基于时间敏感网络的门控调度算法研究

时间敏感网络在标准以太网的基础上通过增加高精度时间同步、资源预留及路径控制、流量整形和业务调度等一系列关键技术,能够保证数据传输的实时性和可靠性。然而,启发式算法在实现门控调度时,数据的周期比过大会导致缓存容量增大和相同优先级数据同时、同向传输时无控制调度等问题。为此,优化改进了门控调度的启发式算法,通过采取数据周期感知和输出缓存长度感知循环等技术,解决了缓存容量不足和时延抖动等问题。仿真结果表明,与传统的启发式算法相比,所提算法在数据周期比超过60倍时能有效减少门控列表90%的存储空间,在相同优先级数据传输情况下平均时延抖动降低了约50%。     

时间敏感网络中基于EDWF-MTTF的启发式调度算法

随着工业控制和信息网络的快速融合发展,基于以太网的时间敏感网络受到了广泛关注。时间敏感网络采用时间触发通信调度来保证数据传输的确定性。然而,现有调度算法难以快速计算大规模周期性流量的调度表。因此,设计了基于带权重的最早截止时间-最大传输时间优先的启发式调度算法,通过灵活适配流量排序权重以及回溯增强等方法,可以在较短时间内解决工业自动化场景中大规模流量的调度问题。实验结果表明,相比经典整数线性规划方法,带权重的最早截止时间-最大传输时间优先的启发式调度算法能更快地计算出大规模周期性流量调度表的较优解。     

时间敏感网络与5G融合关键技术研究

时间敏感网络(TSN)以标准有线以太网为基础,通过一系列标准化协议定义,使得传统以太网具备确定性传输的能力以及较好的兼容性.而随着5G标准的完善和技术的发展,5G网络的广覆盖、低时延、高可靠等特性除了可满足TSN基础的确定性传输需求,还能为其提供广泛灵活的无线连接.首先介绍了TSN的关键技术;然后分析了5G时间敏感相关...     

时间敏感网络研究现状与关键技术探析

随着现代工业信息化技术与网络管理运维技术的不断融合,可以较好确保高实时性与确定性传输的时间敏感网络已成为工业互联网和车联网等领域重点研究的技术方向之一。时间敏感网络符合标准以太网规范,具备流量调度与时间感知能力,通过交错传输周期性数据与非周期性数据来提供业务流量确定性传输服务。旨在对TSN这一新兴技术领域进行调研和分析,在对现有研究工作进行归纳总结的基础上,重点分析了TSN涉及的主要关键技术,并对其可能的应用场景和未来发展进行讨论和展望。     

基于优化决策树的时延敏感流智能感知调度

目前流量调度策略无法做到智能按需化,尤其对于网络突发故障造成的拥塞以及高价值业务的护航场景,无法按需保障时延敏感的业务体验。通过分析研究不同网络业务流量时延敏感性属性需求,探索挖掘不同网络业务流量的行为特征与其时延敏感性需求之间的内在关联关系。然后利用AI技术对这种内在的关联关系进行学习,构建其映射关系,实现了时延敏感流智能感知调度。同时,考虑AI模型的可解释性及可部署性实际问题,采用强化学习剪枝优化可解释性决策树模型,提高模型的鲁棒性同时使模型更轻量化,易于设备部署实现。通过真实网络流量实验,强化学习优化后的决策树模型在单次推理情形下感知正确率提高1.75%,推理速度提升约30%;同时,实验也证明了使用局部微观统计特征多次推理有助于提高模型感知正确率。在所有实验中,强化学习优化的决策树模型规模缩小了60.0%～87.2%,并且Saras比Q-learning具有更好的优化表现。     

确定性工业网络架构与关键技术分析

随着工业数字化转型的不断加快,传统业务的优化升级及新型业务的不断涌现,网络作为基础设施,需要在复杂场景下对综合承载的各类业务实现差异化质量保证。确定性网络已经成为其发展的必然方向。工业互联网作为确定性网络应用的重要场景,对于确定性网络要求高,业务场景复杂,其垂直行业需求呈现碎片化的特点,需要构建灵活统一的技术架构并融合相关新技术,来推动确定性工业网络不断演进。     

业务体验驱动的时间敏感网络架构研究

论述了时间敏感网络的管控架构,阐述了业务体验驱动网络的理论体系,对产业互联网场景业务模型及流量模型的特点进行了分析,并且提出了以业务体验驱动时间敏感网络的系统架构及运行机制。     

时间敏感网络中基于网络演算的队列分析与优化

时间敏感网络（TSN）中循环队列转发（CQF）机制保留了时间感知整形中门控调度的转发可控特性，同时又降低了门控列表配置的复杂度，但是缓存队列的长度作为一个关键参数直接影响着网络的调度性能，并且在实现时受到硬件资源的约束。为了寻找到合适的CQF队列长度值以实现网络系统设计的性能和成本的优化，提出了一个基于网络演算的CQF性能分析方法。通过曲线模型的构建和计算，分析流量传输时延和积压的性能上界值，从而选择出合适的队列长度值。通过不同场景的实验，得到了不同流特性参数对队列长度选择的影响。     

有线无线融合的卫星时间敏感网络流调度研究

随着空间通信任务日趋复杂化,尤其是对时间敏感的需求不断提升,一方面要求星内系统的高带宽、可靠性和实时性;另一方面星间无线链路也应具备低时延和高可靠性。但由于卫星内部有线链路与星间无线链路差异大,业务数据经过有线和无线链路联合传输时,容易引发节点拥塞,而无法保障时敏业务的时延有界需求。为了提升数据在空间网络传输的实时性,该文提出了一种有线无线融合的时间敏感网络(TSN)流调度方案,首先对有线和无线链路资源分配与终端时延关系进行分析建模,并通过TSN控制器收集终端时敏需求,构建以全网时敏业务端到端最小平均时延为优化目标,然后采用基于增强精英保留遗传算法进行方案的快速求解。通过Pycharm对比测试时隙分配算法的性能,同时设计实现基于EXata网络仿真平台的低轨卫星TSN系统,并搭建实验场景进行试验验证。测试结果表明,该文所提出的流联合调度方案能够为空间时敏任务提供有界、稳定的时延保障。     

基于OMNeT++的时间敏感网络延迟仿真

为了研究时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)中不同调度算法下流量的端到端延迟特性,基于OMNeT++搭建了TSN仿真平台,提出了支持TSN调度机制的算法模块和调度模型,并在不同网络场景下对调度机制进行仿真,分析不同调度机制下流量延迟仿真结果和延迟影响因素,得到了各调度算法下流量的延迟特性,研究结果对时间敏感网络延迟研究具有一定参考价值。     

时间敏感网络的关键协议及应用场景综述

随着信息技术的发展,以物与物作为通信主体的场景需求不断增加,如工厂自动化控制、自动驾驶等,这类通信对数据传输时延的要求远远超出了传统以太网的可控范围,时间敏感网络应运而生。时间敏感网络是以标准以太网为网络基础,提供确定性信息传输的标准化技术,通过时间感知的调度机制最小化抖动,并为时间敏感应用提供可靠的数据传输保障。通过对时间敏感网络相关国际标准的说明,介绍了其核心特性及机制,并在车载网络、工业互联网、航空电子网络和移动前传网络等应用场景进行了分析和研究。     

时间敏感网络流量调度算法研究综述

时间敏感网络（Time-sensitive Networking,TSN）是一种新型确定性网络,具有低时延、低抖动等特点,能够满足现代网络传输控制的要求。流量调度是TSN标准中关键技术之一,用于确保流量传输的服务质量。首先对时间敏感网络的发展背景、重要机制、应用场景进行阐述,着重研究5种时间敏感网络流量调度机制,包括基于时间的整形机制、基于信用值的整形机制、循环队列转发机制、帧抢占机制以及异步流量整形机制;然后,分析了流量调度算法的研究现状,归纳和总结了时间触发（Time-triggered,TT）流和事件触发（Event-triggered,ET）流的调度算法,分析了目前流量调度算法存在的问题;最后,指出了TSN流量调度算法的发展方向和趋势。     

时间敏感网络研究现状及发展趋势

时间敏感网络是新一代确定性网络技术,其主要面向工业物联网,工业自动化,车载网络以及航空航天电子系统网络等安全关键领域.该技术以标准以太网为基础,扩展了时间同步、时间感知流量调度和流无缝冗余传输的能力,支持实时数据和非实时数据共网传输,可实现信息网络与控制网络的融合.本文调研了近年来时间敏感网络技术的研究现状并进行了系统...     

基于门控制的星载时间敏感网络调度算法

空间信息网络中时间敏感业务的实时性、确定性和可靠性要求对基于存储转发方式的传统以太网交换提出巨大挑战。提出一种基于门控制的星载时间敏感网络调度算法,设计星载时间敏感网络交换方案;针对卫星业务突发的特点,提出一种基于时分复用的门控制列表生成方法,对该调度算法在不同业务流量特征背景下的确定性时延及时延抖动性能进行仿真分析。仿真结果表明,所提算法的最小时延减小至10 μs量级,最小时延抖动为0,满足空间时间时敏业务的确定性传输要求,提高了空间信息网络业务传输的确定性、可靠性、灵活性。     

基于随机时变图的时间确定性网络路由算法

针对天地一体化网络环境中网络时变性和业务时延确定性保障之间的矛盾,构建了随机时变图模型,并基于该模型提出了时间确定性网络路由算法.首先,将空间信息网络最大概率时延保障路由计算问题建模为非线性规划问题.为解决该问题,提出了随机时变图模型,联合表征了由业务随机性导致的链路、存储与时间资源的随机特征,并且表征了存储与链路资源...     

多模态网络中时间敏感网络模态的智能调度机制

针对多模态网络中时间敏感网络模态转发调度不确定、求解时间长等问题,提出了一种基于CSQF的时间敏感网络模态的联合路由与调度机制。综合考虑有界时延需求、网络状态和不同的路由机制,建立联合缓存队列和路由的混合资源调度模型,旨在优化整个网络的资源使用。基于深度强化学习方法,利用流量特征与缓存队列利用率来预测下一循环的缓存利用率。此外,基于多队列CSQF转发调度机制和基于缓存利用率的显式路由算法,提出了一种迭代调度算法,实现了确定性转发和资源分配。仿真结果表明,所提机制可以根据网络的资源使用情况有效地调整确定性应用的传输调度,与其他离线调度机制相比,具有更好的调度性能。     

时间敏感网络（TSN）及无线TSN技术

时间敏感网络（TSN）在以太网的基础上提供端到端极低时延和高可靠性的数据传输,适用于时延敏感型应用,广泛应用于自动驾驶、工业互联网等场景。首先总结了TSN的特点,并详细阐述了TSN标准的工作原理和特性,重点介绍了在无线网络中提供确定性时延和可靠数据传输的网络技术,即无线TSN技术。此外,通过TSN的应用场景简要分析了TSN的应用案例。最后探讨了TSN和无线TSN技术及其在工业场景中应用存在的挑战和问题,并展望了未来的研究方向。     

时间敏感网络时隙感知循环排队转发流量整形机制

时间敏感网络是智能工厂内网的核心技术之一。智能工厂内存在多种需求各异的业务流。为保证关键业务流的性能,同时提升网络带宽利用率,该文提出一种时隙感知循环排队转发流量整形机制(TSA-CQF)。TSA-CQF通过将低优先级流量插入CQF奇偶队列中剩余可用时隙中传输提高带宽利用率。TSA-CQF机制包括低优先级流量的时隙感知插入和全局流量规划两个部分。低优先级流量的时隙感知插入是在CQF队列出队时,通过感知奇偶队列剩余时隙的大小,将低优先级流量插入到奇偶队列的剩余时隙进行传输。将全局流量规划建模为多条件约束目标优化问题,通过模拟退火算法求解,完成全局流量的调度,提高可调度流数目,进一步提高资源利用率。仿真结果表明,在混合流量条件下TSA-CQF比传统CQF机制平均提高了带宽利用率11.29%。与传统的CQF相比,TSA-CQF在牺牲一定调度策略生成时间的前提下,能明显提高带宽利用率并且降低最坏端到端时延。     

下一代车载时间敏感网络架构设计与调度评估

智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicle, ICV)是未来汽车行业发展的主要方向之一,其对车载网络通信的带宽、延迟出了较高的要求。针对该要求,提出了基于以太网的电子电气架构(Electronic/Electrical Architecture, EEA);在分析基于IEEE802.1Qbv的时间敏感网络(Time-sensitive Networking, TSN)传输调度机制的基础上,实现了控制数据流和传感器数据流的增量式调度。通过评估和对比,TSN拥有更高的带宽、更低的传输时延,有望成为下一代车载网络。