[发明专利]应用于电力数据传输的可靠性感知时间敏感网络路由方法

说明书

本发明属于以太网路由领域，涉及一种应用于电力数据传输的可靠性感知时间敏感网络路由方法，包括：步骤1.设置不重叠路径组，建立概率模型，衡量网络的可靠性，根据概率模型，选出路由候选解；步骤2.选出候选解列表后，建立成本函数；步骤3.通过基于蚁狮算法的启发式方法来最小化成本函数，找到的使得成本函数较小的最终路由解。本发明适用于工业场景之中，和传统方法相比，在提升路由方法可调度性的同时保证了其可靠性，从而保证了数据传输实时性。

技术领域

本发明属于以太网路由领域，涉及一种应用于电力数据传输的可靠性感知时间敏感网络路由方法。

背景技术

电力物联网的目标是实现电力系统各环节万物互联、人机交互，形成具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。而就目前而言电网的计算和分析能力还十分欠缺。电力物联网“芯-端-边-网-云”的总体架构中，边指的是通过部署边缘计算装置、分布式数据中心等，构建边缘计算能力。边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。

边缘计算对数据传输的实时性有一定的要求。标准以太网自创建以来，以其简单、灵活的优势获得了广泛的应用和发展，成为物联网的重要应用。但由于标准以太网最初创建的目的是解决局域网内的信息传递和共享问题，并未考虑信息的实时传输。然而，由于一些固有的局限性，例如不确定性排队延迟和数据包冲突，很难通过以太网架构提供确定性的低等待时间通信。因此2005年，音视频桥接技术(Audio Video Bridging，AVB)问世。AVB协议对标准以太网协议进行了扩展，通过增加时钟同步、带宽预留等协议增强标准以太网音视频传输的实时性。但是随着工业应用对传输的安全性要求逐渐变高，AVB也逐渐无法满足实际应用的需求。因此2012年，IEEE 802.1小组将AVB更名为Time-Sensitive Network(TSN)，即时间敏感网络。TSN在此基础上继续进行协议的扩展和标准化工作，可以用于所有需要实时监控或实时反馈的工业领域。TSN是一种扩展的标准以太网技术，支持实时应用，该应用由于缓冲区拥塞和有限的端到端延迟而使数据包丢失为零。目前，主流的自动化厂商都发布了各自的TSN产品或者测试产品，像BR在2017年SPS发布了TSN产品，而SIEMENS在2018年汉诺威展发布了Profinet over TSN的产品，2019年三菱发布了CC-Link IE TSN产品。华为、TTTech、CISCO、MOXA、赫斯曼等厂商也发布了TSN交换机产品。在芯片这个领域包括了NXP、XILINX、Intel、AD等厂商均发布了支持TSN的芯片组。保证TSN性能的关键在于时间同步和资源调度，时间同步是保证服务质量的前提，而资源调度是实现确定性传输的关键。资源调度分为两个过程：路由和调度。路由一般包含确定最佳路径和神经网络传输信息两个基本动作。在路由的过程中，后者也称为数据交换，交换相对来说比较简单，而选择路径较为复杂，因此路由技术主要针对选择路径进行进一步研究。