【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，更特别地说，是指一种基于精确冲突溯源定位实现流量调度回溯的增量式流量调度方法。
技术介绍
1、综合模块化航空电子系统(integrated modular avionics，ima)正在向深度综合化方向演进，对数据传输的容量、实时性和可靠性等方面提出了更高的需求。时间敏感网络(time-sensitive networking，tsn)作为当前“准时、准确”的端到端传输候选协议，已经引起了航空业界的广泛关注。在tsn协议簇中，ieee 802.1qbv协议提出了基于门控列表(gatecontrol list，gcl)的时间感知整形(time-aware shaper，tas)流控机制，能够通过控制不同优先级流量队列时间窗口的开启与关闭时间，保障高优先级可调度流量(scheduledtraffic，st)的传输。设计可行的流量调度方案与gcl已经成为应用qbv协议的先决条件，但是tsn网络的交换式互连和先入先出(first-in-first-out，fifo)原则增加了流量调度约束条件的复杂性，为调度设计求解带来了极大挑战。
2、现有相关调度方法多采用约束求解方法和智能优化方法。其中约束求解方法结合网络拓扑和流量配置，将约束条件转换为可满足性模理论(satisfiability modulotheories，smt)或混合整数线性规划(mixinteger linear programming，mip)的数学逻辑表达式进行规划求解，其调度设计往往依赖于相
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决tsn网络下的大规模流量调度问题。tsn网络下的流量调度问题求解，在流量规模增大时，往往出现求解时间过长或无法求解的情况。增量式调度方法的引入将大规模流量调度问题分解为少量多次的增量进行调度，将已调度完成的流量占用链路时间作为后续流量调度的约束条件，可以一定程度加快求解速度。对于出现的无法求解的情况，采用流量回溯策略，重置部分已调度流量，清除这部分流量的时间占用，与本次未完成求解流量共同参与到下一次调度。本专利技术方法采用冲突溯源定位方法，分析单次失败求解中无法满足的约束条件，由此判断求解失败的原因。普通的增量式调度方法的回溯为顺序回溯，按照调度次序从后往前根据单次回溯步长进行回溯，为了得到可行解可能需要大量流量的回溯。本专利技术冲突溯源定位方法能够准确定位回溯流量的编号范围，能够减少回溯次数和回溯流量数量，在提高调度性能的同时，减少求解运算求解时长。
2、本专利技术的一种适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其溯源增量式调度有下列步骤：
3、步骤一，初始化网络拓扑结构、获取网络流量信息；
4、步骤101，设置网络拓扑结构中节点信息；
5、将ima系统的node.json文件导入网络节点配置信息，记为icd_node；
6、icd_node中的任意一个节点nodea包括有节点编号和节点类型category[es,sw]，es表示网络端系统节点、sw表示网络交换机节点；
7、步骤102，设置网络拓扑结构中链路信息；
8、将ima系统的link.json文件导入网络链路配置信息，记为icd_link；
9、icd_link中的任意一条链路linkb(src_node,des_node)，src_node表示链路源节点，des_node表示链路目的节点；
10、步骤103，导入网络流量信息；
11、将ima系统的message.json文件导入网络流量配置信息，记为icd_mes；
12、icd_mes中的任意一条流量mesm为四元组信息组成，即mesm<src,des,length,period>；src表示流量源端节点、des表示流量目的端节点、length表示流量长度、period表示流量周期；
13、步骤二，完成流量路由规划；
14、步骤201，生成网络节点的邻接表；
15、根据网络节点node和链路信息icd_link生成网络节点的邻接表；
16、邻接表表示了网络节点间的连接情况；adj[nodea][nodea+1]＝0表示两个节点之间不存在连接，相应的adj[nodea][nodea+1]＝1表示两个节点之间存在连接；
17、步骤202，生成流量－传输路径；
18、针对每一条流量，由邻接表得到流量源节点src到目的节点des的所有通路，得到每一条流量的流量－传输路径；
19、步骤203，第一条路由的选取；
20、初始时，从流量的传输路径集中选取第1条传输路径并将作为流量mesm的第一条路由；
21、步骤204，负载均衡策略迭代寻找最优路径；
22、迭代次数记为β；最大迭代次数为传输路径的长度；
23、对于流量mesm，迭代寻找流量mesm的当前最优传输路径保证链路负载更小且路径更短；链路负载与流量周期period、流量长度length有关，计算结果更新链路带宽占用，并与前一条传输路径对比，以确保网络流量达到负载均衡；
24、流量mesm的前一条传输路径，记为
25、网络负载均衡由链路带宽值限制，链路linkb带宽为
26、
27、迭代后最终得到满足网络整体负载均衡的流量传输路由，以流量mesi为例，流量mesi最终得到的流量传输路由为表示为
28、遍历完成icd_mes中的所有流量，以确保网络流量达到负载均衡；
29、步骤三，初始化流量调度状态；
30、步骤301，初始化流量调度状态为未调度；
31、遍历icd_mes中的流量，对于每一条流量，设定其调度状态state为undone，表示未进行调度；表示为：mesi_state＝undone；
32、步骤302，初始化流量偏置时刻；
33、流量初始偏置时刻为－1，表示未调度；
34、对于流量mesi偏置时刻用数组mesi_offset表示；
35、遍历icd_mes中的流量，对于每一条流量，设定数组mesi_offset值均为－1，表示未进行调度；
36、将流量mesi在linkb上传输的偏置时刻记为
37、步骤303，初始化流量单次增量步长；
38、设定流量单次增量步长为5；
39、步骤四，单次增量流量的调度求解；
40、步骤401，获取当本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于溯源增量式调度有下列步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于：溯源增量式调度是调用Gurobi求解器进行的求解。
3.根据权利要求1所述的适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于：网络节点NODE＝{node1,node2,…,nodea,…,nodeA}和链路信息ICD_LINK＝{linkb(src_node,des_node)}是流量调度的基础，路由规划、链路的时间占用等都以此为基础进行。
4.根据权利要求1所述的适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于：网络流量信息是调度设计的对象，获得流量转发时刻，并转换为GCL门控列表。
5.根据权利要求1所述的适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于，在步骤602中的流量回溯的具体流程为：
【技术特征摘要】
1.一种适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于溯源增量式调度有下列步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于：溯源增量式调度是调用gurobi求解器进行的求解。
3.根据权利要求1所述的适用于时间敏感网络的精确冲突溯源增量式调度方法，其特征在于：网络节点node＝{node1,node2,…,nodea,…,nodea}和链路信息icd_...
【专利技术属性】
技术研发人员：何锋，景世龙，周璇，
申请(专利权)人：深圳北航新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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