本发明专利技术公开了一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，涉及时间敏感网络技术领域，包括以下步骤：预先标定ST时隙切片和RC时隙切片策略，将时隙资源根据流量特征进行切片分配策略，进行标定Qbv输出队列约束以简化数据平面转发逻辑和控制平面规划，基于ST时隙切片和RC时隙切片策略标定Qbv门控表结构，并基于ST时隙切片和RC时隙切片策略进行ST时隙切片帧输出调度处理和RC时隙帧输出调度处理。本发明专利技术将ST流和RC流调度规划解耦，设计了基于ST/RC时隙切片策略的Qbv输出队列结构、门控表结构和帧输出调度方法，可对数据平面输出端口的调度逻辑和上层规划算法设计提供有效支撑。的调度逻辑和上层规划算法设计提供有效支撑。的调度逻辑和上层规划算法设计提供有效支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法
[0001]本专利技术涉及时间敏感网络
，具体来说，涉及一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法。
技术介绍
[0002]时间敏感网络(Time
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Sensitive Networking,TSN)是一种保证关键流量确定性传输的以太网技术，其中流量整形机制是保证确定性的关键。IEEE 802.1工作组在802.1Qbv标准中定义了时间感知整形机制(Time
‑
Aware Shaper,TAS)，通过时间门控机制保证关键流量在端系统和交换机上传输延迟的确定性。
[0003]802.1Qbv规定的门控机制原理如图1所示，在标准的8个队列输出端设置8个门控，门控状态为开时表示允许队列输出报文，门控状态为关时表示队列不允许输出报文。门控状态是由Qbv门控表和当前时间所决定。Qbv门控表描述的是门控周期内部每个时间段的门控状态，通过循环进行门控状态设置。每条表项定义了每个时隙下每个队列的门控状态，以及该条表项的生效时间。当多个队列的门控状态为开时，输出队列选择算法会根据策略选择特定的队列输出报文。因此，在支持802.1Qbv的设备中，控制平面Qbv门控表的生成和数据平面支持基于门控的输出调度方法设计非常关键。
[0004]Qbv门控表中门控表的生效时间和所有门控状态都需要计算，现有的方法中ST流和非ST流的时隙分配会相互干扰，需要通过多次迭代调整时隙分配策略找到可行解，导致控制平面规划算法的设计复杂度和计算复杂度非常大。为简化Qbv门控表生成，本专利技术设计将ST流调度和非ST流调度解耦，主要思想是将时间线切分为等长的时隙块(Block)，每个时隙块中包含ST时隙切片和RC时隙切片，其中ST时隙切片专用于传输ST帧和BE帧，RC时隙切片专用于传输RC帧和BE帧。ST时隙切片和RC时隙切片之间使用保护带(Guard Band,GB)时隙切片保证隔离。基于这种时隙分配策略，ST流和非ST流规划不会相互干扰，并且部分门控状态可在规划算法执行前预先确定，从而有效简化控制平面Qbv门控表的计算。
[0005]针对相关技术中的问题，目前尚未设计有效的解决方案。
技术实现思路
[0006]针对相关技术中的问题，本专利技术设计一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，包括以下步骤：
[0009]包括以下步骤：
[0010]步骤S1，预先标定ST时隙切片和RC时隙切片，其中包括将时隙资源根据流量特征进行切片分配策略；
[0011]步骤S2，进行标定Qbv输出队列结构，其中包括标定Qbv输出队列约束以简化数据平面转发逻辑和控制平面规划；
[0012]步骤S3，进行标定Qbv门控表结构，其中包括基于ST时隙切片和RC时隙切片标定Qbv门控表结构；
[0013]步骤S4，进行帧调度，包括基于ST时隙切片和RC时隙切片策略进行ST时隙切片帧输出调度处理和RC时隙帧输出调度处理，其中；
[0014]所述ST时隙切片帧输出调度处理，包括对门控状态为开的ST队列和BE队列中分组进行调度发送；
[0015]所述RC时隙帧输出调度处理，包括对门控状态为开的RC队列和BE队列中分组进行调度发送。
[0016]其中，所述将时隙资源根据流量特征进行切片分配策略，包括以下步骤：
[0017]标定时间线被切分为等长的时间段，表示为Block，每个Block的长度为T4
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T0，其内部包括ST时隙切片、RC时隙切片和GB时隙切片；
[0018]ST时隙切片传输ST和BE帧，RC时隙切片传输RC和BE帧，GB时隙切片避免分组跨ST和RC时隙切片传输；
[0019]ST时隙切片、RC时隙切片和GB时隙切片分别在每个Block中各自的时隙切片长度相同，确定第一个Block内部每个时隙的起始和结束时间；
[0020]基于Block的编号和Block长度计算出后续每个Block内部每个时隙的起始和结束时间。
[0021]其中，所述标定Qbv输出队列约束，包括以下步骤：
[0022]约束自定义输出队列的总数、每个队列对应的流类型和优先级；
[0023]约束在同一条门控表项中，最多只有1个ST队列的门控打开，其他门控关闭的ST队列只能输入报文；
[0024]约束对于门控打开的ST队列，只能输出报文，并且要求在打开时间段内将队列中所有报文全部排空；
[0025]约束输出队列选择采用严格优先级方式选择，所有ST队列的优先级相同，RC队列之间可区分优先级，BE队列可区分优先级，同时保证ST队列优先级>所有RC队列优先级>所有BE队列优先级。
[0026]其中，所述Qbv门控表结构，包括：队列ID、门控生效时刻和门控状态，其中；
[0027]所述队列ID，表示门控状态对应的队列编号；
[0028]所述门控起始时刻，表示当前门控状态生效的起始时刻，下一个门控状态的生效时刻与当前门控状态的起始时刻的差值为当前门控状态保持的时间；
[0029]所述门控状态，包括打开状态和关闭状态，所述打开状态表示当前时刻队列允许输出报文，所述关闭状态表示当前时刻队列禁止输出报文。
[0030]其中，所述ST时隙切片帧输出调度处理，包括以下步骤：
[0031]步骤S401，获取门控为开的ST队列ST_X；
[0032]步骤S402，输出ST_X队列中所有帧；
[0033]步骤S403，判断ST时隙切片中所有BE队列是否有可发送报文，如果是，则执行步骤S404；如果否，则执行步骤S405；
[0034]步骤S404，输出ST时隙切片中优先级最高的BE队列中一个分组；
[0035]步骤S405，判断ST时隙切片是否截止，如果是，则执行完毕；如果否，则执行步骤
S403。
[0036]其中，所述RC时隙帧输出调度处理，包括以下步骤：
[0037]步骤S406，判断RC时隙切片中所有RC队列中是否有可发送报文，如果是，则执行步骤S407；如果否，则执行步骤S409；
[0038]步骤S407，输出RC时隙切片中优先级最高的RC队列中一个分组；
[0039]步骤S408，判断RC时隙切片是否截止，如果是，则执行完毕；如果否，则执行步骤S406；
[0040]步骤S409，判断RC时隙切片中所有BE队列是否有可发送报文，如果是，则执行步骤S410；如果否，则执行步骤S408；
[0041]步骤S410，输出RC时隙切片中优先级最高的BE队列中一个分组，执行步骤S408。
[0042]本专利技术的有益效果：
[0043]本专利技术时间敏感网络中支持Q本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，预先标定ST时隙切片和RC时隙切片，其中包括将时隙资源根据流量特征进行切片分配策略；步骤S2，进行标定Qbv输出队列结构，其中包括标定Qbv输出队列约束以简化数据平面转发逻辑和控制平面规划；步骤S3，进行标定Qbv门控表结构，其中包括基于ST时隙切片和RC时隙切片标定Qbv门控表结构；步骤S4，进行帧调度，包括基于ST时隙切片和RC时隙切片策略进行ST时隙切片帧输出调度处理和RC时隙帧输出调度处理，其中；所述ST时隙切片帧输出调度处理，包括对门控状态为开的ST队列和BE队列中分组进行调度发送；所述RC时隙帧输出调度处理，包括对门控状态为开的RC队列和BE队列中分组进行调度发送。2.根据权利要求1所述的时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，其特征在于，所述将时隙资源根据流量特征进行切片分配策略，包括以下步骤：标定时间线被切分为等长的时间段，表示为Block，每个Block的长度为T4
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T0，其内部包括ST时隙切片、RC时隙切片和GB时隙切片；ST时隙切片传输ST和BE帧，RC时隙切片传输RC和BE帧，GB时隙切片避免分组跨ST和RC时隙切片传输；ST时隙切片、RC时隙切片和GB时隙切片分别在每个Block中各自的时隙切片长度相同，确定第一个Block内部每个时隙的起始和结束时间；基于Block的编号和Block长度计算出后续每个Block内部每个时隙的起始和结束时间。3.根据权利要求2所述的时间敏感网络中支持Qbv机制的帧输出调度方法，其特征在于，所述标定Qbv输出队列约束，包括以下步骤：约束自定义输出队列的总数、每个队列对应的流类型和优先级；约束在同一条门控表项中，最多只有1个ST队列的门控打开，其他门控关闭的ST队列只能输入报文；约束对于门控打开的ST队列，只能输出报文，并且要求在打开时间段内将队列中所有报文全部排空；约束输出队列选择采用严格优先级方式选择，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张怡，唐路，
申请(专利权)人：湖南华芯通网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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