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基于软件定义的时间敏感网络跨域调度机制

2021-11-14汪硕黄玉栋黄韬霍如刘韵洁

通信学报 2021年10期

汪硕,黄玉栋,黄韬,霍如,刘韵洁

(1.北京邮电大学网络与交换国家重点实验室,北京 100876;2.网络通信与安全紫金山实验室,江苏 南京 211111;3.北京工业大学信息学部,北京 100124)

1 引言

在许多物理网络环境中,如工业自动化、车载网络、航空航天网络,关键实时应用对网络的带宽、时延、抖动、丢包率有严格的要求。一方面,当前部署在物理网络环境中的传统总线存在带宽速率低、标准互不兼容的缺点。另一方面,以太网相比于传统总线具有支持更高带宽速率、更低开销,以及更易于与现有IT 系统整合的特点,但因其尽力而为的转发模式存在长尾时延效应,无法满足关键实时应用的传输要求。因此,时间敏感网络(TSN,time-sensitive networking)致力于在以太网的基础上增强确定性转发能力,从而实现时间敏感流量和尽力而为流量的共网传输。

时间敏感网络工作组提出的全网时钟同步、时间感知门控等机制,已经能够满足局域网范围内的实时应用传输需求[1-2]。但随着5G 超可靠低时延、云化PLC(programmable logic controller)、远程控制、工厂互联等大规模时间敏感应用的兴起,如何实现时间敏感网络的跨域调度成为当前的一个重要挑战。

时间敏感网络的工业自动化标准[3]提出了时间敏感网络域的概念,一个时间敏感网络域是一个终端与交换设备的管理组。在机器与机器通信时,如控制器与执行器、主动机械臂和从动机械臂、控制器与控制器间通信,存在机器属于不同域的场景,跨域的应用需要运行在整个融合的时间敏感网络域的顶层。……

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