中图分类号：TP915 文献标志码：A 文章编号：1001-3695（2025）06-032-1838-06

doi：10.19734/j. issn.1001-3695.2024.12.0464

Time-sensitive network traffic scheduling based on adaptive differential evolution algorithm

Zong Chuyu，Xu Fangmin†，Li Bin，Zhao Chenglin （SchoolofInformationamp;CommuicationEnginering，BeijingUniersityofPostsamp;Telecommuications，Beijing10o76，China）

Abstract：Toensure the deterministictransmissonof time-sensitive traffcin TSN，thispaper proposedatraffcscheduling method basedontheadaptivediferentialevolutionalgorithm.Itintroducedthelink-balanceconstraintcondition．Wheninitializingthepopulation，itmonitoredthelinkcongestionsituationtoselectpaths.Themethodadjustedparametersthroughthe adaptivealgorithm tojointlyoptimizepath selectionandtrafficscheduling，achievingtheminimizationof thescheduling completiontime.Experimentalresultsverifiytheefectivenessofthealgorithm.Comparedwithmultiplealgorithms，under different scale traffic，the average scheduling completion time decreasesby 10%～25% .Meanwhile，it improves the network resource utilization. The algorithm shows good adaptability and robustness.

Key words：time-sensitive network（TSN）；traffic scheduling；diferential evolution；path selection

0 引言

在TSN中，流量调度的有效性和稳定性至关重要。作为工业互联网和高精度控制系统的关键组成部分，TSN要求设备之间以及设备与网络基础设施之间的数据传输具有严格的时间确定性，涉及对时间敏感的数据流进行精确的路由和调度。例如，在自动化生产环境中，TSN通过精准的时钟同步和带宽预留机制，支持实时数据的传输，有效提高生产效率和产品质量。在高精度控制系统中，TSN的低时延特性使得系统能够及时响应传感器数据，进行精准控制，从而实现对机器人、无人驾驶汽车等设备的高效协同和控制[1]。此外，TSN的融合技术，如5G与TSN的结合，已成为实现广域端到端确定性通信的典型架构，促进工业互联网的进一步发展和深度集成[2]。TSN通过精确时钟同步、带宽预留和流量整形等措施，提供低时延、低抖动、低数据丢失的可靠传输，保障实时应用的可靠性和预测性，推动工业控制系统的智能化转型与未来自动化技术的发展[3.4]。流量调度是保障 TSN 确定性传输的关键机制，IEEE802.1Qbv标准[5定义的TAS（timeawareshaper）时间感知整形器对流量调度业务进行了标准化。TAS机制通过门控列表（gatecontrollist，GCL）限制时间敏感流量的发送时间和传输时机，避免与其他流量的冲突，从而减少时延、抖动和丢包等不利影响，为时间敏感流提供高质量的服务，是TSN主流选择的整形机制[。近年来，随着网络规模的扩大和流量多样化需求的增加，多种基于时间感知整形器（TAS）的调度方法被提出并应用于不同场景[]。……