面向5G-TSN融合的5G侧业务流资源配置方法技术

本发明专利技术涉及一种面向5G

【技术实现步骤摘要】
面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法


[0001]本专利技术属于5G
‑
TSN资源配置领域，涉及一种面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法。

技术介绍

[0002]随着工业生产向数字化、网络化、智能化转型不断升级，以远程协同控制、数字孪生运维、智能工厂管理、智慧园区运营等为代表的工业互联网新业务层出不穷。新的业务形态对传统工业企业网络的通信模型产生深远影响，5G、TSN等新型网络的接入为智能工厂提供了新的生机。
[0003]5G具有大带宽、低时延、高可靠等特性，可以满足工业设备的灵活移动性和差异化业务处理能力需求，助力工厂柔性化生产大规模普及，但是工业应用可能需要网络具备确定性的时延、抖动和更高的可靠性，这给5G带来了前所未有的挑战。时间敏感网络(Time Sensitive Networking,TSN)能为强实时需求业务提供确定时延转发且兼容以太网协议，受到工控网络领域的青睐；然而，随着海量传感器及AGV等智能化设备在智能工厂中的应用，工业终端无线接入及移动连接需求愈发迫切，有线TSN难以满足智能工厂数字化与智能化需求，5G与TSN融合是智能工厂网络的重要演进趋势。
[0004]当5G与TSN融合时，5G网络资源需求如何获取是确保网络实时可靠传输的关键因素之一，而5G侧业务流资源如何配置主要取决于5G的时延、抖动需求，通过业务流的端到端时延、抖动需求和业务流在TSN侧传输的时延、抖动，得到业务流在5G侧传输的时延、抖动。目前国内外对5G
‑
TSN融合后5G侧业务流资源配置方面的研究较少。由于不同的工业场景对5G
‑
TSN所具备的传输要求不同，直接采用已有的方法无法获得5G侧业务流资源配置的诸多需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法是基于5G
‑
TSN融合的网络架构，所述网络架构由软件定义网络集中控制器(Software
‑
Defined Networking Controller,SDNC)、集中式网络配置器(Centralized Network Configuration,CNC)、5G和TSN组成。TSN包括TSN1和TSN2，其中TSN1由多个TSN终端、多个TSN交换机以及设备侧转换器(Device
‑
Side TSN Translator,DS
‑
TT)组成，TSN2由多个TSN终端、多个TSN交换机组成。5G包括用户设备(User Equipment,UE)、无线电接入网((Radio)Access Network,(R)AN)以及带有时间敏感网络应用功能(Time
‑
Sensitive Networking Application Function,TSN AF)的核心网，核心网内包括用户界面功能UPF和网络侧TSN转换器(NW
‑
TT)。
[0008]本专利技术提供的一种面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法，包括以下步骤：
[0009]S1：用户根据搭建的测试环境测量高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流不同占比下每条业务流在TSN传输的时延最大值和抖动最大绝对值；
[0010]S2：用户在SDNC中输入业务流，SDNC根据TSN VLAN上的优先级标签将业务流划分为高、中、低优先级业务流；
[0011]S3：SDNC设置5种模式并根据业务流中高、中、低优先级业务流所占的比重进入不同的模式；
[0012]S4：SDNC计算不同模式下每条业务流在TSN中传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；
[0013]S5：用户在SDNC中输入每条业务流的端到端时延、抖动；
[0014]S6：SDNC根据每条业务流的端到端时延、抖动和TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值计算5G侧传输的时延最大值、抖动最大绝对值。
[0015]进一步，步骤S1中所述的测试环境包括PC端、测试仪、TSN终端1、TSN终端2、设备侧TSN转换器DS
‑
TT、网络侧TSN转换器NW
‑
TT；其中，PC端连接测试仪，测试仪连接TSN交换机1，TSN交换机1连接DS
‑
TT，DS
‑
TT连接NW
‑
TT，NW
‑
TT连接TSN交换机2，TSN交换机2连接测试仪；所述测试仪具有TSN数据包的收发功能，测试仪发送数据包到TSN交换机1，TSN交换机1将数据包转发至DS
‑
TT，DS
‑
TT将数据包转发至NW
‑
TT，NW
‑
TT将数据包转发至TSN交换机2，TSN交换机2再将数据包发回测试仪，通过PC端查看TSN终端1到TSN终端2的传输时延、抖动。
[0016]进一步，步骤S1中，用户根据搭建的测试环境测量高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流不同占比下k条业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值，k∈n，n为5G
‑
TSN中可传输业务流的最大条数；其中门控周期为cycle，高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流条数所占的比重分别记为hper、mper和lper，用户根据高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流不同占比，测量分为以下5种情况：
[0017]情况1：当高优先级业务流所占比重为100％或中优先级业务流所占比重为100％或低优先级业务流所占比重为100％时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并将测量结果记录在表中。
[0018]情况2：当高优先级业务流所占比重和中优先级业务流所占比重不为0且低优先级业务流所占比重为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并将测量结果进行记录。
[0019]情况3：当高优先级业务流所占比重和低优先级业务流所占比重不为0且中优先级业务流所占比重为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并将测量结果进行记录中。
[0020]情况4：当中优先级业务流所占比重和低优先级业务流所占比重不为0且高优先级业务流所占比重为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并将测量结果进行记录。
[0021]情况5：当高优先级业务流所占比重、中优先级业务流所占比重和低优先级业务流所占比重都不为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并将测量结果进行记录。
[0022]进一步，步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：用户根据搭建的测试环境测量高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流不同占比下每条业务流在TSN传输的时延最大值和抖动最大绝对值；S2：用户在SDNC中输入业务流，SDNC根据TSN VLAN上的优先级标签将业务流划分为高、中、低优先级业务流；S3：SDNC设置5种模式并根据业务流中高、中、低优先级业务流所占的比重进入不同的模式；S4：SDNC计算不同模式下每条业务流在TSN中传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S5：用户在SDNC中输入每条业务流的端到端时延、抖动；S6：SDNC根据每条业务流的端到端时延、抖动和TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值计算5G侧传输的时延最大值、抖动最大绝对值。2.根据权利要求1所述的面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法，其特征在于：步骤S1中所述的测试环境包括PC端、测试仪、TSN终端1、TSN终端2、设备侧TSN转换器DS
‑
TT、网络侧TSN转换器NW
‑
TT；其中，PC端连接测试仪，测试仪连接TSN交换机1，TSN交换机1连接DS
‑
TT，DS
‑
TT连接NW
‑
TT，NW
‑
TT连接TSN交换机2，TSN交换机2连接测试仪；所述测试仪具有TSN数据包的收发功能，测试仪发送数据包到TSN交换机1，TSN交换机1将数据包转发至DS
‑
TT，DS
‑
TT将数据包转发至NW
‑
TT，NW
‑
TT将数据包转发至TSN交换机2，TSN交换机2再将数据包发回测试仪，通过PC端查看TSN终端1到TSN终端2的传输时延、抖动。3.根据权利要求2所述的面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法，其特征在于：步骤S1中，用户根据搭建的测试环境测量高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流不同占比下k条业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值，k∈n，n为5G
‑
TSN中可传输业务流的最大条数；其中门控周期为cycle，高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流条数所占的比重分别记为hper、mper和lper；用户根据高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流不同占比测量分为以下5种情况：情况1：当高优先级业务流所占比重为100％或中优先级业务流所占比重为100％或低优先级业务流所占比重为100％时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并记录在表中；情况2：当高优先级业务流所占比重和中优先级业务流所占比重不为0且低优先级业务流所占比重为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并记录在表中；情况3：当高优先级业务流所占比重和低优先级业务流所占比重不为0且中优先级业务流所占比重为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并记录在表中；情况4：当中优先级业务流所占比重和低优先级业务流所占比重不为0且高优先级业务流所占比重为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并记录在表中；情况5：当高优先级业务流所占比重、中优先级业务流所占比重和低优先级业务流所占比重都不为0时，测量业务流在TSN中传输的时延最大值、抖动最大绝对值并记录在表中。4.根据权利要求3所述的面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法，其特征在于：步骤S2中，用户在SDNC中输入k条业务流并输入每条业务流在TSN的VLAN标签的优先级；SDNC根据每条业务流在TSN的VLAN标签的优先级将业务流划分为高、中、低三大类，其中高优先
级业务流对应TSN中的7和6优先级，中优先级业务流对应TSN中的5、4和3优先级，低优先级业务流对应TSN中的2、1和0优先级。5.根据权利要求4所述的面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法，其特征在于：步骤S3中，SDNC根据每条业务流的传输优先级，记录高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流的条数；高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流条数分别记为hn、mn、ln，高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流条数所占的比重分别记为Hper、Mper、Lper，计算如表达式(1)、(2)、(3)所示：Hper、Mper、Lper，计算如表达式(1)、(2)、(3)所示：Hper、Mper、Lper，计算如表达式(1)、(2)、(3)所示：SDNC根据高优先级业务流、中优先级业务流和低优先级业务流所占的比重选择不同的传输模式：模式1：Hper＝100％或Mper＝100％或Lper＝100％模式2：Hper≠0,Mper≠0,Lper＝0模式3：Hper≠0,Mper＝0,Lper≠0模式4：Hper＝0,Mper≠0,Lper≠0模式5：Hper≠0,Mper≠0,Lper≠0。6.根据权利要求1所述的面向5G
‑
TSN融合的5G侧业务流资源配置方法，其特征在于：步骤S4具体包括以下步骤：S41：模式1中每条业务流在TSN中传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值计算方法如下：S411：当Hper＝100％,Mper＝0,Lper＝0时，情况1中测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大绝对值即为每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；高优先级业务流S
h1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(4)、(5)所示：计算如表达式(4)、(5)所示：同理依次计算高优先级业务流S
h2
,
…
,S
hn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S412：当Hper＝0,Mper＝100％,Lper＝0时，情况1中测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大绝对值即为每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；中优先级业务流S
m1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(6)、(7)所示：
同理依次计算中优先级业务流S
m2
,
…
,S
mn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S413：当Hper＝0,Mper＝0,Lper＝100％时，情况1中测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大绝对值即为每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；低优先级业务流S
l1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(8)、(9)所示：计算如表达式(8)、(9)所示：同理依次计算低优先级业务流S
l2
,
…
,S
ln
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S42：模式2中每条业务流在TSN中传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值计算方法如下：S421：当80％≤Hper＜100％，0＜Mper≤20％，Lper＝0时，SDNC根据情况2中的hper＝80％，mper＝20％，lper＝0情况下测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大绝对值计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，其中S
h1
，S
h2
，
…
，S
hn
为高优先级业务流，S
m1
，S
m2
，
…
，S
mn
为中优先级业务流；高优先级业务流S
h1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(10)、(11)所示：计算如表达式(10)、(11)所示：同理依次计算高优先级业务流S
h2
，
…
，S
hn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；中优先级业务流S
m1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(12)、(13)所示：计算如表达式(12)、(13)所示：同理依次计算中优先级业务流S
m2
，
…
，S
mn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S422：当60％≤Hper＜80％，20％＜Mper≤40％，Lper＝0时，SDNC根据情况2中的hper＝60％，mper＝40％，lper＝0情况下测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大
绝对值计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，其中S
h1
，S
h2
，
…
，S
hn
为高优先级业务流，S
m1
，S
m2
，
…
，S
mn
为中优先级业务流；高优先级业务流S
h1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(14)、(15)所示：计算如表达式(14)、(15)所示：同理依次计算高优先级业务流S
h2
，
…
，S
hn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；中优先级业务流S
m1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(16)、(17)所示：计算如表达式(16)、(17)所示：同理依次计算中优先级业务流S
m2
，
…
，S
mn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S423：当40％≤Hper＜60％，40％＜Mper≤60％，Lper＝0时，SDNC根据情况2中的hper＝40％，mper＝60％，lper＝0情况下测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大绝对值计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，其中S
h1
，S
h2
，
…
，S
hn
为高优先级业务流，S
m1
，S
m2
，
…
，S
mn
为中优先级业务流；高优先级业务流S1在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(18)、(19)所示：计算如表达式(18)、(19)所示：同理依次计算高优先级业务流S
h2
，
…
，S
hn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；中优先级业务流S
m1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(20)、(21)所示：计算如表达式(20)、(21)所示：同理依次计算中优先级业务流S
m2
，
…
，S
mn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S424：当20％≤Hper＜40％，60％＜Mper≤80％，Lper＝0时，SDNC根据情况2中的hper＝20％，mper＝80％，lper＝0情况下测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大绝对值计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，其中S
h1
，
S
h2
，
…
，S
hn
为高优先级业务流，S
m1
，S
m2
，
…
，S
mn
为中优先级业务流；高优先级业务流S
h1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(22)、(23)所示：计算如表达式(22)、(23)所示：同理依次可得高优先级业务流S
h2
，
…
，S
hn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；中优先级业务流S
m1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(24)、(25)所示：计算如表达式(24)、(25)所示：同理依次计算中优先级业务流S
m2
，
…
，S
mn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S425：当0％＜Hper＜20％，80％＜Mper＜100％，Lper＝0时，SDNC根据情况2中的hper＝20％，mper＝80％，lper＝0情况下测量的每条业务流在TSN侧传输时延最大值、抖动最大绝对值计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，其中S
h1
，S
h2
，
…
，S
hn
为高优先级业务流，S
m1
，S
m2
，
…
，S
mn
为中优先级业务流；高优先级业务流S1在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(26)、(27)所示：计算如表达式(26)、(27)所示：同理依次计算高优先级业务流S
h2
，
…
，S
hn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；中优先级业务流S
m1
在TSN侧传输的时延最大经验值和抖动最大经验绝对值计算如表达式(28)、(29)所示：计算如表达式(28)、(29)所示：同理依次计算中优先级业务流S
m2
，
…
，S
mn
在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值；S43：模式3中每条业务流在TSN中传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值计算方法如下：S431：当80％≤Hper＜100％，Mper＝0，0＜Lper≤20％时，SDNC根据情况3中的hper＝80％，mper＝0，lper＝20％情况下计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最
大经验绝对值，具体计算方法与步骤S421相同；S432：当60％≤Hper＜80％，Mper＝0，20％＜Lper≤40％时，SDNC根据情况3中的hper＝60％，mper＝0，lper＝40％情况下计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，具体计算方法与步骤S422相同；S433：当40％≤Hper＜60％，Mper＝0，40％＜Lper≤60％时，SDNC根据情况3中的hper＝40％，mper＝0，lper＝60％情况下计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，具体计算方法与步骤S433相同；S434：当20％≤Hper＜40％，Mper＝0，60％＜Lper≤80％时，SDNC根据情况3中的hper＝20％，mper＝0，lper＝80％情况下计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，具体计算方法与步骤S434相同；S435：当0＜Hper＜20％，Mper＝0，80％＜Lper＜100％时，SDNC根据情况3中的hper＝20％，mper＝0，lper＝80％情况下计算每条业务流在TSN侧传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值，具体计算方法与步骤S435相同；S44：模式4中每条业务流在TSN中传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值计算方法与步骤S43相同；S45：模式5中每条业务流在TSN中传输的时延最大经验值、抖动最大经验绝对值计算方法如下：S451：当80％≤Hper＜100％，0＜Mper＜20％，0＜Lper＜20％时，SDNC根据情况5中的hper＝80％，mper＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏旻，牛爽，尤梦飞，文康，洪承镐，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：