面向时间敏感网络的5G无线网增强技术研究

5G确定性网络是目前产业界正在积极推动的全新工业通信技术。为了逐步实现确定性传输,3GPP引入了时间敏感通信技术,与超可靠低时延通信技术相比,进一步在时延抖动和时间同步方面对5G网络进行了增强,从而实现端到端的时间敏感通信服务。介绍了时间敏感通信技术特点和标准进展,时间敏感通信技术以时间敏感网络与5G网络融合的网络架构为基础,通过精确时间同步机制提高时间同步精度,通过服务质量和调度增强机制降低业务时延、提高传输可靠性,通过以太网头压缩技术提高传输效率。     

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。     

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。     

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。     

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。     

时间敏感空间信息网络关键技术研究

空间信息网络已经成为当前航空航天领域的重要研究方向之一,随着空间信息技术的发展和空间通信需求增强,以时间敏感型业务为代表的新业务不断涌现。针对时间敏感业务的服务保障需求,提出了时间敏感空间信息网络技术架构,在此架构基础上,从业务、网络与资源等3个层面对其关键技术展开分析,最后对时间敏感空间信息网络技术进行总结与未来发展展望。     

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。     

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。     

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%。     

一种基于时间敏感网络的变电站确定性网络架构优化方法

新型智能变电站网络基于传统以太网尽力而为转发机制,在突发大流量时难以保证敏感流量可靠传输。文中提出一种基于TSN（时间敏感网络）的变电站网络架构优化方法,根据敏感SV报文的传输特性,采用TSN协议簇中IEEE802.1Qbv、IEEE 802.1AS结合的时间门控调度机制,在敏感流量到来的时隙开辟专用通道保证其以最佳时延通过;采用TSN协议簇中IEEE 802.1Qci技术对网络所有流量进行过滤管理,保障敏感流量能进入专用通道并阻挡其他流量误入。经模拟变电站实际场景组网验证表明,相对于传统以太网,时间敏感网络能确保网络拥塞时敏感流量能够以最大时延2.17μs、平均抖动0.16μs的最佳时延抖动传输。     

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。     

时间敏感网络中的冗余机制研究综述

许多网络应用,如工业控制、自动驾驶等对网络的可靠性要求很高,时间敏感网络(TSN)是基于标准以太网架构演进的新一代网络技术,包含了可靠性的帧复制和消除(FRER)的冗余机制。首先对TSN标准中的冗余机制进行阐述,包括发展过程、相关标准和研究现状,然后对TSN中的空间冗余与时间冗余机制进行分类阐述与分析,最后对时间敏感网络的冗余机制的未来发展和应用场景做出展望,提出一些启发性的研究方向和思路。     

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。     

确定性网络的5G TSN技术演进探讨

介绍确定性网络技术中的5G TSN（时间敏感网络）技术,从5G与TSN网络的融合架构开始,重点分析5G TSN的演进方向,包括内生确定性UE（终端）-UE组网、TSN的灵活授时机制、时钟源的可靠性增强、高可靠传输能力开放、与DetNet互通的L3确定性能力支持、分布式TSN网络管理模型。通过技术演进的展现,明晰相关行业业务应用的具体形态,针对特定的需求,构建更高效的确定性网络。最后,结合当前的技术应用场景,总结5G TSN的现实意义,为相关的技术选型提供一些参考。     

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。     

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。     

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。