摘要
现代的互联网络面对日益激增的视频流量和工业机器应用，存在着大量的拥塞崩溃、数据分组时延等问题。对网络实时性要求比较高的应用，例如工业互联网、车载无人驾驶、航空航天等，需要低时延，微秒级的抖动。传统的网络只能将端到端时延减少到几十毫秒，在这样的背景下对网络端到端时延的控制尤为重要。已成为当前关注的热点领域。时间敏感网络(TSN)是一种具有有界传输时延、低传输抖动、极低数据丢失率的高质量实时传输网络。因此为时间敏感网络提供确定性的传输保证是一项具有重要意义的研究工作。 本文首先针对时间敏感网路中时间触发流量的应用层调度问题进行了研究，定义了网络系统化模型。通过时间触发的流量类进行通信，将任务和网络通信视为同一调度问题，对整个解空间进行搜索。其次将设计目标设置为最小化所有应用程序的总延迟，使用定义的模型构造逻辑约束，正确的描述网络和任务调度的组合。同时减少不必要的约束条件简化调度模型。最后提出了一种在以太网通信中使用时间触发流量的分布式系统应用层调度综合方法。方法中考虑了不同的优化目标，工作集中在应用程序级优化。实验评估使用各种综合网络拓扑和系统配置，表明综合调度的方法可以有效地解决调度问题，满足时间关键型任务的要求。 在TSN网络中如果忽略了优先级较低的实时流量，时间触发类的流量配置可能会增加优先级较低的实时流量的最坏情况下的延迟使其无法被安排。针对控制类和音视频类数据的最坏端到端时延进行计算分析，并以网络带宽和网络调度为限制条件建立约束。综合考虑数据传输的实时性以及网络带宽的利用率，使用遗传禁忌混合算法对网络带宽参数进行优化。 本文使用基于OMNeT++的开源TSN仿真器NeSTiNg搭建TSN仿真平台。应用最新的TSN仿真自动化配置工具构建TSN仿真拓扑，来验证本文对网络带宽优化参数的可行性。仿真结果表明：本文对网络带宽参数的配置可以满足对数据传输的实时性和系统可调度性的要求。
NETL