确定性网络的时间触发调度方法及装置和终端设备与流程

1.本发明涉及工业物联网技术领域，尤其涉及一种确定性网络的时间触发调度方法、一种确定性网络的时间触发调度装置、一种计算机可读存储介质、一种终端设备和一种芯片设备。


背景技术：

2.时间敏感网络（time-sensitive networking，简称tsn）和时间触发的以太网（time-triggered ethernet，简称ttethernet）是确定性网络（deterministic networking，简称detnet）领域里两种依赖时间触发传输机制进行确定性传输的网络。他们都依赖于时间触发的调度规划，即考虑拓扑、带宽、缓存等网络资源和应用的实时性、确定性需求，通过全局调度计算业务流在每个网络设备（包括交换机和终端）中的发送时间点。网络设备（包括交换机和终端）利用时间触发的传输机制在调度的发送时间点发送业务流报文，从而实现业务流端到端的确定性传输。因此，时间触发调度是保障网络确定性实时传输的关键一环，具有重要作用。
3.然而时间触发调度是np完全问题,调度性能受网络拓扑、带宽、缓存等资源和周期性业务流数量、实时性需求的影响,因此,时间触发的调度一直是确定性网络的研究热点。时间触发的调度通常使用通用调度,能够应对各种网络拓扑和应用领域,只要调度时间足够长,可以穷尽所有调度可能性,最终给出是否可调度的结论.它们将网络拓扑、带宽、缓存、交换机体系结构等客观因素和周期性业务流的实时性、确定性需求转化为线性约束,并利用可满足性求解器(如smt-solver)对线性约束进行求解。但是,当前通用调度的线性约束模型庞大而冗余,数据流的传输效率较低。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种确定性网络的时间触发调度方法，聚焦确定性网络中周期业务流的通用调度模型,充分挖掘时间触发调度的特点,等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
5.本发明的第二个目的在于提出一种确定性网络的时间触发调度装置。
6.本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
7.本发明的第四个目的在于提出一种终端设备。
8.本发明的第五个目的在于提出一种芯片设备。
9.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种确定性网络的时间触发调度方法，方法包括：获取待传输的数据流集合；根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合；若存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，则对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件；获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。
10.根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度方法，首先获取待传输的数据流集合，并根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合，若存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，则对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，然后获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。由此，该方法聚焦确定性网络中周期业务流的通用调度模型,充分挖掘时间触发调度的特点,等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
11.另外，根据本发明上述实施例的确定性网络的时间触发调度方法，还可以具有如下的附加技术特征：根据本发明的一个实施例，预设条件为：网络节点的出边数据流集合为网络节点的入边数据流集合的子集。
12.根据本发明的一个实施例，线性约束条件包括：数据流无冲突约束、路径依赖约束和端到端的时延约束。
13.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括数据流无冲突约束时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：根据预设顺序，对该网络节点的入边数据流集合中的每两个数据流分别设置数据流无冲突约束，得到数据流无冲突约束调度结果；根据数据流无冲突约束调度结果转发入边数据流集合中的每条数据流。
14.根据本发明的一个实施例，数据流无冲突约束为：其中，表示数据流的发送周期和数据流的发送周期的最小公倍数，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
15.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括路径依赖约束时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路中每个网络节点的发送时间、传播时延和处理时延；根据发送时间、传播时延和处理时延确定数据流在该网络节点的发送时间。
16.根据本发明的一个实施例，路径依赖约束为：
其中，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在起始边的发送时间，表示数据流在起始边的处理时延，表示数据流在起始边的传播时延，表示数据流在网络节点上的最小转发时延，表示数据流在边的传播时延，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
17.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括端到端的时延约束时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路的发送时间和接收时间；根据发送时间和接收时间确定发送数据流的报文时间。
18.根据本发明的一个实施例，端到端的时延约束为：其中，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在边的处理时延，表示数据流在边的传播时延，表示数据流在边的最小转发时延，表示数据流在起始边的发送时间。
19.根据本发明的一个实施例，在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足预设条件时，方法还包括：按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点。
20.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种确定性网络的时间触发调度装置，包括：第一获取模块，用于获取待传输的数据流集合；第二获取模块，用于根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合；确定模块，用于在存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件；调度模块，用于获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。
21.根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度装置，通过第一获取模块获取待传输的数据流集合，通过第二获取模块根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合，确定模块在存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件；调度模块获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。由此，该装置聚焦确定性网络中周期业务流的通用调度模型,充分挖掘时间触发调度的特点,等价
化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
22.另外，根据本发明上述实施例的确定性网络的时间触发调度装置，还可以具有如下的附加技术特征：根据本发明的一个实施例，预设条件为：网络节点的出边数据流集合为网络节点的入边数据流集合的子集。
23.根据本发明的一个实施例，线性约束条件包括：数据流无冲突约束、路径依赖约束和端到端的时延约束。
24.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括数据流无冲突约束时，确定模块对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：根据预设顺序，对该网络节点的入边数据流集合中的每两个数据流分别设置数据流无冲突约束，得到数据流无冲突约束调度结果；根据数据流无冲突约束调度结果转发入边数据流集合中的每条数据流。
25.根据本发明的一个实施例，数据流无冲突约束为：其中，表示数据流的发送周期和数据流的发送周期的最小公倍数，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
26.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括路径依赖约束时，确定模块对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路中每个网络节点的发送时间、传播时延和处理时延；根据发送时间、传播时延和处理时延确定数据流在该网络节点的发送时间。
27.根据本发明的一个实施例，路径依赖约束为：其中，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在起始边的发送时间，表示数据流在起始边的处理时延，表示数据流在起始边的传播时延，表示数据流在网络节点
上的最小转发时延，表示数据流在边的传播时延，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
28.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括端到端的时延约束时，确定模块对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路的发送时间和接收时间；根据发送时间和接收时间确定发送数据流的报文时间。
29.根据本发明的一个实施例，端到端的时延约束为：其中，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在边的处理时延，表示数据流在边的传播时延，表示数据流在边的最小转发时延，表示数据流在起始边的发送时间。
30.根据本发明的一个实施例，在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足预设条件时，调度模块还用于：按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点。
31.为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有确定性网络的时间触发调度程序，该确定性网络的时间触发调度程序被处理器执行时实现上述的确定性网络的时间触发调度方法。
32.根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过上述的确定性网络的时间触发调度方法，能够等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
33.为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的确定性网络的时间触发调度程序，处理器执行确定性网络的时间触发调度程序时，实现上述的确定性网络的时间触发调度方法。
34.根据本发明实施例的终端设备，通过上述的确定性网络的时间触发调度方法，能够等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
35.达到上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种芯片设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的确定性网络的时间触发调度程序，所述处理器执行所述确定性网络的时间触发调度程序时，实现上述的确定性网络的时间触发调度方法。
36.根据本发明实施例的芯片设备，通过上述的确定性网络的时间触发调度方法，能够等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
37.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
38.图1为根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度方法的流程图；图2为根据本发明一个实施例的数据流传输的示意图；图3为根据本发明一个实施例的数据流传输的示意图；图4为根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度装置的方框示意图；图5为根据本发明实施例的终端设备的方框示意图；图6为根据本发明实施例的芯片设备的方框示意图。
具体实施方式
39.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.下面参考附图描述本发明实施例提出的确定性网络的时间触发调度方法、确定性网络的时间触发调度装置、计算机可读存储介质、终端设备和芯片设备。
41.图1为根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度方法的流程图。
42.如图1所示，本发明实施例的确定性网络的时间触发调度方法，可包括以下步骤：s1，获取待传输的数据流集合。
43.s2，根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合。
44.举例来说，如图2所示，网络节点出边上的数据流为和，入边和上的数据流分别为和，网络节点的入边和出边上数据流为和，网络节点的入边上数据流为和，入边上数据流为，出边上的数据流、和。
45.s3，若存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，则对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件。
46.根据本发明的一个实施例，预设条件为：网络节点的出边数据流集合为网络节点的入边数据流集合的子集。
47.举例来说，如图2所示，网络节点出边上的数据流为和，入边和上的数据流分别为和，出边上的流不是任何入边数据流的子集，因此，网络节点需在出边上解决和可能的冲突；对于网络节点，它的出边上数据流是入边上数据流的子集，由边流入的数据流是无冲突的，那么它的子集可按相同的次序流出且在出边上无冲突，因此，节点无需解决和的冲突；对于网络节点，它的出边上的数据流、和，不是任何入边上数据流的子集，由于的出现可能会破坏和无冲突的次序，因此，网络节点需在出边上解决、和可能的冲突。因此，网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足预设条件。
48.进一步地，根据本发明的一个实施例，在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足预设条件时，方法还包括：按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点。
49.具体而言，首先交换机的最小转发时延是常量，无冲突的数据流在经历相同时间的转发时延后仍然不会发生冲突；其次数据流在交换机中驻留时间超过最小转发时延的那部分，仅当解决冲突的逗留是有意义的，否则只会使数据流更可能违反端到端时延的约定。满足预设条件的网络节点上的数据流无需解决冲突，因此，应以最小转发时延快速通过节点，无需额外等待，从而，该节点无需任何约束。图2中示意的网络节点上的数据流与满足预设条件，它们应以最小转发时延快速转发至下一个网络节点，网络节点无需任何约束。而在现有的通用调度模型中，对于满足预设条件的网络节点上的数据流仍需解决冲突，需要经历额外的等待，因此，在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足预设条件时，按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点，可以避免因额外的等待而造成数据流的不可调度，并提高数据流的传输效率。
50.对于网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，即网络节点的出边数据流集合不是网络节点的入边数据流集合的子集，如图2中的网络节点和网络节点，需要对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，以对通用调度模型进行化简，以减少该网络节点在数据流传输过程中的变量，并得到相应的调度结果。
51.s4，获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。
52.具体而言，首先获取待传输的数据流在所有数据通路上边的组成的集合，然后统计每个网络节点入边和出边上的数据流，从而得到每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合，并判断每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合是否满足预设条件。在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足预设条件时，按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点；当存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，则对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，以对通用调度模型进行化简，以减少该网络节点在数据流传输过程中的变量，并得到该网络节点经过线性约束条件后的调度结果，交换机可以根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。
53.由此，本发明实施例的方法，聚焦确定性网络中周期业务流的通用调度模型,充分挖掘时间触发调度的特点,等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
54.根据本发明的一个实施例，线性约束条件包括：数据流无冲突约束、路径依赖约束和端到端的时延约束。
55.也就是说，当某个网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，需要对经过该网络节点的数据流设置包括数据流无冲突约束、路径依赖约束和端到端的时延约束的线性约束条件，以对通用调度模型进行化简，以减少该网络节点在数据流传输过程中的变量。
56.进一步地，根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括数据流无冲突约束时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：根据预设顺序，对该网络节点的入边
数据流集合中的每两个数据流分别设置数据流无冲突约束，得到数据流无冲突约束调度结果；根据数据流无冲突约束调度结果转发入边数据流集合中的每条数据流。
57.根据本发明的一个实施例，数据流无冲突约束为：其中，表示数据流的发送周期和数据流的发送周期的最小公倍数，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
58.举例而言，如图3所示，数据流从网络节点发往，数据流从网络节点发往。对于数据流的起始节点（即起始终端），可以认为无输入边，只有输出边，故不满足预设条件，应设置一个起始发送时间的变量。由图3可知，边、和不满足预设条件，其它边均满足预设条件。因此，化简后模型中的变量为：、、和，数据流和数据流仅在网络节点存在冲突，因此对经过网络节点的数据流在边上设置线性约束条件，将数据流和数据流的相关参数代入上述公式，可以得到的数据流无冲突约束如下：通过上述公式，可以得到数据流和数据流的无冲突约束调度结果，即网络节点上，可以先将数据流进行发送，在数据流发送完之后再发送数据流；或者先将数据流进行发送，在数据流发送完之后再发送数据流。交换机可以根据该数据流无冲突约束调度结果转发数据流和数据流。由此，通过该约束条件可保证只有当一条数据流成功发出后，才会调度发送下一条数据流，通过该约束条件避免了同一网络节点的不同数据流在链路上发生碰撞。需要说明的是，当一个网络节点上的数据流的数量大于两个时，可以将每两条数据流之间根据数据流无冲突约束进行两两相互约束，进行约束之后可以避
免同一网络节点的不同数据流在链路上发生碰撞。
59.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括路径依赖约束时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路中每个网络节点的发送时间、传播时延和处理时延；根据发送时间、传播时延和处理时延确定数据流在该网络节点的发送时间。
60.根据本发明的一个实施例，路径依赖约束为：其中，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在起始边的发送时间，表示数据流在起始边的处理时延，表示数据流在起始边的传播时延，表示数据流在网络节点上的最小转发时延，表示数据流在边的传播时延，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
61.具体而言，继续参考图3，数据流在边的路径依赖约束为：数据流在边的路径依赖约束为：交换机可以获取网络节点的入边数据流和数据流在其传输链路中每个网络节点的发送时间、传播时延和处理时延，然后根据发送时间、传播时延和处理时延确定数据流和数据流在网络节点的发送时间，使得数据流和数据流从网络节点到网络节点的发送时间大于等于报文到达网络节点的时间。由此，通过路径依赖约束条件保证数据流在其传输路径中前一条链路的发送时刻小于等于后一条链路的接收时刻。
62.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括端到端的时延约束时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路的发送时间和接收时间；根据发送时间和接收时间确定发送数据流的报文时间。
63.根据本发明的一个实施例，端到端的时延约束为：其中，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在边的处理时延，表示数据流在边的传播时延，表示数据流在边的最小转发时延，
表示数据流在起始边的发送时间。
64.具体而言，继续参考图3，获取网络节点数据流在起始边的发送时间，在边的发送时间，并代入上述公式，可以得到数据流的端到端的时延约束为：同理，可以得到数据流的端到端的时延约束为：由此，通过端到端的时延约束，可以试对每个数据流的所有帧都必须在规定的端到端的时延要求内及时到达其目的地。
65.需要说明的是，对原通用调度模型进行的化简是等价化简，即原通用调度模型与简化模型的可调度空间保持不变。一方面，若数据流在简化模型中是可调度的，不妨设是的一条数据通路，节点是发送终端。现构造在原模型中的可行解：从开始遍历整条数据通路，起始边不满足预设条件，因此，在简化的调度模型中有变量,调度的值直接作为原模型中对应变量的值；遍历过程中，若边不满足预设条件，则调度的结果直接作为原模型中对应变量的值；若满足预设条件，则将原模型已经赋值的变量作为原模型中的赋值；以此类推，当遍历完整个数据通路p时，在原调度模型中获得了一个可行解，即在原调度模型中是可调度的。
66.另一方面，若数据流在原模型中是可调度的，不妨设是的一条数据通路，节点是发送终端。现构造在简化模型中的可行解：在简化模型中，所有不满足预设条件的边都会有一个变量，将该变量的值设置为原模型中变量的值。设是两个相邻的不满足预设条件的边，它们报文的发出时间分别为和,在简化模型中，让数据流在这些路径上以最小转发时延进行转发，当数据流到达节点时，在中驻留时间为，由于路径上各节点均按照最短转发时延进行转发，因此，该驻留时间一定是
大于等于的，数据流在中转发是有效的。现在考虑连接终端设备的边，若该边不满足预设条件，那么它的发送时间和原模型中的发送时间一致，故简化模型的端到端时延与原模型的端到端时延相等；若该边满足预设条件，由于它以最短转发时延进行转发，简化模型的端到端时延小于等于原模型的端到端时延。故，在简化模型中仍满足端到端时延，即在简化模型中可调度。因此，对原通用调度模型进行的化简是等价化简，即可调度空间保持不变。
67.根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度方法，首先获取待传输的数据流集合，并根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合，若存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，则对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，然后获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。由此，该方法聚焦确定性网络中周期业务流的通用调度模型,充分挖掘时间触发调度的特点,等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
68.对应上述实施例，本发明还提出了一种确定性网络的时间触发调度装置。
69.图4为根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度装置的方框示意图。
70.如图4所示，本发明实施例的确定性网络的时间触发调度装置100，包括：第一获取模块110、第二获取模块120、确定模块130和调度模块140。
71.其中，第一获取模块110用于获取待传输的数据流集合。第二获取模块120用于根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合。确定模块130用于在存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件。调度模块140用于获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。
72.根据本发明的一个实施例，预设条件为：网络节点的出边数据流集合为网络节点的入边数据流集合的子集。
73.根据本发明的一个实施例，线性约束条件包括：数据流无冲突约束、路径依赖约束和端到端的时延约束。
74.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括数据流无冲突约束时，确定模块130对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：根据预设顺序，对该网络节点的入边数据流集合中的每两个数据流分别设置数据流无冲突约束，得到数据流无冲突约束调度结果；根据数据流无冲突约束调度结果转发入边数据流集合中的每条数据流。
75.根据本发明的一个实施例，数据流无冲突约束为：其中，表示数据流的发送周期和数据流的发送周期的最小公倍
数，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
76.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括路径依赖约束时，确定模块130对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路中每个网络节点的发送时间、传播时延和处理时延；根据发送时间、传播时延和处理时延确定数据流在该网络节点的发送时间。
77.根据本发明的一个实施例，路径依赖约束为：其中，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在起始边的发送时间，表示数据流在起始边的处理时延，表示数据流在起始边的传播时延，表示数据流在网络节点上的最小转发时延，表示数据流在边的传播时延，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。
78.根据本发明的一个实施例，当线性约束条件包括端到端的时延约束时，确定模块130对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路的发送时间和接收时间；根据发送时间和接收时间确定发送数据流的报文时间。
79.根据本发明的一个实施例，端到端的时延约束为：其中，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在边的处理时延，表示数据流在边的传播时延，表示数据流在边的最小转发时延，表示数据流在起始边的发送时间。
80.根据本发明的一个实施例，在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足预设条件时，调度模块140还用于：按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点。
81.需要说明的是，本发明实施例的确定性网络的时间触发调度装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的确定性网络的时间触发调度方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。
82.根据本发明实施例的确定性网络的时间触发调度装置，通过第一获取模块获取待传输的数据流集合，通过第二获取模块根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合，确定模块在存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件；调度模块获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。由此，该装置聚焦确定性网络中周期业务流的通用调度模型,充分挖掘时间触发调度的特点,等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
83.对应上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质。
84.本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储有确定性网络的时间触发调度程序，该确定性网络的时间触发调度程序被处理器执行时实现上述的确定性网络的时间触发调度方法。
85.根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过上述的确定性网络的时间触发调度方法，能够等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
86.对应上述实施例，本发明还提出了一种终端设备。
87.图5为根据本发明实施例的终端设备的方框示意图。
88.如图5所示，本发明实施例的终端设备200，包括存储器210、处理器220及存储在存储器210上并可在处理器220上运行的确定性网络的时间触发调度程序，处理器220执行确定性网络的时间触发调度程序时，实现上述的确定性网络的时间触发调度方法。
89.根据本发明实施例的终端设备，通过上述的确定性网络的时间触发调度方法，能够等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
90.对应上述实施例，本发明还提出了一种芯片设备。
91.图6为根据本发明实施例的芯片设备的方框示意图。
92.如图6所示，本发明实施例的芯片设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器310上并可在处理器320上运行的确定性网络的时间触发调度程序，处理器320执行确定性网络的时间触发调度程序时，实现上述的确定性网络的时间触发调度方法。其中，芯片设备300可包括时间敏感网络芯片。
93.根据本发明实施例的芯片设备，通过上述的确定性网络的时间触发调度方法，能够等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。
94.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、
通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（ram），只读存储器（rom），可擦除可编辑只读存储器（eprom或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（cdrom）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
95.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
96.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
97.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
98.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
99.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种确定性网络的时间触发调度方法，其特征在于，所述方法包括：获取待传输的数据流集合；根据所述待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合；若存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，则对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件；获取线性约束条件后的调度结果，并根据所述调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件为：所述网络节点的出边数据流集合为所述网络节点的入边数据流集合的子集。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性约束条件包括：数据流无冲突约束、路径依赖约束和端到端的时延约束。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其特征在于，当所述线性约束条件包括所述数据流无冲突约束时，所述对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：根据预设顺序，对该网络节点的入边数据流集合中的每两个数据流分别设置数据流无冲突约束，得到数据流无冲突约束调度结果；根据所述数据流无冲突约束调度结果转发所述入边数据流集合中的每条数据流。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据流无冲突约束为：其中，表示数据流的发送周期和数据流的发送周期的最小公倍数，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述线性约束条件包括所述路径依赖约束时，所述对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路中每个网络节点的发送时间、传播时延和处理时延；根据所述发送时间、所述传播时延和所述处理时延确定数据流在该网络节点的发送时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述路径依赖约束为：其中，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在起始边的发送时间，表示数据流在起始边的处理时延，表示数据流在起始边的传播时延，表示数据流在网络节点上的最小转发时延，表示数据流在边的传播时延，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述线性约束条件包括所述端到端的时延约束时，所述对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，包括：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路的发送时间和接收时间；根据所述发送时间和所述接收时间确定发送数据流的报文时间。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述端到端的时延约束为：其中，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在边的处理时延，表示数据流在边的传播时延，表示数据流在边的最小转发时延，表示数据流在起始边的发送时间。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足所述预设条件时，所述方法还包括：按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点。11.一种确定性网络的时间触发调度装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取待传输的数据流集合；第二获取模块，用于根据所述待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合；确定模块，用于在存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件时，对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件；调度模块，用于获取线性约束条件后的调度结果，并根据所述调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述预设条件为：所述网络节点的出边数据流集合为所述网络节点的入边数据流集合的子集。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述线性约束条件包括：数据流无冲突约束、路径依赖约束和端到端的时延约束。14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，其特征在于，当所述线性约束条件包括所述数据流无冲突约束时，所述确定模块对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：根据预设顺序，对该网络节点的入边数据流集合中的每两个数据流分别设置数据流无冲突约束，得到数据流无冲突约束调度结果；根据所述数据流无冲突约束调度结果转发所述入边数据流集合中的每条数据流。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述数据流无冲突约束为：其中，表示数据流的发送周期和数据流的发送周期的最小公倍数，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边上出现的次数，表示数据流的周期，表示数据流在边的发送时间，表示发送数据流的报文时间，表示网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，当所述线性约束条件包括所述路径依赖约束时，所述确定模块对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路中每个网络节点的发送时间、传播时延和处理时延；根据所述发送时间、所述传播时延和所述处理时延确定数据流在该网络节点的发送时间。17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述路径依赖约束为：其中，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在起始边的发送时间，表示数据流在起始边的处理时延，表示数据流在起始边的传播时延，表示数据流在网络节点上的最小转发时延，表示数据流在边的传播时延，表示网络节点的
出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件的网络节点，表示与相邻的下一个网络节点。18.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，当所述线性约束条件包括所述端到端的时延约束时，所述确定模块对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件，具体用于：获取该网络节点的入边数据流集合中每个数据流在其传输链路的发送时间和接收时间；根据所述发送时间和所述接收时间确定发送数据流的报文时间。19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述端到端的时延约束为：其中，表示发送数据流的报文时间，表示数据流在边的发送时间，表示数据流在边的处理时延，表示数据流在边的传播时延，表示数据流在边的最小转发时延，表示数据流在起始边的发送时间。20.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在所述网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合满足所述预设条件时，所述调度模块还用于：按照预设最小转发时延将当前网络节点的数据流转发至下一个网络节点。21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有确定性网络的时间触发调度程序，该确定性网络的时间触发调度程序被处理器执行时实现根据权利要求1-10中任一项所述的确定性网络的时间触发调度方法。22.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的确定性网络的时间触发调度程序，所述处理器执行所述确定性网络的时间触发调度程序时，实现根据权利要求1-10中任一项所述的确定性网络的时间触发调度方法。23.一种芯片设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的确定性网络的时间触发调度程序，所述处理器执行所述确定性网络的时间触发调度程序时，实现根据权利要求1-10中任一项所述的确定性网络的时间触发调度方法。

技术总结
本发明公开了一种确定性网络的时间触发调度方法及装置和终端设备，方法包括：获取待传输的数据流集合；根据待传输的数据流集合获取每个网络节点的入边数据流集合和出边数据流集合；若存在网络节点的出边数据流集合和入边数据流集合不满足预设条件，则对经过该网络节点的数据流设置线性约束条件；获取线性约束条件后的调度结果，并根据调度结果对该网络节点的每个数据流进行调度。本发明的方法聚焦确定性网络中周期业务流的通用调度模型,充分挖掘时间触发调度的特点,等价化简当前庞大而冗余的线性约束模型,以提高通用调度的性能，并提高数据流的传输效率。提高数据流的传输效率。提高数据流的传输效率。


技术研发人员：郑哲 袁福生 王连忠 池颖英 刘羽 李长柏 崔文朋 刘勇 李艳波 谢勇 周晓露
受保护的技术使用者：北京智芯微电子科技有限公司
技术研发日：2023.09.13
技术公布日：2023/10/20