时隙是否达到所述最大传输时隙，包括：获取所述时间敏感周期性报文和所述时间敏感突发报文的总帧长；判断所述总帧长是否超出预设时隙总长度；当所述总帧长超出所述预设时隙总长度时，判断所述下一报文发送时隙是否超出所述最大传输时隙。
9.结合第一方面第二实施方式，在第一方面的第三实施方式中，所述方法还包括：当所述总帧长未超出所述预设时隙总长度时，优先传输所述时间敏感突发报文。
10.本发明实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，在发生时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，通过获取时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的总帧长，以对比总帧长与预设时隙总长度之间的大小。在总帧长未超出预设时隙总长度时，在下一报文发送时隙将时间敏感突发报文排在时间敏感周期性报文前传输；在总帧长超出预设时隙总长度时，进一步判断在下一报文发送时隙是否达到最大传输时隙，以便对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行精准调度。
11.结合第一方面，在第一方面的第四实施方式中，所述网络参数包括网络拓扑对应的多个交换节点；所述基于所述网络参数确定时间敏感周期性报文在各个交换节点的目标传输时隙，包括：获取所述时间敏感周期性报文对应的首端交换节点、末端交换节点、初始最小时隙值以及初始最大时隙值；按照所述首端交换节点至所述末端交换节点的方向，基于所述初始最小时隙值逐级计算所述时间敏感周期性报文在各个交换节点的最小传输时隙；按照所述末端交换节点至所述首端交换节点的方向，基于所述初始最大时隙值逐级计算所述时间敏感周期性报文在各个交换节点的最大传输时隙；将所述最小传输时隙和所述最大传输时隙确定为所述目标传输时隙。
12.本发明实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，通过获取时间敏感周期性报文的首端交换节点、末端交换节点、初始最小时隙值和初始最大时隙值，继而从首端交换节点方向逐级计算时间敏感周期性报文在端口队列中的最小传输时隙(即最早的可传输时隙)，并从末端节点方向反向逐级计算时间敏感周期性报文在端口队列中的最大传输时隙(即最迟的可传输时隙)。由此各级交换节点能够通过最小传输时隙和最大传输时隙对时间敏感周期性报文进行精准的流量调度，控制时间敏感周期性报文最早发送时隙不小于最小传输时隙，最晚发送时隙不大于最大传输时隙。
13.结合第一方面第四实施方式，在第一方面的第五实施方式中，所述按照所述首端交换节点至所述末端交换节点的方向，基于所述初始最小时隙值逐级计算所述时间敏感周期性报文在各个交换节点的最小传输时隙，包括：获取所述时间敏感周期性报文所处的第m个交换节点，其中，i为大于0的正整数；判断第m个交换节点是否为所述时间敏感周期性报文进入所述时间敏感网络的首端交换节点；当第m个交换节点并非所述时间敏感周期性报文进入所述时间敏感网络的首端交换节点时，获取第m个交换节点对应的待分配的第一时间敏感周期性报文；当待分配的所述第一时间敏感周期性报文的数量大于第一预设值时，获取多个所述第一时间敏感周期性报文的第一总帧长；当所述第一总帧长超过预设时隙总长度时，获取多个所述第一时间敏感周期性报文对应的第一传输跳数；基于多个所述第一传输跳数的排序结果，确定各个第一时间敏感周期性报文在各个交换节点的最小传输时隙。
14.结合第一方面第五实施方式，在第一方面的第六实施方式中，所述方法还包括：当第m个交换节点为所述时间敏感周期性报文进入所述时间敏感网络的首端交换节点时，将所述初始最小时隙值确定为所述最小传输时隙。
15.本发明实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，根据当前交换节点是否为首端交换节点的判断结果，以采用不同的计算方式确定最小传输时隙，便于实现针对于时间敏感周期性报文的精准调度，进而在发生报文传输冲突时，便于合理调度报文的传输顺序，最大程度上保证多种报文的共网传输质量。
16.结合第一方面第五实施方式，在第一方面的第七实施方式中，所述按照所述末端交换节点至所述首端交换节点的方向，基于所述后一交换节点的最大时隙值，计算所述时间敏感周期性报文在各个交换节点的最大传输时隙，包括：判断第m个交换节点是否为所述时间敏感周期性报文进入所述时间敏感网络的末端交换节点；当第m个交换节点并非所述时间敏感周期性报文进入所述时间敏感网络的末端交换节点时，获取第m个交换节点对应的待分配的第二时间敏感周期性报文；当所述待分配的多个第二时间敏感周期性报文的总帧长超过预设时隙总长度时，获取所述待分配的多个第二时间敏感周期性报文所对应的第二传输跳数；基于多个所述第二传输跳数的排序结果，确定所述时间敏感周期性报文在各个交换节点的最大传输时隙。
17.结合第一方面第七实施方式，在第一方面的第八实施方式中，所述方法还包括：当第m个交换节点为所述时间敏感周期性报文进入所述时间敏感网络的末端交换节点时，获取所述时间敏感周期性报文在所述第m个交换节点的抖动值以及最小传输时隙；从所述初始最大时隙值和所述抖动值与所述最小传输时隙两者之和中确定出较小值；将所述较小值确定为所述最大传输时隙。
18.本发明实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，根据当前交换节点是否为末端交换节点的判断结果，以采用不同的计算方式确定最大传输时隙，便于实现针对于时间敏感周期性报文的精准调度，进而在发生报文传输冲突时，便于合理调度报文的传输顺序，最大程度上保证多种报文的共网传输质量。
19.根据第二方面，本发明实施例提供了一种时间敏感网络的报文调度装置，包括：第一获取模块，用于获取时间敏感网络的网络参数；确定模块，用于基于所述网络参数确定时间敏感周期性报文在各个交换节点的目标传输时隙，所述目标传输时隙包括时间敏感周期
性报文的最大传输时隙；第二获取模块，用于当交换节点存在所述时间敏感周期性报文和所述时间敏感突发报文的传输冲突时，获取下一报文发送时隙；调度模块，用于基于所述下一报文发送时隙与所述最大传输时隙的对比关系，对所述时间敏感周期性报文和所述时间敏感突发报文进行传输调度。
20.根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的时间敏感网络的报文调度方法。
21.根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的时间敏感网络的报文调度方法。
22.需要说明的是，本发明实施例提供的时间敏感网络的报文调度装置、电子设备以及计算机可读存储介质的相应有益效果，请参见时间敏感网络的报文调度方法中相应内容的描述，在此不再赘述。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
24.图1是根据本发明实施例的时间敏感网络的报文调度方法的流程图；
25.图2是根据本发明实施例的时间敏感网络的报文调度方法的另一流程图；
26.图3是根据本发明实施例的时间敏感网络的报文调度方法的又一流程图；
27.图4是根据本发明实施例的报文调度的示意图；
28.图5是根据本发明实施例的时间敏感网络的报文调度装置的结构框图；
29.图6是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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，本领域技术人员在没有做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。
31.根据本发明实施例，提供了一种时间敏感网络的报文调度方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
32.在本实施例中提供了一种时间敏感网络的报文调度方法，可用于电网拓扑结构中任一交换节点处的电子设备，如手机、平板电脑、服务器等，图1是根据本发明实施例的时间敏感网络的报文调度方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
33.s11，获取时间敏感网络的网络参数。
34.网络参数为电力现场通信网络所具备的参数。具体地，该网络参数为技术人员针对电力现场构建时间敏感网络时所设定的基本参数。该网络参数可以包括时隙ts、每时隙可传输字节数(即时隙总长度)、时间敏感周期性报文的时延需求表(记作td)、时间敏感周期性报文的抖动需求表(记作tj)以及传输跳数h等。
35.其中，时延需求表：其中，t
dn
为第n个时间敏感周期性(记作an)的时延值；ts为时隙。
36.其中，抖动需求表：其中，t
jn
为第n个时间敏感周期性(记作an)的抖动值；ts为时隙。
37.s12，基于网络参数确定时间敏感周期性报文在各个交换节点的目标传输时隙，其中，目标传输时隙包括时间敏感周期性报文的最大传输时隙。
38.目标传输时隙用于表征时间敏感周期性报文在交换节点的最小传输时隙以及最大传输时隙。最小传输时隙表示时间敏感周期性报文在当前节点所允许的最早的可传输时隙，最大传输时隙表示时间敏感周期性报文在当前节点所允许的最迟的可传输时隙。
39.根据时间敏感网络的网络参数可以构建报文调度策略，该调度策略由各个交换节点的目标传输时隙组成，即(t
nm-min
，t
nm-max
)，其中，t
nm-min
和t
nm-max
分别表示时间敏感周期性报文an在交换节点m的最早可传输时隙和最迟的可传输时隙。
40.具体地，根据时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的交换节点及其在该交换节点的初始传输时隙，结合时间敏感周期性报文在第一个交换节点至最后一个交换节点的传输过程中所途径的各级交换节点，逐级计算时间敏感周期性报文在各个交换节点的最早的可传输时隙及最迟的可传输时隙。
41.s13，当交换节点存在时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，获取下一报文发送时隙。
42.通常时间敏感周期性报文的传输是可预知的，其主要是由时间敏感周期性电力业务(例如周期采样等)产生的，并进行周期性传输。时间敏感突发报文是不可预知的，其主要是由时间敏感突发电力业务(例如控制、遥信等)产生的，且其对时延要求较高，因此需要最大程度上保证时间敏感突发报文的时延最短。
43.在电力多种业务共网时，时间敏感周期性报文与时间敏感突发报文存在混合传输的情况。当时间敏感周期性报文与时间敏感突发报文存在传输冲突时，此时就需要合理调度时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文，以在保障时间敏感周期性报文时延和抖动需求的情况下，使时间敏感突发报文时延最短。
44.下一报文发送时隙为当前交换节点接入下一交换节点的时隙，例如，当前交换节点对应的时隙值为2，当前交换节点连接至下一交换节点的端口时，其时隙值为3，即当前交换节点对应的下一报文发送时隙为时隙3，当前交换节点在时隙3时传输时间敏感周期性报文和/或时间敏感突发报文。
45.s14，基于下一报文发送时隙与最大传输时隙的对比关系，对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行传输调度。
46.由于时间敏感周期性报文是按照目标传输时隙进行传输的，当存在报文传输冲突时，可以将下一报文发送时隙与最大传输时隙进行对比，以确定在下一报文发送时隙传输时间敏感周期性报文是否超出最大传输时隙。若下一报文发送时隙未超出最大传输时隙，则优先传输时间敏感突发报文，并将时间敏感周期性报文推迟到下一报文发送时隙进行传输。由此既能保证时间敏感周期性报文的时延要求，又能降低时间敏感突发报文的时延。若下一报文发送时隙超出最大传输时隙，则时间敏感周期性报文不可推迟，并在当前时隙进行传输。
47.本实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，通过网络参数确定时间敏感周期性报文在交换节点的目标传输时隙，以使每一级的交换节点能够按照目标传输时隙进行时间敏感周期性报文的调度。此处的目标传输时隙的计算过程已从网络全局考虑时间敏感周期性报文的冲突问题，从而保证只要每一级交换节点按所述目标传输时隙执行，所述时间敏感周期性电力业务报文的传输时延和抖动一定满足传输需求。
48.当存在时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，获取当前交换节点对应的下一报文发送时隙，通过对比下一报文发送时隙与目标传输时隙，以对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行传输调度。由此能够在满足时间敏感周期性报文的前提下，优先发送时间敏感突发报文，以满足时间敏感突发报文的实时性，使其传输时延最短。该方法在满足时间敏感周期性报文传输需求的情况下，实现了时间敏感突发报文传输时延最短，从而实现了针对于时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的精准流量调度，保证了多种电力业务流量的共网传输质量。
49.在本实施例中提供了一种时间敏感网络的报文调度方法，可用于电网拓扑结构中任一交换节点处的电子设备，如手机、平板电脑、服务器等，图2是根据本发明实施例的时间敏感网络的报文调度方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
50.s21，获取时间敏感网络的网络参数。详细说明参见上述实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
51.s22，基于网络参数确定时间敏感周期性报文在各个交换节点的目标传输时隙，其中，目标传输时隙包括时间敏感周期性报文的最大传输时隙。详细说明参见上述实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
52.s23，当交换节点存在时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，获取下一报文发送时隙。详细说明参见上述实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
53.s24，基于下一报文发送时隙与最大传输时隙的对比关系，对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行传输调度。
54.具体地，最大传输时隙为时间敏感周期性报文在交换节点所允许的最迟的可传输时隙。
55.相应地，上述步骤s24可以包括：
56.s241，判断下一报文发送时隙是否超出最大传输时隙。
57.时间敏感周期性报文的传输时隙不能超出最大传输时隙，此处将下一报文发送时隙与最大传输时隙进行对比，以确定下一报文发送时隙是否超出最大传输时隙，避免时间敏感周期性报文的传输出现异常，而影响时间敏感周期性电力业务的运行。当下一报文发送时隙未超出最大传输时隙时，执行步骤s242，否则执行步骤s243。
58.s242，优先传输时间敏感突发报文。
59.当下一报文发送时隙未超出最大传输时隙时，表示时间敏感周期性报文能够推迟到下一报文发送时隙。此时为了最大程度上保证时间敏感突发报文的时延最短，可以在当前时隙优先传输时间敏感突发报文，并将时间敏感周期性报文移至下一报文发送时隙。
60.s243，优先传输时间敏感周期性报文。
61.当下一报文发送时隙超出最大传输时隙时，表示当前时隙已经达到时间敏感周期性报文的最大传输时隙，即时间敏感周期性报文不能推迟至下一报文发送时隙。此时，则可以控制时间敏感周期性报文优先于时间敏感突发报文传输，即其传输顺序为：不可推迟的时间敏感周期性报文1、不可推迟的时间敏感周期性报文2、
……
、时间敏感突发报文、可推迟的时间敏感周期性报文1、可推迟的时间敏感周期性报文2、
……
，即在保障时间敏感周期性报文的时延和抖动要求下，优先传输时间敏感突发报文。
62.可选地，在执行步骤s241之前，还包括：
63.(1)获取时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的总帧长。
64.对进入当前交换节点的时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文在各个时隙的帧长进行累加计算，得到总帧长，即各个报文的总传输字节数。
65.(2)判断总帧长是否超出预设时隙总长度。
66.预设时隙总长度根据预先构建的通信网络的端口确定，例如，设置百兆端口的每个时隙总长度为2500字节。将总帧长与预设时隙总长度进行对比，以确定总帧长是否超出预设时隙总长度。当总帧长超出预设时隙总长度时，进一步执行步骤(3)；当总帧长未超出预设时隙总长度时，执行步骤(4)。
67.(3)判断下一报文发送隙是否超出最大传输时隙。
68.将下一报文发送时隙与最大传输时隙进行对比，以确定下一报文发送时隙是否超过最大传输时隙。详细说明参见上述实施方式所述，此处不再赘述。
69.(4)优先传输时间敏感突发报文。
70.当总帧长未超出预设时隙总长度时，在下一报文发送隙将时间敏感突发报文排在时间敏感周期性报文前传输，发送顺序为时间敏感突发报文、时间敏感周期性报文。
71.假设时间敏感网络的时隙ts为200us，百兆端口的时隙总长度b＝(200us
×
100mbit/s)/8bit＝2500，即百兆端口的时隙可传输字节数为2500。以图4所示为例，时间敏感周期性报文a1的帧长l1＝1200，t
d1
＝1ms，t
j1
＝400us；时间敏感周期性报文a2的帧长l2＝200，t
d2
＝1.2ms，t
j2
＝600us；时间敏感周期性报文a3的帧长l3＝1200，t
d3
＝1ms，t
j3
＝800us。
72.时间敏感周期性报文a1、时间敏感周期性报文a2与时间敏感周期性报文a3在交换节点3的目标传输时隙分别为(3，5)，(4，7)和(3，4)，即时间敏感周期性报文a1在交换节点3中最早发送时隙不小于t
1 3-min
＝3，最晚发送时隙不大于t
1 3-max
＝5；时间敏感周期性报文a2在交换节点3中最早发送时隙不小于t
2 3-min
＝4，最晚发送时隙不大于t
2 3-max
＝7；时间敏感周期性报文a3在交换节点3中最早发送时隙不小于t
3 3-min
＝3，最晚发送时隙不大于t
3 3-max
＝4。
73.假设总帧长分别是500、1200和1500的时间敏感突发报文b1、b2、b3分别在时隙2、3和4时进入交换节点3，需要传输至交换节点4，交换节点3连接交换节点4的端口中。按照上
述所述的时间敏感网络的报文调度方法调度如下：
74.时隙3内的报文总帧长＝l1 l3 l
b1
＝1200 1200 500＝2900＞b，因此将可推迟的时间敏感周期性报文a1放入时隙4，时隙3传输时间敏感突发报文b1和时间敏感周期性报文a3；
75.时隙4内的报文总帧长＝l1 l2 l
b2
＝1200 200 1200＝2600》b，此时，将可推迟的时间敏感周期性报文a1放入时隙5，因此时隙4可以传输时间敏感突发报文b2，由于空余带宽不够传输时间敏感周期性报文a1，只能先传输时间敏感周期性报文a2，将可推迟的时间敏感周期性报文a1放入时隙5；
76.时隙5内的报文总帧长＝l1 l
b3
＝1200 1500＝2700》b，此时时间敏感周期性报文a1已不可推迟，因此时隙5需要传输时间敏感周期性报文a1，并将时间敏感突发报文b2推迟到时隙6予以传输。
77.通过执行上述步骤，在发生时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，通过获取时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的总帧长，以对比总帧长与预设时隙总长度之间的大小。在总帧长未超出预设时隙总长度时，在下一报文发送时隙将时间敏感突发报文排在时间敏感周期性报文前传输；在总帧长超出预设时隙总长度时，进一步判断在下一报文发送时隙是否达到最大传输时隙，以便对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行精准调度。
78.本实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，在下一报文发送时隙未达到最大传输时隙时，为了保证时间敏感突发报文的实时性，可以优先传输时间敏感突发报文，并将时间敏感周期性报文推迟至下一时隙发送，由此既能满足时间敏感周期性报文的传输要求，又能降低时间敏感突发报文的时延。在下一报文发送时隙达到最大传输时隙时，则优先传输不能推迟至下一时隙的时间敏感周期性报文，保证时间敏感周期性报文的传输需求。
79.在本实施例中提供了一种时间敏感网络的报文调度方法，可用于电网拓扑结构中任一交换节点处的电子设备，如手机、平板电脑、服务器等，图3是根据本发明实施例的时间敏感网络的报文调度方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
80.s31，获取时间敏感网络的网络参数。详细说明参见上述实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
81.s32，基于网络参数确定时间敏感周期性报文在各个交换节点的目标传输时隙，其中，目标传输时隙包括时间敏感周期性报文的最大传输时隙。
82.具体地，网络参数包括网络拓扑对应的多个交换节点，时间敏感周期性报文通过各个交换节点进行传输调度。
83.相应地，上述步骤s32可以包括：
84.s321，获取时间敏感周期性报文对应的首端交换节点、末端交换节点、初始最小时隙值以及初始最大时隙值。
85.首端交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的第一个交换节点；末端交换节点为时间敏感周期性报文在时间敏感网络中的最后一个交换节点；初始最小时隙值为时间敏感周期性报文在首端交换节点的最早传输时隙值；初始最大时隙值为时间敏感周期性报文在末端交换节点的最迟传输时隙值。
86.假设时间敏感周期性报文an进入时间敏感网络的首端交换节点为交换节点i，末
端交换节点为交换节点j，则初始最小时隙值t
ni-min
为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的时隙值加1；初始最大时隙值t
nj-max
为时间敏感周期性报文的时延值d
an
加上初始最小时隙值t
ni-min
再减1，即t
nj-max
＝d
an
t
ni-min-1。
87.基于上述实施例可知：其中，t
dn
为第n个时间敏感周期性报文的时延值；t
jn
为第n个时间敏感周期性报文的抖动值；ts为时隙。
88.以图4为例，时隙为200us，时间敏感周期性报文1对应的帧长l1＝1200、t
d1
＝1ms、t
j1
＝400us，时间敏感周期性报文2对应的帧长l2＝200、t
d2
＝1.2ms、t
j2
＝600us，时间敏感周期性报文3对应的帧长l3＝1200、t
d3
＝1ms、t
j3
＝800us。则基于上述计算公式可知：d
a1
＝5，j
a1
＝2，d
a2
＝6，j
a2
＝3，d
a3
＝5，j
a3
＝4。
89.时间敏感周期性报文a1进入时间敏感网络的首端交换节点为交换节点1，末端交换节点为交换节点4，进入时隙值为1，则可以确定时间敏感周期性报文a1所对应的初始最小时隙值t
1 1-min
＝2，初始最大时隙值t
1 4-max
＝6。
90.时间敏感周期性报文a2进入时间敏感网络的首端交换节点为交换节点3，末端交换节点为交换节点4，进入时隙值为2，则可以确定时间敏感周期性报文a2所对应的初始最小时隙值t
2 3-min
＝3，初始最大时隙值t
2 4-max
＝8。
91.时间敏感周期性报文a3进入时间敏感网络的首端交换节点为交换节点2，末端交换节点为交换节点5，进入时隙值为1，则可以确定时间敏感周期性报文a3所对应的初始最小时隙值t
3 2-min
＝2，初始最大时隙值t
3 5-max
＝6。
92.s322，按照首端交换节点至末端交换节点的方向，基于初始最小时隙值逐级计算时间敏感周期性报文在各个交换节点的最小传输时隙。
93.从首端交换节点方向逐级计算时间敏感周期性报文在端口队列中的最小传输时隙(即最早的可传输时隙)t
nm-min
＝t
ni-min
1，其中t
ni-min
为时间敏感周期性报文an所经过的前一交换节点中的最早可传输时隙。对于第二个交换节点而言，其最小传输时隙为初始最小时隙值 1；对于第三个交换节点而言，其最小传输时隙为第二个交换节点的最小传输时隙 1，依次类推，即可得到各个交换节点的最小传输时隙。
94.具体地，上述步骤s322可以包括：
95.(1)获取时间敏感周期性报文所处的第m个交换节点，其中，m为大于0的正整数。
96.第m个交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络后所途径的交换节点。
97.(2)判断第m个交换节点是否为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点。
98.将第m个交换节点与时间敏感周期性报文对应的首端交换节点进行对比，以确定第m个交换节点与首端交换节点是否相同。当第m个交换节点与首端交换节点相同时，表示第m个交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点，执行步骤(3)至(6)。当第m个交换节点与首端交换节点不相同时，表示第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点，执行步骤(7)。
99.(3)当第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点时，获取第m个交换节点对应的待分配的第一时间敏感周期性报文。
100.第一时间敏感周期性报文为当前时隙需要通过第m个交换节点进行传输的报文。
当第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点时，对当前时隙需由第m个交换节点分配发送的第一时间敏感周期性报文的数量进行确定。
101.(4)当待分配的第一时间敏感周期性报文的数量大于第一预设值时，获取多个第一时间敏感周期性报文的第一总帧长。
102.第一预设值为当前时隙所需分配的时间敏感周期性报文的数量。第一预设值可以为1，用于判定当前时隙所需分配的时间敏感周期性报文是否存在多个。当待分配的第一时间敏感周期性报文的数量大于第一预设值时，即当前时隙所需分配的时间敏感周期性报文存在多个，此时对多个第一时间敏感周期性报文的帧长进行累加，得到第一总帧长。
103.(5)当第一总帧长超过预设时隙总长度时，获取多个第一时间敏感周期性报文对应的第一传输跳数。
104.预设时隙总长度为预先设定的各个时隙可传输的字节数。第一传输跳数为时间敏感周期性报文的总传输跳数hn与到达当前交换节点的传输跳数之差，即hn-hnm。
105.为了进一步确定当前时隙是否能够传输所有待分配报文，需要将第一总帧长与预设时隙总长度进行对比，以确定第一总帧长与预设时隙总长度的大小关系。当第一总帧长超过预设时隙总长度时，表示当前时隙无法完成所有时间敏感周期性报文的传输。此时，基于先进先出原则对各个时间敏感周期性报文的传输进行排序。即获取各个第一时间敏感周期性报文达到当前交换节点的第一传输跳数，并对多个第一传输跳数进行排序。
106.(6)基于多个第一传输跳数的排序结果，确定各个第一时间敏感周期性报文在各个交换节点的最小传输时隙。
107.根据第一传输跳数的排序结果，从中确定出第一传输跳数最小的时间敏感周期性报文，将该时间敏感周期性报文移至下一报文发送时隙进行传输，即更新其最小传输时隙t
nm-min
为t
nm-min
1。
108.(7)当第m个交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点时，将初始最小时隙值确定为最小传输时隙。
109.当第m个交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点时，则t
nm-min
的值为上述步骤s321所确定出的初始最小时隙值，即时间敏感周期性报文an最早进入时间敏感网络的时隙值加1。
110.以图4为例，预设时隙总长度b为2500；时间敏感周期性报文a1的总传输跳数为3，到达交换节点1、3、4的传输跳数分别是1、2、3；时间敏感周期性报文a2的总传输跳数为2，到达交换节点3、4的传输跳数分别是1、2；时间敏感周期性报文a3的总传输跳数为4，到达交换节点2、3、4、5的传输跳数分别是1、2、3、4。
111.以交换节点3为例，在计算交换节点3之前必须先计算前一级交换节点1和2；首先计算交换节点1：t
1 1-min
＝2；然后计算交换节点2：t
3 2-min
＝2；接着计算交换节点3：t
1 3-min
＝t
1 1-min
1＝3，t
2 3-min
＝3，t
3 3-min
＝t
3 2-min
1＝3，此时，交换节点3连接交换节点4的端口中，时隙3内的时间敏感周期性报文的总帧长＝l1 l2 l3＝1200 1200 200》b，根据传输跳数对时间敏感周期性报文a1、a2、a3排序，可以得到排序结果a3、a1、a2，将a2放入下一报文发送时隙，即更新t
2 3-min
＝3 1＝4；接着计算交换节点4：t
1 4-min
＝t
1 3-min
1＝4，t
2 4-min
＝t
23-min
1＝5，t
3 4-min
＝t
3 3-min
1＝4；最后计算交换节点5：t
3 5-min
＝t
3 4-min
1＝5。
112.根据当前交换节点是否为首端交换节点的判断结果，以采用不同的计算方式确定
最小传输时隙，便于在发生报文传输冲突时，能够合理调度报文的传输顺序，最大程度上保证多种报文精准调度，保证共网传输质量。
113.s323，按照末端交换节点至首端交换节点的方向，基于初始最大时隙值逐级计算时间敏感周期性报文在各个交换节点的最大传输时隙。
114.从末端节点方向反向逐级计算时间敏感周期性报文在端口队列中的最大传输时隙(即最迟的可传输时隙)t
nm-max
＝t
nj-max-1，其中t
ni-max
为时间敏感周期性报文an经过后一交换节点中的最迟可传输时隙。对于倒数第二个交换节点而言，其最大传输时隙为初始最大时隙值-1；对于倒数第三个交换节点而言，其最大传输时隙为倒数第二个交换节点的最大传输时隙-1，依次类推，即可得到各个交换节点的最大传输时隙。
115.具体地，上述步骤s323可以包括：
116.(1)判断第m个交换节点是否为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点。
117.将第m个交换节点与时间敏感周期性报文对应的末端交换节点进行对比，以确定第m个交换节点与末端交换节点是否相同。当第m个交换节点与末端交换节点不相同时，表示第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点，执行步骤(2)至(5)；否则执行步骤(6)至(7)。
118.(2)当第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点时，获取第m个交换节点对应的待分配的第二时间敏感周期性报文。
119.第二时间敏感周期性报文为当前时隙途径第m个交换节点进行传输的报文。当第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点时，对当前时隙途径第m个交换节点的第二时间敏感周期性报文的数量进行确定。
120.(3)当待分配的第二时间敏感周期性报文的数量大于第二预设值时，获取多个第二时间敏感周期性报文的第二总帧长。
121.第二预设值为当前时隙所分配的时间敏感周期性报文的数量。第二预设值可以为1，用于判定当前时隙所分配的时间敏感周期性报文是否存在多个。当待分配的第二时间敏感周期性报文的数量大于第二预设值时，即当前时隙所分配的时间敏感周期性报文存在多个，此时对多个第二时间敏感周期性报文的帧长进行累加，得到第二总帧长。
122.(4)当第二总帧长超过预设时隙总长度时，获取多个第二时间敏感周期性报文对应的第二传输跳数。
123.预设时隙总长度为预先设定的各个时隙可传输的字节数。第二传输跳数为时间敏感周期性报文的总传输跳数hn与到达当前交换节点的传输跳数之差，即hn-hnm。
124.将第二总帧长与预设时隙总长度进行对比，当第一总帧长超过预设时隙总长度时，表示当前时隙无法完成所有时间敏感周期性报文的传输。此时，获取各个第二时间敏感周期性报文达到当前交换节点的第二传输跳数，并对多个第二传输跳数进行排序。
125.(5)基于多个第二传输跳数的排序结果，确定各个第二时间敏感周期性报文在各个交换节点的最大传输时隙。
126.根据第二传输跳数的排序结果，从中确定出第二传输跳数最小的时间敏感周期性报文，将该时间敏感周期性报文移至前一报文发送时隙进行传输，即更新其最大传输时隙t
nm-max
为t
nm-max-1。
127.(6)当第m个交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点时，获取时间敏感周期性报文在第m个交换节点的抖动值以及最小传输时隙。
128.时间敏感周期性报文在第m个交换节点的抖动值其中，t
jn
为第n个时间敏感周期性an的抖动值；ts为时隙。最小传输时隙基于上述步骤s322所述的方法获取。
129.(7)从初始最大时隙值和抖动值与最小传输时隙两者之和中确定出较小值，将较小值确定为最大传输时隙。
130.抖动值与最小传输时隙之和为j
an
t
nm-min
，初始最大时隙值为t
nj-max
。将t
nj-max
与j
an
t
nm-min
进行比较，从中确定出较小值，并将较小值确定为最大传输时隙，即最大传输时隙＝min(j
an
t
nm-min
，t
nj-max
)
131.根据当前交换节点是否为末端交换节点的判断结果，以采用不同的计算方式确定最大传输时隙，便于在发生报文传输冲突时，能够合理调度报文的传输顺序，最大程度上保证多种报文精准调度，保证共网传输质量。
132.s324，将最小传输时隙和最大传输时隙确定为目标传输时隙。
133.将确定的最小传输时隙和最大传输时隙(t
nm-min
，t
nm-max
)下发至对应交换节点m，该(t
nm-min
，t
nm-max
)即为时间敏感周期性报文在交换节点m的目标传输时隙。具体地，在交换节点m中，时间敏感周期性报文an则按照最早发送时隙不小于t
nm-min
，最晚发送时隙不大于t
nm-max
进行传输。
134.s33，当交换节点存在时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，获取下一报文发送时隙。详细说明参见上述实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
135.s34，基于下一报文发送时隙与目标传输时隙的对比关系，对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行传输调度。详细说明参见上述实施例对应的相关描述，此处不再赘述。
136.本实施例提供的时间敏感网络的报文调度方法，通过获取时间敏感周期性报文的首端交换节点、末端交换节点、初始最小时隙值和初始最大时隙值，继而从首端交换节点方向逐级计算时间敏感周期性报文在端口队列中的最小传输时隙(即最早的可传输时隙)，并从末端节点方向反向逐级计算时间敏感周期性报文在端口队列中的最大传输时隙(即最迟的可传输时隙)。由此各级交换节点能够通过最小传输时隙和最大传输时隙对时间敏感周期性报文进行精准的流量调度，控制时间敏感周期性报文最早发送时隙不小于最小传输时隙，最晚发送时隙不大于最大传输时隙。
137.在本实施例中还提供了一种时间敏感网络的报文调度装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
138.本实施例提供一种时间敏感网络的报文调度装置，如图5所示，包括：
139.第一获取模块41，用于获取时间敏感网络的网络参数。
140.确定模块42，用于基于网络参数确定时间敏感周期性报文在各个交换节点的目标传输时隙，其中，目标传输时隙包括时间敏感周期性报文的最大传输时隙。
141.第二获取模块43，用于当交换节点存在时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文
的传输冲突时，获取下一报文发送时隙。
142.调度模块44，用于基于下一报文发送时隙与目标传输时隙的对比关系，对时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文进行传输调度。
143.具体地，最大传输时隙为时间敏感周期性报文在交换节点所允许的最迟的可传输时隙。相应地，上述调度模块44可以包括：
144.第一判断子模块，用于判断下一报文发送时隙是否超出最大传输时隙。
145.传输子模块，用于当下一报文发送时隙未超出最大传输时隙时，优先传输时间敏感突发报文；当下一报文发送时隙超出最大传输时隙时，优先传输时间敏感周期性报文。
146.可选地，上述调度模块44具体还用于：获取时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的总帧长；判断总帧长是否超出预设时隙总长度；当总帧长超出预设时隙总长度时，判断下一报文发送隙是否达到最大传输时隙；当总帧长未超出预设时隙总长度时，优先传输时间敏感突发报文。
147.具体地，网络参数包括网络拓扑对应的多个交换节点，时间敏感周期性报文通过各个交换节点进行传输调度。相应地，上述确定模块42可以包括：
148.获取子模块，用于获取时间敏感周期性报文对应的首端交换节点、末端交换节点、初始最小时隙值以及初始最大时隙值。
149.第一计算子模块，用于按照首端交换节点至末端交换节点的方向，基于初始最小时隙值逐级计算时间敏感周期性报文在各个交换节点的最小传输时隙。
150.第二计算子模块，用于按照末端交换节点至首端交换节点的方向，基于初始最大时隙值逐级计算时间敏感周期性报文在各个交换节点的最大传输时隙。
151.确定子模块，用于将最小传输时隙和最大传输时隙确定为目标传输时隙。
152.可选地，上述第一计算子模块具体用于：获取时间敏感周期性报文所处的第m个交换节点，其中，m为大于0的正整数；判断第m个交换节点是否为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点；当第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点时，获取第m个交换节点对应的待分配的第一时间敏感周期性报文；当待分配的第一时间敏感周期性报文的数量大于第一预设值时，获取多个第一时间敏感周期性报文的第一总帧长；当第一总帧长超过预设时隙总长度时，获取多个第一时间敏感周期性报文对应的第一传输跳数；基于多个第一传输跳数的排序结果，确定各个第一时间敏感周期性报文在各个交换节点的最小传输时隙；当第m个交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的首端交换节点时，将初始最小时隙值确定为最小传输时隙。
153.可选地，上述第二计算子模块具体用于：判断第m个交换节点是否为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点；当第m个交换节点并非时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点时，获取第m个交换节点对应的待分配的第二时间敏感周期性报文；当待分配的第二时间敏感周期性报文的数量大于第二预设值时，获取多个第二时间敏感周期性报文的第二总帧长；当第二总帧长超过预设时隙总长度时，获取多个第二时间敏感周期性报文对应的第二传输跳数；基于多个第二传输跳数的排序结果，确定各个第二时间敏感周期性报文在各个交换节点的最大传输时隙；当第m个交换节点为时间敏感周期性报文进入时间敏感网络的末端交换节点时，获取时间敏感周期性报文在第m个交换节点的抖动值以及最小传输时隙；从初始最大时隙值和抖动值与最小传输时隙两者之和中
确定出较小值，将较小值确定为最大传输时隙。
154.本实施例中的时间敏感网络的报文调度装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指asic电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
155.上述各模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
156.本实施例提供的时间敏感网络的报文调度装置，每一级的交换节点能够按照目标传输时隙进行时间敏感周期性报文的调度，当存在时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的传输冲突时，能够在满足时间敏感周期性报文的前提下，优先发送时间敏感突发报文，以满足时间敏感突发报文的实时性，使其传输时延最短，从而实现了针对于时间敏感周期性报文和时间敏感突发报文的精准流量调度，保证了多种电力业务流量的共网传输质量。
157.本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图5所示的时间敏感网络的报文调度装置。
158.请参阅图6，图6是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器501，例如中央处理器(central processing unit，cpu)，至少一个通信接口503，存储器504，至少一个通信总线502。其中，通信总线502用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口503可以包括显示屏(display)、键盘(keyboard)，可选通信接口503还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器504可以是高速易挥发性随机存取存储器(random access memory，ram)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器504可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器501的存储装置。其中处理器501可以结合图5所描述的装置，存储器504中存储应用程序，且处理器501调用存储器504中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
159.其中，通信总线502可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。通信总线502可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
160.其中，存储器504可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)；存储器504还可以包括上述种类的存储器的组合。
161.其中，处理器501可以是中央处理器(central processing unit，cpu)，网络处理器(network processor，np)或者cpu和np的组合。
162.其中，处理器501还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)，可编程逻辑器件(programmable logic device，pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，fpga)，通用阵列逻辑(generic array logic,gal)或其任意组合。
163.可选地，存储器504还用于存储程序指令。处理器501可以调用程序指令，实现如本技术图1和3实施例中所示的时间敏感网络的报文调度方法。
164.本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的时间敏感网络的报文调度方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类存储器的组合。
165.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。