网桥确定方法、数据调度方法及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网桥确定方法、数据调度方法及电子设备。

背景技术

TSN(Time Sensitive Networking，时间敏感网络)是一项从视频音频数据领域延伸至工业领域、汽车领域的技术。TSN在进行数据转发过程中，可以针对工业互联网不同优先级的业务数据进行队列调度，从而实现质量差异化保证。目前，如何在工业互联网中，对移动通信系统(例如，第五代移动通信即5G)和TSN技术进行融合部署，已经成为产业界、学术界、标准组织等研究的热点之一，目前TSN与移动通信系统融合架构主要采用桥接技术，即把移动通信系统当做TSN系统一个TSN网桥来运行。

目前，TSN与移动通信系统融合系统在进行数据调度(即数据传输)过程中，采用保持和转发的调度机制，即数据包仅需在预定的周期上，打开门控以进行数据传送，可以控制数据包经过融合系统的时延。例如，数据包于时间T1到达移动通信系统入口，移动通信系统传输时延为X毫秒，在移动通信系统的出口侧T1+X毫秒发送该数据包，下一个数据包在时间T2到达移动通信系统入口，移动通信系统传输时延为X-1毫秒，达到移动通信系统在出口提前了1毫秒，出现了抖动，则该数据包需要等待1毫秒，T2+X毫秒发送数据包，从而消除了数据包经过移动通信网络传输带来的1毫秒抖动。保持和转发调度机制可消除早到数据包引发的抖动。然而，移动通信网络的不确定性导致整个移动通信系统传输时间的精确性较差，现有TSN与移动通信系统的融合系统在调度延迟达到的数据包的调度过程中，无法消除延迟带来的抖动，导致数据调度性能较差。

发明内容

本发明实施例提供一种网桥确定方法、数据调度方法及电子设备，以解决现有数据调度性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种网桥确定方法，应用于时间敏感网络TSN系统的集中网络控制器CNC，所述TSN系统还包括多个网桥，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统，所述方法包括：

接收所述多个网桥发送的当前网络状态信息；

基于端设备发送的业务信息以及所述多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及所述联合TSN网桥的TSN调度策略信息；

其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数，所述TSN调度策略信息用于所述联合TSN网桥基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第二方面，本发明实施例提供一种数据调度方法，应用于时间敏感网络TSN系统的多个网桥中的目标网桥设备，所述目标网桥设备为所述多个网桥中的一网桥设备，所述TSN系统还包括集中网络控制器CNC，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统，所述方法包括：

向所述CNC发送所述目标网桥设备的当前网络状态信息；

接收所述CNC基于端设备的业务信息以及所述多个网桥的当前网络信息发送的网桥信息，所述网桥信息包括联合TSN网桥的信息以及TSN调度策略信息，其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数，所述目标网桥设备为所述联合TSN网桥中的一网络设备；

基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第三方面，本发明实施例提供一种数据调度方法，应用于时间敏感网络TSN系统，所述TSN系统包括集中网络控制器CNC和多个网桥，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；

所述方法包括：

所述多个网桥向所述CNC发送当前网络状态信息；

所述CNC基于端设备发送的业务信息以及所述多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及所述联合TSN网桥的TSN调度策略信息，其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数；

所述联合TSN网桥基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，为时间敏感网络TSN系统中的集中网络控制器CNC，所述TSN系统还包括多个网桥，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统，所述电子设备包括：

第一接收模块，用于接收所述多个网桥发送的当前网络状态信息；

确定模块，用于基于端设备发送的业务信息以及所述多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及所述联合TSN网桥的TSN调度策略信息；

其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数，所述TSN调度策略信息用于所述联合TSN网桥基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第五方面，本发明实施例提供一种电子设备，为时间敏感网络TSN系统的多个网桥中的设备，所述TSN系统还包括集中网络控制器CNC，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统，所述电子设备包括：

第一发送模块，用于向所述CNC发送所述电子设备的当前网络状态信息；

第二接收模块，用于接收所述CNC基于端设备的业务信息以及所述多个网桥的当前网络信息发送的网桥信息，所述网桥信息包括联合TSN网桥以及TSN调度策略信息，其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数，所述目标网桥设备为所述联合TSN网桥中的一网络设备；

调度模块，用于基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第六方面，本发明实施例提供一种时间敏感网络TSN系统，所述TSN系统包括集中网络控制器CNC和多个网桥，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；

所述多个网桥向所述CNC发送当前网络状态信息；

所述CNC基于端设备发送的业务信息以及所述多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及所述联合TSN网桥的TSN调度策略信息，其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数；

所述联合TSN网桥基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第七方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括收发机和处理器，所述电子设备为时间敏感网络TSN系统中的集中网络控制器CNC，所述TSN系统还包括多个网桥，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；

所述收发机，用于接收所述多个网桥发送的当前网络状态信息；

所述处理器，用于基于端设备发送的业务信息以及所述多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及所述联合TSN网桥的TSN调度策略信息；

其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数，所述TSN调度策略信息用于所述联合TSN网桥基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第八方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括收发机和处理器，所述电子设备为时间敏感网络TSN系统的多个网桥中的设备，所述TSN系统还包括集中网络控制器CNC，所述多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；

所述收发机，用于向所述CNC发送所述电子设备的当前网络状态信息；

所述收发机，用于接收所述CNC基于端设备的业务信息以及所述多个网桥的当前网络信息发送的网桥信息，所述网桥信息包括联合TSN网桥以及TSN调度策略信息，其中，所述联合TSN网桥包括所述移动通信系统以及所述至少一个TSN网桥设备中的N个所述TSN网桥设备，所述N为整数，所述目标网桥设备为所述联合TSN网桥中的一网络设备；

所述处理器，用于基于所述TSN调度策略信息进行数据调度。

第九方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述的网桥确定方法的步骤。

第十方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述第二方面所述的网桥确定方法的步骤。

第十一方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的网桥确定方法的步骤；或者所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面所述的网桥确定方法的步骤。

在本实施例的方法中，可通过端设备发送的业务信息以及多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息，联合TSN网桥可基于该TSN调度策略信息进行数据调度，如此，在数据调度过程不直接受到单个网桥的延时管控，而是通过联合TSN网桥的TSN调度策略信息进行数据调度，即使其中某个网桥对数据包的延迟时间较长，也可通过联合网桥中的其他网桥来缓冲，联合TSN网桥作为一个整体，以其对应的TSN调度策略信息进行数据调度，可提高数据调度性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种数据调度方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的另一种数据调度方法的流程图；

图4是一种TSN与工业互联网整体架构图；

图5是一种5G与TSN融合系统的原理图；

图6是一种TAS时间感知调度方案示意图；

图7是一种消除时延抖动的原理图；

图8是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的原理图之一；

图9是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的原理图之二；

图10是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的交互图之一；

图11是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的原理图之三；

图12是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的交互图之二；

图13是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图14是本发明实施例提供的另一种电子设备的结构示意图；

图15是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图16是本发明实施例提供的另一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的流程图，用于时间敏感网络TSN系统的集中网络控制器CNC，TSN系统还包括多个网桥，多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101：接收多个网桥发送的当前网络状态信息。

TSN系统中的多个网桥可向TSN系统中的CNC(Centralized NetworkConfiguration，集中网络控制器)发送其当前网络状态信息。作为一个示例，网络状态信息可以包括但不限于网络拓扑信息、上下行传输时延信息、网络负载信息和网络覆盖中的至少一项等，即在一个示例中，当前网络状态信息可以包括当前网络拓扑信息、当前上下行传输时延信息、当前网络负载信息和当前网络覆盖中的至少一项。

步骤102：基于端设备发送的业务信息以及多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息；

其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数，TSN调度策略信息用于联合TSN网桥基于TSN调度策略信息进行数据调度。

端设备可将其对应的业务信息发送给CNC，CNC可基于业务信息以及多个网桥发送的当前网络信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息，可以理解，联合TSN网桥作为一个整体，联合TSN网桥可基于述TSN调度策略信息进行数据调度。作为一个示例，业务信息可以包括业务传输特性和传输质量需求信息中的至少一项。

在本实施例的方法中，可通过端设备发送的业务信息以及多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息，联合TSN网桥可基于该TSN调度策略信息进行数据调度，如此，在数据调度过程不直接受到单个网桥的延时管控，而是通过联合TSN网桥的TSN调度策略信息进行数据调度，即使其中某个网桥对数据包的延迟时间较长，也可通过联合网桥中的其他网桥来缓冲，联合TSN网桥作为一个整体，以其对应的TSN调度策略信息进行数据调度，可提高数据调度性能。

在一个实施例中，接收多个网桥发送的当前网络状态信息，包括：

接收至少一个TSN网桥设备发送的当前网络状态信息；

在基于业务信息以及多个网桥的历史网络状态信息确定联合TSN网桥需要移动通信系统的情况下，向移动通信系统发送网络状态上报请求；

接收移动通信系统基于网络状态上报请求发送的当前网络状态信息。

至少一个TSN网桥设备中每个TSN网桥设备各自分别向CNC发送对应的当前网络状态信息，对于移动通信系统，CNC需要根据业务信息和多个网桥的历史历史状态信息确定是否需要将移动通信系统纳入到数据传输链路中作为联合TSN网桥中的一个网桥，若确定需要，则CNC向移动通信系统发送网络状态上报请求，接收移动通信系统响应于该请求发送给的移动通信系统的当前网络状态。后续CNC可利用多个网桥发送的当前网络状态信息以及业务信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息，以提高确定的联合TSN网桥的准确性。

在一个实施例中，网络状态上报请求中包括以下至少一项：

上报触发条件；

上报周期；

上报信息种类。

移动通信系统接收网络状态上报请求后，可获取其中包括的上述信息，移动通信系统可响应于该网络状态请求来上报移动通信系统的当前网络状态信息，CNC获取移动通信系统上报的当前网络状态信息，CNC可利用端设备发送的业务信息、至少一个TSN网桥设备的当前网络状态信息以及移动通信系统的当前网络状态信息，来确定联合TSN网桥，以提高联合TSN网桥的准确性。

在一个实施例中，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息之后，还包括：

向联合TSN网桥中每个网桥设备发送网桥信息，网桥信息包括联合TSN网桥的信息和TSN调度策略信息。

CNC将确定的联合TSN网桥的信息(例如，标识等)和TSN调度策略信息通知联合TSN网桥中每个网桥设备，如此，以便于这些网桥设备明确联合TSN网桥以及相应的TSN调度策略信息，后续进行数据调度过程中，可利用联合TSN网桥整体的TSN调度策略信息进行数据调度，提高数据调度性能。

在一个实施例中，网桥信息还包括以下至少一项：

联合TSN网桥的传输方向；

TSN业务标识信息，TSN业务标识信息用于标识TSN业务流。

在通过移动通信系统传输数据过程中，有数据传输方向，例如，可以暴扣上行传输方向和下行传输方向，在发送的网桥信息中还可以包括联合网桥的传输方向。另外，网桥信息还可以包括TSN业务标识信息，通过TSN业务标识信息可标识TSN业务流。

在一个实施例中，向联合TSN网桥中每个网桥设备发送网桥信息之后，还包括：

接收联合TSN网桥中每个网桥设备基于网桥信息发送的确认消息。

联合TSN网桥中的网桥设备接收到CNC发送的网桥信息后，可向CNC返回确认消息，以确认已收到网桥信息，表示网桥信息接收成功，可确保网桥信息传输的可靠性。

在一个实施例中，TSN调度策略信息包括以下至少一项：

调度周期

调度优先级。

调度周期可以理解为数据门控周期，例如，调度周期为M，数据在T时刻进入联合TSN网桥，则需要在T+M时刻从联合网桥输出。另外，为了确保数据调度的有序进行，TSN调度策略信息也可以包括调度优先级，可以理解为数据调度优先级，可利用调度优先级对数据进行调度。

参见图2，图2是本发明实施例提供的一种网桥确定方法的流程图，用于时间敏感网络TSN系统的多个网桥中的目标网桥设备，时间敏感网络TSN系统的多个网桥中的，如图2所示，方法包括以下步骤：

步骤201：向CNC发送目标网桥设备的当前网络状态信息；

步骤202：接收CNC基于端设备的业务信息以及多个网桥的当前网络信息发送的网桥信息；

网桥信息包括联合TSN网桥的信息以及TSN调度策略信息，其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数，目标网桥设备为联合TSN网桥中的一网络设备；

步骤203：基于TSN调度策略信息进行数据调度。

在一个实施例中，网桥信息还包括联合TSN网桥的传输方向；

其中，在联合TSN网桥的传输方向的数据，在目标时刻输出，目标时刻为第一时刻与TSN调度策略信息中调度周期之和，第一时刻为数据进入联合TSN网桥的时刻。

参见图3，图3是本发明实施例提供的一种数据调度方法的流程图，用于时间敏感网络TSN系统，TSN系统包括集中网络控制器CNC和多个网桥，多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；如图3所示，方法包括以下步骤：

步骤301：多个网桥向CNC发送当前网络状态信息；

步骤302：CNC基于端设备发送的业务信息以及多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息；

其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数；

步骤303：联合TSN网桥基于TSN调度策略信息进行数据调度。

需要说明的是，CNC确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息后，需向联合TSN网桥中每个网桥设备发送网桥信息，网桥信息包括联合TSN网桥的信息以及TSN调度策略信息。

下面以一个具体实施例对上述方法的过程加以具体说明。

TSN是一项从视频音频数据领域延伸至工业领域、汽车领域的技术。TSN最初来源于音视频领域的应用需求，当时该技术被称为AVB，由于针对音视频网络需要较高的带宽和最大限度的实时，借助AVB能较好的传输高质量音视频。2006年，成立AVB音频视频桥接任务组，并在随后的几年里成功解决了音频视频网络中数据实时同步传输的问题。由于受到来自汽车和工业等领域人士的关注，2012年，AVB任务组在其章程中扩大了时间确定性以太网的应用需求和适用范围，并同时将任务组名称改为现在的：TSN任务组。TSN是以以太网为基础的新一代网络标准，具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。虽然TSN完全集中模式并非处理时间敏感网络流量的唯一方法，但是它却是三种模式中最好解释说明的。完全集中网络管理模式存在执行两个关键功能的中央管理设备。如图4所示，这些功能由中心用户控制器(CUC)和集中网络控制器(CNC)表示，CUC可以理解为用户集中配置，CNC也可以理解为集中网络配置。

CUC节点：作为网络系统用户侧界面，用于管理工业应用系统并通过UNI接口向CNC提供端到端应用系统之间网络业务配置要求。

CNC节点：具备IEEEstd802.1Q-2018所定义的时间敏感网络相关特性的综合配置能力，通过南向接口向网络节点下发相关配置。

转发设备节点：负责进行实际的报文转发，并支持相关TSN特性的执行；根据应用场景及网元在网络的位置，将TSN转发设备分为网关、桥设备、端设备3种类型：①网关设备：主要部署于时间敏感网络域边缘，支持在数据链路层、网络层及应用层实现跨TSN域、TSN域与非TSN域之间的互通。②网桥设备：主要部署于TSN域内部，实现TSN域内部业务单元(车间、产线、设备)的互联互通。工厂内部建议以三层架构部署网桥设备，即核心、汇聚、接入层设备。核心层设备部署于工厂级机房，实现工厂内部各车间之间的互联互通；汇聚层设备部署于车间级机房实现车间内部不同产线之间、集中式控制器与设备之间的互联互通；接人设备部署于生产现场实现现场设备、传感器等通信接口的通信协议转换并与控制器、检测监控装置进行互联互通。③端设备：指具备TSN功能的工业设备，包括控制器、PLC、伺服、I/O等设备。

网管节点：可以与CNC节点物理上合设，负责网络设备的故障监控及资源管理。

工业互联网可以实现人、机、物全要素的网络互联。工业互联网平台则可以把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接且并融合起来。5G是工业互联网的关键使能技术，而工业互联网是5G的重要应用场景之一，5G+工业互联网是赋能智慧工厂数字化、无线化、智能化的重要方向。

5G网络的大带宽、低时延、高可靠特性，可以满足工业设备的灵活移动性和差异化业务处理能力需求，推动各类增强现实(AR)/虚拟现实(VR)终端、Robot、自动导引运输车(AGV)、场内产线设备等的无线化应用，助力工厂柔性化生产大规模普及。工业互联网给5G带来了广泛的应用场景，同时也带来了挑战。例如，有的工业应用可能需要网络具备1ms时延、1μs抖动和99.999999％的网络传输质量。

时间敏感网络(TSN)是工业互联实现低时延、高可靠和确定性传输的重要技术之一，5G+TSN是未来实现工业互联网无线化和柔性制造的重要基础。TSN在做数据转发时，可以针对工业互联网不同优先级的业务数据进行队列调度，从而实现质量差异化保证。在工业互联网场景下，TSN可以针对各类工业应用涉及的业务流特性进行建模和定义，并在此基础上，提供不同的优先级与调度机制。

工业互联网的业务流量类型非常多，例如视频、音频、同步实时控制流、事件、配置&诊断等，表1是工业互联网业务流的典型分类示例。由表1可知，工业互联网中不同的业务流有不同的服务级别协议(SLA)需求。按照周期性划分，业务流可以分为周期和非周期两种。同步实时流对时延的要求最高，时延主要用于运动控制，其特点是:周期性发包，其周期一般小于2ms；每周期内发送的数据长度相对稳定，一般不超过100B；端到端传输具有时限要求，即数据需要在一个特定的绝对时间之前抵达对端。事件、配置&诊断、Best Effort(尽力而为)类无时延特定要求；音频和视频类主要是依赖于帧率和采样率；周期循环和网络控制类对时延有要求，但相比同步实时类要低。

表1

目前，如何在工业互联网中，对5G和TSN技术进行融合部署，已经成为产业界、学术界、标准组织研究的热点之一，尤其是第3代合作伙伴计划(3GPP)，已经开始了5G TSN的标准化工作，并建立了基本的融合架构。目前TSN与5G融合架构主要采用桥接技术，即把5G系统当做TSN系统一个TSN网桥来运行。

如图5所示，5G整个网络包括终端、无线、承载和核心网，在TSN中作为一个逻辑网桥。TSN与5G网络之间通过TSN转换器功能进行用户面和控制面的转换和互通。5G TSN转换器包括设备侧TSN转换器(DS-TT)和网络侧TSN转换器(NW-TT)，其中DS-TT位于终端侧，NW-TT位于网络侧。5G网络对TSN是透明性的，通过DS-TT和NW-TT提供TSN入口和出口端口。TSNAF作为TSN系统的CNC与5GS的信息转换网元，将TSN的控制指令映射为5GS可以理解的参数，同时将5GS上报的信息转为TSN的标准格式，支持802.1Qcc和802.1AB管理接口，与TSN系统互通，如5GS能力和拓扑上报、流转发规则接收等。其中，AF:应用功能，NEF：网络暴露功能或网络开放功能，AMF：接入和移动性管理功能，NW-TT：网络侧TSN转换器，UDM：统一数据管理平台，DS-TT：终端侧TSN转换器或设备侧TSN转换器，PCF：策略控制功能，UE：用户设备，gNB：5G基站，SMF：会话管理功能，UPF：用户面功能。

TSN工作组提出时间感知整形器(Time Awareness Shaper，TAS，时间感知调度方案)是为了更低的时间粒度、更为严苛的工业控制类应用而设计的调度机制，目前被工业自动化领域的企业所采用。时间感知调度是在IEEE802.1Qbv标准M1中提出，主要思想是在交换节点每个端口，在某个特定的时间片内，暂停其他流，只允许时间敏感流传输，从而在时间维度隔离了普通流对时间敏感流的影响。

TAS机制的原理如图6所示，在交换节点的每个输出端口，都有优先级为0～7的8个输出队列。端口按周期从队列取包发送，每个周期分为若干个时间片，在每个时间片内只能从一个或多个选定的队列取包发送，具体队列选择策略由队列选择控制列表决定。队列选择控制列表由二元组{时间片，队列状态标签}组成，其中“队列状态标签”由8位{0，1}二进制数标识，对应8个优先级队列。“1”代表队列被选中，即当前时间片内，从该队列取包并发送；“0”代表队列关闭，即当前时间片内，该队列不允许发包。如图6所示，在T02时间片内，只有队列7标签为“1”，其他队列标签为“0”，所以此时间片只允许队列7发包。

5G TSN可采用TSCAI来描述工业互联网业务的流量特征，包括通信模式(周期、非周期)、流量方向(上行、下行)、流量到达的时间；其次，DS-TT和NW-TT根据业务流量的特征信息和流量调度策略，采用保持和转发的调度机制，以减少时延抖动。如表2所示，5G TSN支持电气与电子工程师学会标准(IEEE802.1Qbv)中定义的流量调度的保持和转发机制，其数据包仅需在预定的周期上，打开门控以进行数据传送，就可以控制报文经过5G TSN的时延。例如，对于工业控制的业务，数据和门控发送周期都是20ms。第1个报文于T1到达5G入口(DS-TT或NWTT)，5G系统的传输时延为10ms，5G系统在出口侧T1+10ms发送报文；第2个报文5G系统传输时延为9ms，达到5G系统出口提前了1ms，出现了抖动，如图7所示，此时，报文2需要等待1ms，在T1+30ms才发送，这样一来报文2在5G系统的时延延长到10ms，从而消除了报文经过5G网络传输带来的1ms抖动。保持转发可消除早到报文引发的抖动，但是无法消除延迟带来的抖动。

表2

即对于当前5G+TSN方案中，5G系统端到端架构作为TSN系统一个TSN网桥，在CNC给链路中各个TSN网桥分配时延需求时，根据网络状态的判断给一个数据在此TSN网桥内停留的确定的时延，如5ms。如果数据提前到达，则在UPF或者UE端进行缓存等待，如果数据延迟到达，则目前没有其他更好的解决办法，认为是整体TSN系统调度失误。5G系统作为无线系统，其空口链路的不确定性导致整个5GS传输时间的精准性较差，尤其是比较苛刻的时延业务需求场景下，对于5G+TSN系统的时延调度方案带来极大的挑战。

本发明的主要思想是TSN系统的集中网络控制器CNC根据业务时延需求和5G网络的状态实时调整5G+TSN架构中5GS(5G系统)所属的TSN网桥的架构，通过与TSN链路中临近的TSN交换器的匹配，组成一个时延抖动性容忍率更高的联合TSN网桥(Combined TSNBridge)，如图8的Combined TSN Bridge A、Combined TSN Bridge B或者Combined TSNBridge C，其中，TSN bridge 1为TSN网桥1，TSN bridge 2为TSN网桥2，RAN为无线接入网，AN为接入网，End station为端设备，通过联合TSN网桥，可缓冲5G系统带来的相对于有线交换机的数据传输时延的不确定性，使得5G与TSN网络的结合部署更灵活，让业务的确定性传输性能在得到保障的同时享受5G带来的无线的便利性。

一个实施例中，TSN control system(TSN控制系统，如CNC)根据要传输的业务信息和当前网络中能够使用的TSN Bridge(包括5GS作为一个整体TSN Bridge)的网络拓扑和各个TSN Bridge的网络状态信息等确定包含5GSTSN Bridge以及0个、1个或多个非5GS TSNBridge(TSN网桥设备)的Combined TSN Bridge。其中，根据业务上下行的业务特征和传输性能的不同要求，Combined TSN Bridge具有传输方向，例如，上行方向或下行方向。Combined TSN Bridge的引入，使得5GS作为Combined TSN Bridge的组成部分，在数据传输处理上，不直接受到TSN控制系统对每个TSN Bridge单位严格的门控管控。在信道条件较好的时刻，可以快速传输数据，在信道条件稍差的时刻，也会因为有其他结对的bridge的缓冲，使得迟到的数据在后头的TSN Bridge可以更快调度，在TSN控制系统为整个CombinedTSN Bridge确定的到达时间来临之前送到Combined TSN Bridge出口处。

如图9所示，CNC根据要传输的业务信息、当前网络中能够使用的TSN Bridge(包括5GS作为一个整体TSN Bridge)的网络拓扑以及各个TSN Bridge的网络状态信息等确定下行方向上，5GS与TSN Bridge1组成一个Combined TSN Bridge A，分配给Combined TSNBridge A的数据门控周期是Combined TSN Bridge A deday＝M毫秒，即下行数据在T时刻从UPF进入后，需要在T+M时刻到达TSN Bridge下行出口。此时DS-TT与TSNBrige1的下行入口方向作为Combined TSN Bridge A内部实体不需要执行门控策略。

如图10所示，本实施例的方法的流程如下：

TSN control system从TSN Bridge(包括5GS)获取TSN Bridge的网络状态信息，例如，可以包括但不限于网络拓扑信息和上下行传输时延信息等。

TSN control system获取应用的业务信息，包括业务传输特性(如上下行方向业务周期等信息)和传输质量需求信息(如可靠性、时延、抖动等)。

TSN control system根据要传输的业务信息和当前网络中能够使用的TSNBridge(包括5GS作为一个整体TSN Bridge)的网络状态信息确定包含5GS TSNBrideg以及0个、1个或多个非5GSTSN Bridge的Combined TSN Bridge以及Combined TSN Bridge需要执行的TSN调度策略信息，如数据调度周期等。

TSN control system向Combined TSN Bridge内的TSN Bridge发送网桥信息，可以包括传输方向、Combined TSN Bridge的信息以及TSN调度策略信息等。

Combined TSN Bridge内的TSN Bridge(包括5GS)接收网桥后，可向TSN controlsystem发送确认消息。

另一个实施例中，TSN control system(例如，CNC)根据传输的业务信息和当前网络中能够使用的TSN Bridge(包括5GS作为一个整体TSN Bridge)的网络拓扑信息和各个TSN Bridge的网络状态信息灵活调整Combined TSN Bridge的组成，即Combined TSNBridge可以根据网桥的网络状态(特别是5GS的网络状态)的变化而变化。

如图11所示，CNC根据要传输的业务信息和当前网络中能够使用的TSN Bridge(包括5GS作为一个整体TSN Bridge)的网络拓扑信息和各个TSN Bridge的网络状态信息确定下行方向上，5GS与TSN Bridge 2组成一个Combined TSN Bridge B。当5GS网络状态发生变化时，CNC可以确定把5GS与TSN Bridge1、TSN Bridge2组成一个Combined TSN Bridge C代替Combined TSN Bridge B。此时，DS-TT与NW-TT的上行方向Combined TSN Bridge C内部实体不需要执行门控策略，门控策略由TSN Bridge 1和TSN Bridge 2执行。

如图12所示，本实施例的方法的流程如下：

TSN control system从TSN Bridge(包括5GS)获取TSN Bridge的网络拓扑信息和TSN Bridge的网络状态信息等。

TSN control system获取应用的业务信息，包括业务传输特性(如上下行方向业务周期等信息)和传输质量需求信息(如可靠性、时延、抖动等)。

TSN control system根据要传输的业务信息和当前网络中能够使用的TSNBridge(包括5GS作为一个整体TSN Bridge)的网络拓扑信息和各个TSN Bridge的历史网络状态信息确定是否需要把5GS纳入到数据传输链路(即确定是否需要使用5G连接)中以及是否需要5GS进行实时网络状态上报。

若需要，TSN control system向5GS发送网络状态上报请求，获取5GS发送的当前网络状态信息；

TSN control system根据要传输的业务信息和当前网络中能够使用的TSNBridge(包括5GS作为一个整体TSN Bridge)的网络拓扑信息和各个TSN Bridge的当前网络状态信息确定包含5GS TSNBrideg以及0个、1个或多个非5GS TSN Bridge的Combined TSNBridge以及Combined TSN Bridge需要执行的TSN调度策略信息。

TSN control system向Combined TSN Bridge内的TSN Bridge发送网桥信息，可以包括传输方向、Combined TSN Bridge的信息以及TSN调度策略信息等。

Combined TSN Bridge内的TSN Bridge(包括5GS)接收网桥后，可向TSN controlsystem发送确认消息。

如果网络状态发生变化，达到上报触发条件，则5GS向TSN control system更新网络状态信息。

TSN control system重新确定Combined TSN Bridge，向更新后的Combined TSNBridge内的TSN Bridge发送网桥信息，可以包括更新后的Combined TSN Bridge的传输方向、更新后的Combined TSN Bridge的信息以及更新后的Combined TSN Bridge的TSN调度策略信息等。TSN control system触发原本旧的Combined TSN Bridge信息释放。

即在本发明的方法中，TSN系统的集中网络控制器CNC可根据业务时延需求和5G网络的网络状态实时调整5G+TSN架构中5GS所属的TSN网桥的架构，通过与TSN链路中临近的TSN交换器的匹配，组成一个灵活的时延抖动性容忍率更高的TSN网桥，并进行策略配置。

参见图13，图13是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备为时间敏感网络TSN系统中的集中网络控制器CNC，TSN系统还包括多个网桥，多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统，如图13所示，电子设备1300包括：

第一接收模块1301，用于接收多个网桥发送的当前网络状态信息；

确定模块1302，用于基于端设备发送的业务信息以及多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息；

其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数，TSN调度策略信息用于联合TSN网桥基于TSN调度策略信息进行数据调度。

在一个实施例中，第一接收模块，包括：

第一子接收模块，用于接收至少一个TSN网桥设备发送的当前网络状态信息；

第一发送模块，用于在基于业务信息以及多个网桥的历史网络状态信息确定联合TSN网桥需要移动通信系统的情况下，向移动通信系统发送网络状态上报请求；

第二子接收模块，用于接收移动通信系统基于网络状态上报请求发送的当前网络状态信息。

在一个实施例中，网络状态上报请求中包括以下至少一项：

上报触发条件；

上报周期；

上报信息种类。

在一个实施例中，电子设备1300还包括：

第二发送模块，用于向联合TSN网桥中每个网桥设备发送网桥信息，网桥信息包括联合TSN网桥的信息和TSN调度策略信息。

在一个实施例中，网桥信息还包括以下至少一项：

联合TSN网桥的传输方向；

TSN业务标识信息，TSN业务标识信息用于标识TSN业务流。

在一个实施例中，电子设备1300还包括：

第二接收模块，用于接收联合TSN网桥中每个网桥设备基于网桥信息发送的确认消息。

在一个实施例中，TSN调度策略信息包括以下至少一项：

调度周期

调度优先级。

在一个实施例中，当前网络状态信息包括以下至少一项：

当前网络拓扑信息；

当前上下行传输时延信息；

当前网络负载信息；

当前网络覆盖；

其中，业务信息包括以下至少一项：

业务传输特性；

传输质量需求信息。

参见图14，图14是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，为时间敏感网络TSN系统的多个网桥中的设备，可以理解，电子设备1400为多个网桥中的一网桥设备，TSN系统还包括集中网络控制器CNC，多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统，如图14所示，电子设备1400包括：

第一发送模块1401，用于向CNC发送电子设备1400的当前网络状态信息；

第二接收模块1402，用于接收CNC基于端设备的业务信息以及多个网桥的当前网络信息发送的网桥信息，网桥信息包括联合TSN网桥以及TSN调度策略信息，其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数，目标网桥设备为联合TSN网桥中的一网络设备；

调度模块1403，用于基于TSN调度策略信息进行数据调度。

在一个实施例中，网桥信息还包括联合TSN网桥的传输方向；

其中，在联合TSN网桥的传输方向的数据，在目标时刻输出，目标时刻为第一时刻与TSN调度策略信息中调度周期之和，第一时刻为数据进入联合TSN网桥的时刻。

作为一个示例，网桥信息还可以包括TSN业务标识信息，TSN业务标识信息用于标识TSN业务流等，TSN调度策略信息还可以还包括调度优先级等。

本发明实施例还提供的一种时间敏感网络TSN系统，TSN系统包括集中网络控制器CNC和多个网桥，多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；

多个网桥向CNC发送当前网络状态信息；

CNC基于端设备发送的业务信息以及多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息，其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数；

联合TSN网桥基于TSN调度策略信息进行数据调度。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，程序被处理器执行时实现上述网桥确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

具体的，参见图15，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括总线1501、收发机1502、天线1503、总线接口1504、处理器1505和存储器1506。

其中，电子设备为时间敏感网络TSN系统中的集中网络控制器CNC，TSN系统还包括多个网桥，多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；

收发机1502，用于接收多个网桥发送的当前网络状态信息；

处理器1505，用于基于端设备发送的业务信息以及多个网桥的当前网络状态信息，确定联合TSN网桥以及联合TSN网桥的TSN调度策略信息；

其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数，TSN调度策略信息用于联合TSN网桥基于TSN调度策略信息进行数据调度。

在一个实施例中，收发机1502，还用于：

接收至少一个TSN网桥设备发送的当前网络状态信息；

在基于业务信息以及多个网桥的历史网络状态信息确定联合TSN网桥需要移动通信系统的情况下，向移动通信系统发送网络状态上报请求；

接收移动通信系统基于网络状态上报请求发送的当前网络状态信息。

在一个实施例中，网络状态上报请求中包括以下至少一项：

上报触发条件；

上报周期；

上报信息种类。

在一个实施例中，收发机1502，还用于：

向联合TSN网桥中每个网桥设备发送网桥信息，网桥信息包括联合TSN网桥的信息和TSN调度策略信息。

在一个实施例中，网桥信息还包括以下至少一项：

联合TSN网桥的传输方向；

TSN业务标识信息，TSN业务标识信息用于标识TSN业务流。

在一个实施例中，收发机1502，还用于：

接收联合TSN网桥中每个网桥设备基于网桥信息发送的确认消息。

在一个实施例中，TSN调度策略信息包括以下至少一项：

调度周期

调度优先级。

在一个实施例中，当前网络状态信息包括以下至少一项：

当前网络拓扑信息；

当前上下行传输时延信息；

当前网络负载信息；

当前网络覆盖；

其中，业务信息包括以下至少一项：

业务传输特性；

传输质量需求信息。

在图15中，总线架构(用总线1501来代表)，总线1501可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线1501将包括由处理器1505代表的一个或多个处理器和存储器1506代表的存储器的各种电路链接在一起。总线1501还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口1504在总线1501和收发机1502之间提供接口。收发机1502可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器1505处理的数据通过天线1503在无线介质上进行传输，进一步，天线1503还接收数据并将数据传送给处理器1505。

处理器1505负责管理总线1501和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器1506可以被用于存储处理器1505在执行操作时所使用的数据。

可选的，处理器1505可以是CPU、ASIC、FPGA或CPLD。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述网桥确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

本发明实施例还提供了一种目标网桥设备，包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，程序被处理器执行时实现上述网桥确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

具体的，参见图16所示，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括总线1601、收发机1602、天线1603、总线接口1604、处理器1605和存储器1606。

其中，电子设备为时间敏感网络TSN系统的多个网桥中的设备，可以理解，该电子设备为多个网桥中的一网桥设备，TSN系统还包括集中网络控制器CNC，多个网桥包括至少一个TSN网桥设备以及移动通信系统；

收发机1602，用于向CNC发送电子设备的当前网络状态信息；

收发机1602，用于接收CNC基于端设备的业务信息以及多个网桥的当前网络信息发送的网桥信息，网桥信息包括联合TSN网桥以及TSN调度策略信息，其中，联合TSN网桥包括移动通信系统以及至少一个TSN网桥设备中的N个TSN网桥设备，N为整数，目标网桥设备为联合TSN网桥中的一网络设备；

处理器1605，用于基于TSN调度策略信息进行数据调度。

在一个实施例中，网桥信息还包括联合TSN网桥的传输方向；

其中，在联合TSN网桥的传输方向的数据，在目标时刻输出，目标时刻为第一时刻与TSN调度策略信息中调度周期之和，第一时刻为数据进入联合TSN网桥的时刻。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述网桥确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，的计算机可读存储介质，如ROM、RAM、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者目标网桥设备等)执行本发明各个实施例的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。