北京航空航天大学周璇获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利基于时间敏感网络Qbv协议的航空电子系统的流量调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117278487B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311375303.7,技术领域涉及:H04L47/62;该发明授权基于时间敏感网络Qbv协议的航空电子系统的流量调度方法是由周璇;何锋;景世龙设计研发完成,并于2023-10-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于时间敏感网络Qbv协议的航空电子系统的流量调度方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于时间敏感网络Qbv协议的航空电子系统的流量调度方法,该方法包括有流量调度初始化、获取流量及其传输路径、计算可用时隙范围边界、排除调度无效时刻、计算流量调度时刻、更新流量调度排队序列、生成调度甘特图和合成门控列表的步骤。本发明方法是利用动态排序和边界转换的方式直接为TSN网络中调度流量计算偏置,不仅克服传统约束求解方法对外部求解器的依赖性,还能避免智能优化方法中迭代优化的随机性,从而快速生成服役于航空电子系统的确定性的流量调度表。
本发明授权基于时间敏感网络Qbv协议的航空电子系统的流量调度方法在权利要求书中公布了:1.一种基于时间敏感网络Qbv协议的航空电子系统的流量调度方法,基于时间敏感网 络Qbv协议下的同一流量的长度和周期是固定的;流量的长度记为,流量的周期记 为;其特征在于流量调度方法包括有下列步骤: 步骤一,流量调度初始化; 步骤1-1,初始化所有调度流量的调度状态; 将可调度流量集中每一条流量的调度状态初 始化为未被调度状态;表示可调度流量的标识号,,表示可调度流 量的总条数;表示TSN网络中的第条可调度流量;表示TSN网络中的第条可调度流 量; 表示调度状态;所述包括有未被调度和已被调度; 表示初始状态下TSN网络中所有流量均为未被调度,简称为未被调度; 表示调度过程中流量已被调度; 步骤1-2,初始化所有链路的空闲时隙范围; 根据TSN网络中配置的静态路由表,以及链路的超周期,将空闲时隙集合初始化为; 步骤1-3,流量调度的排队; 将可调度流量集按照流量周期由小到大进行排序, 得到第一排序集,记为; 将第一排序集中具有相同周期的流量按照流量长度由小到大进行排序,得到第二 排序集,记为; 步骤1-4,初始化当前调度流量; 将当前调度流量,记为;初始化时,为空; 初始化,选取出第二排序集中的第1条排队流量,标记为,并将所述作为当前 调度流量,赋值给,则有; 步骤二,获取当前调度流量及其传输路径; 步骤2-1,获取当前调度流量; 根据当前调度流量获取待调度流量,即; 步骤2-2,获取当前调度流量的传输路径; 根据TSN网络中配置的静态路由表,获取的传输路径集合; 步骤2-3,初始化当前调度流量的传输链路编号; 将当前链路,记为;初始化时,为空; 初始化,选取出中的第1条路径链路,并将所述作为当前调度流量的当前链路,即赋值为,;第1条路径链路是指流量从源节点到目的节点的逻辑链路; 步骤2-4,获取当前调度流量的传输链路; 根据当前链路获取待调度流量-链路,即; 步骤三,计算当前调度流量在当前传输链路上可用时隙范围的上界和下界; 步骤3-1,确定时隙范围上下界的计算方法; 待调度流量在待调度流量-链路上的可用时隙范围记为,且;为的下边界值;为的上边界值; 判断是否为中的首条链路;如果是 中的首条链路,即的源节点为端系统节点,则执行步骤3-2;如果不是中的首条链路,则执行步骤3-3; 步骤3-2,计算当前调度流量在首条链路上可用时隙范围的上边界值和下边界值; 将赋值为空闲时隙集的左边界;根据公式1计算,执行步骤四; ; 是待调度流量的周期;是待调度流量的长度; 步骤3-3,计算当前调度流量在非首条链路上可用时隙范围的上边界值和下边界值; 步骤3-3A,寻找的等价链路集合; 步骤3-3B,根据统计在上传输的等价流量集合; 步骤3-3C,在中寻找传输至之前的前一条链路,所述的目的节点与的源节点相同; 根据公式1计算,根据公式2计算; ; 根据流量调度时刻预计流量在链路上会占 用的时隙; 步骤3-3D,初始化等价流量; 利用等价流量集合中的等价流量,并根据公式3、公式4迭代更新和,然后执行步骤四; ; ; 代表了待调度流量的实例数; 代表了等价流量的实例数;为时钟同步精度; 步骤四,排除当前调度流量在当前链路上的无效时刻; 步骤4-1,获取当前链路针对当前调度流量的后续链路列表; 在的传输路径集合中寻找在链路上的后续链路集; 步骤4-2,获取当前调度流量在当前链路上传输时的干扰流量列表; 根据构造在上的干扰流量集合; 步骤4-3,确定当前调度流量在当前链路上的无效时刻列表; 步骤4-3A,判断干扰流量集是否为空,如果为空则执行步骤五,如果不为 空则执行步骤4-3B; 步骤4-3B,初始化无效时刻集合为空; 步骤4-3C,利用,根据公式5迭代更新无效调度时刻列表; ; ; 代表了干扰流量的实例数; 步骤4-4,排除当前调度流量在当前链路上的无效时刻列表; 更新在上的可用时隙,并从中排除无效时刻集; 步骤五,计算当前调度流量在当前传输链路上的调度时刻; 步骤5-1,判断当前调度流量在当前传输链路上是否可调度; 根据,初步判断在上是否可调度;如果,则在上不可调度,执行步 骤六;如果,则在上可调 度,执行步骤5-2; 步骤5-2,迭代确定当前调度流量在当前传输链路上的调度时刻; 步骤5-2A,初始化迭代确定标识符,且赋值为,即; 步骤5-2B,根据公式7计算当前迭代下调度流量预计占用时隙; ; 步骤5-2C,判断是否完全属于当前链路的空闲时隙集,如果属 于则可为当前调度流量在当前传输链路上的调度偏置赋值,即为,将的调度状态调整为,更新,并执行 步骤5-2D;否则执行步骤5-2G; 步骤5-2D,判断当前调度流量是否已经完成所有传输链路上的调度计算,即判断的目的节点是否为端系统,如果是,则执行步骤5-2E,如果否,则执行步 骤5-2F; 步骤5-2E,更新,判断是否已经完成所有流量的调度计算,如果是则执行步骤 七,否则执行步骤2-1; 步骤5-2F,更新,执行步骤2-4; 步骤5-2G,判断是否成立,如果成立则执行步骤六,如果不成立, 则执行步骤5-2H; 步骤5-2H,更新迭代确定标识符为内的下一个可用时隙,返回执行步骤 5-2B; 步骤六,流量调度排队序列动态更新; 步骤6-1,确定导致当前调度流量在当前链路上不可调度的阻塞流量; 根据公式8计算等价流量集合中任意等价流量的阻塞距离; ; 如果的阻塞距离最小,则的身份变更为的阻塞流量; 步骤6-2,更新相关链路的空闲传输时隙; 寻找排队序列中阻塞流量及后续流量,补偿这些流量在相应传输链路上的占用 时隙,更新相关链路的空闲时隙; 步骤6-3,更新流量调度的排队序列; 在中将待调度流量插入阻塞流量前,形成新的排队序列; 步骤6-4,更新当前调度流量的排序编号; 更新,判断是否完成,如果完成则执行步骤7,如果未完成则执行步骤2-1; 步骤七,完成所有流量的调度设计; 步骤7-1,生成网络调度甘特图; 将所有流量在相应链路上的调度时刻,转换成在时间敏感网络Qbv协议下的网络节点输出端口处的调度时刻,并汇总各个输出端口的调度情况,形成全网调度甘特图; 步骤7-2,合成TSN输出端口的门控列表; 根据调度甘特图中每条链路上的实际占用情况,结合门控列表GCL时隙长度,生成与各条链路相对应的节点输出端口的输出端门控列表GCL。
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