[发明专利]一种对时敏业务流和路由联合调度的规划方法及装置

权利要求书

1.一种对时敏业务流和路由联合调度的规划方法，其特征在于，包括：

获取时敏业务流、网络拓扑信息和网络状态信息，时敏业务流具体为当有外部设备需要通过时间敏感网络发送具有硬实时性要求的周期性业务时，外部设备向网络周期性地发送具有硬实时性要求的数据包从而形成了时敏业务流；

根据所述时敏业务流提取业务流特征；

建立业务流特征和网络资源之间的映射关系；

根据所述业务流特征、所述网络拓扑信息、所述网络状态信息及所述映射关系，构建多目标约束优化问题；

根据构建的多目标约束优化问题，采用预设优化算法求解，得到规划结果；

根据所述业务流特征、所述网络拓扑信息、所述网络状态信息及所述映射关系，构建多目标约束优化问题，包括：

根据网络中被成功调度的业务流以及时间槽的利用率确定优化目标；

根据网络拓扑信息和网络状态信息确定网络资源约束条件；

根据所述优化目标、网络资源约束条件以及预设约束条件构建多目标约束优化问题；

根据构建的多目标约束优化问题，采用预设优化算法求解，得到规划结果，包括：

根据时敏业务流和网络状态信息确定多目标优化问题的常量和变量；

将所述常量、变量、优化目标、网络资源约束条件以及选定部分业务流输入到可满足性模理论求解器求解，得到业务流的规划结果；

根据所述选定部分业务流的规划结果以及剩余所有待规划的业务流输入预设启发式算法中求解，得到更优解；

根据所述选定部分业务流的规划结果以及剩余所有待规划的业务流输入预设启发式算法中求解，得到更优解，包括：

根据所述选定部分业务流的规划结果确定规划成功的业务流集合和规划失败的业务流集合；

根据所述规划失败的业务流集合和剩余所有待规划的业务流确定待规划的业务流集合；

根据随机生成数值与预设探索率的关系确定搜索模式；

根据确定的搜索模式、规划成功的业务流集合以及待规划的业务流集合寻找更优解；

根据确定的搜索模式、规划成功的业务流集合以及待规划的业务流集合寻找更优解，包括：

当随机生成数值小于预设探索率时，根据随机搜索模式随机选择规划成功的业务流集合或待规划的业务流集合，以及对应的时间槽和转发路径，采用内部切换邻域搜索策略和内外交换邻域搜索策略寻找更优解；

当随机生成数值大于预设探索率时，根据基于专家经验的搜索模式，经验性选择规划成功的业务流集合或待规划的业务流集合，以及对应的时间槽和转发路径，采用内部切换邻域搜索策略和内外交换邻域搜索策略寻找更优解，内部切换邻域搜索策略是指只交换规划成功的业务流及它们所对应的时间槽和路径，从而搜索更优的解；内外交换邻域搜索策略是指把规划成功的业务流与待规划的业务流，以及它们所对应的时间槽和路径进行随机交换，从而搜索更优的解；

所述预设约束条件包括：

周期特性约束条件，由下列公式表示：

p^min≤f_i.period≤p^max,f_i∈F,i＝1,2,...,|F|

其中F表示所有时敏业务流的集合，f_i.period表示第i条业务流的周期特性，p^min表示流周期的下限值，p^max表示流周期的上限值，|F|表示集合的长度；

端到端时延约束条件，由下列公式表示：

(N_i+1)×T≤f_i.l_e2e,i＝1,2,...,|F|

其中，N_i表示第i条业务流在传输过程中所经过的节点数量，T表示时间槽的大小，f_i.l_e2e表示第i条业务流的端到端时延需求；

抖动约束条件，由下列公式表示：

其中，表示第i条业务流的第j个数据包在系统中测得的端到端时延，f_i.pkt_num表示第i条业务流在一个调度周期内所发送的数据包的总数，f_i.j_e2e表示第i条业务流的抖动需求；

干扰容忍约束条件，由下列公式表示：

其中，表示干扰业务流f_i的数据包的数量，ψ表示流f_i的传输成功度；

丢包率约束条件，由下列公式表示：

其中，Φ_t(·)为指示函数，用于表示数据包是否成功插入到时间槽t内，且有：

λ表示在一个调度周期内的时间槽总数，且λ＝CT/T，其中，CT表示调度周期的大小，T表示时间槽的大小；每条业务流从源端发送时至多只能插入到一个时间槽中：

其中，Z表示整数集；

偏移量约束条件，由下列公式表示：

0≤f_i.tx≤f_i.period,i＝1,2,...,|F|；

所述网络资源约束条件包括调度周期约束、时间槽大小约束以及数据包共网传输约束；

所述调度周期约束为调度周期等于所有时敏业务流周期的最小公倍数；

所述时间槽大小约束为时间槽大于等于调度网络中最大的一个数据包所需的时间，小于等于所有时敏业务流周期的最大公约数；

所述数据包共网传输约束为任意一个时间槽内传输的数据包的总大小不超过该时间槽所能容纳的传输数据量的最大上限。