[发明专利]一种面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法

说明书

本发明涉及一种面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，属于工业以太网领域，包括以下步骤：网络部署阶段用户通过终端应用程序，根据应用需求对TSSDN控制器进行配置管理；TSSDN控制器按照延迟需求进行数据分类；TSSDN控制器对数据进行调度优先级的管理；TSSDN控制器计算最短路径；调度优先级的标记；SDN交换机流表匹配；判断队列拥塞情况；对队列拥塞反馈调整。本发明在TSN和非TSN互联的工业异构网络中进行高效率、高质量的调度，保障了网络中不同类型数据的低延迟、确定性传输。

技术领域

本发明属于工业以太网领域，涉及一种面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法。

背景技术

工业以太网在任务关键型工业应用和汽车控制等应用中获得越来越多的认可，但是随着工厂业务的需要，特别是当前大数据和云计算等进入工业控制领域、要求IT和OT融合的背景下，不仅要保证大数据传输，而且要保证传输的实时性和确定性，这时现有的工业以太网协议就显得更力不从心。并且当网络中存在大量的不同类型的数据时，如何进行合理的调度，保证数据传输的QoS是一个亟需解决的问题。

正是工业以太网存在的这些瓶颈，才催生了TSN网络的产生。TSN(Time SensitiveNetworking，时间敏感网络)是在IEEE802.1标准框架下，基于特定应用需求制定的一组“子标准”，旨在为以太网协议建立“通用”的时间敏感机制，以确保网络数据传输的实时性、确定性和低延迟。TSN的关键诉求在于“同一”网络的传输，即异构网络数据的传输。

然而在异构网络中如何执行高效率、高质量的调度，保障网络中不同类型数据的低延迟、确定性传输，现有的TSN调度机制没有提供解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种面向TSN和非TSN互联的工业异构网络调度方法，基于时间敏感的软件定义网络 (Time Sensitive Software Defined Networking，TSSDN)的工业异构网络架构，包括依次连接的应用平面、控制平面和转发平面；

所述应用平面包括用户和装有控制TSSDN控制器应用程序的终端，终端中的应用程序用于用户根据自己的应用需求对TSSDN控制器进行相应的配置；

所述控制平面由TSSDN控制器构成，TSSDN控制器用于发现网络拓扑、制定调度策略、路径管理，TSSDN控制器根据来自应用层的应用请求，对工业异构网络中的数据流进行调度；

所述转发平面包括工业网络和TSN网络，所述工业网络包含任意个支持工业网络协议的网络，如EtherCAT、Profinet和Power link等。按照是否为TSN数据，整个工业异构网络分为非TSN工业网络、TSN工业网络以及TSN工业网络跨非TSN网络；所述转发平面具体包括SDN交换机、TSN交换机、工业交换机、工业现场设备、TSN现场设备；其中SDN交换机、TSN交换机、工业交换机用于实现数据转发，工业现场设备是指在工业网络中负责发送和接收数据的设备，TSN现场设备包括TSN Talker和TSN Listener，其中TSN Talker发送数据，TSNListener接收数据。

进一步，所述TSSDN控制器是工业异构网络架构的核心，具有集中式管理控制功能；所述TSSDN控制器包括路径管理模块、拓扑管理模块和策略管理模块TSSDN控制器根据来自应用层的应用请求，对工业异构网络中的数据进行调度；

拓扑管理模块用于发现网络拓扑和更新网络拓扑，并反馈给终端应用程序；因此用户通过终端应用程序，可以掌握工业异构网络的全局拓扑。

路径管理模块是对来自用户的应用需求的响应，包括链路延迟、队列带宽设置的一系列路径管理操作；