本技術(shù)涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種融合tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、tsn網(wǎng)絡(luò)指在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)基礎(chǔ)上，使用高精確的時間同步，通過保障帶寬來限制傳輸延遲，提供高級別服務(wù)質(zhì)量以支持各種工業(yè)應(yīng)用的一種實時性網(wǎng)絡(luò)。tsn技術(shù)基于以太網(wǎng)的優(yōu)勢，使得其應(yīng)用越來越廣泛。tsn由一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成,主要包括時鐘同步、數(shù)據(jù)流調(diào)度策略（即整形器）以及tsn網(wǎng)絡(luò)與用戶配置三個部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2、autbus技術(shù)包括iec?61158和ieciec?61784國際標(biāo)準(zhǔn)以及gb/t?42019-2022國家標(biāo)準(zhǔn)，目前上述標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布并實施。autbus是用于連接邊緣設(shè)備的時間敏感工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)高帶寬、確定性，?強實時、高可靠的數(shù)據(jù)傳輸。一個autbus總線網(wǎng)絡(luò)可支持254個有效節(jié)點，其中一個為控制節(jié)點（control?node,?cn）、其它為終端節(jié)點（又可稱為用戶節(jié)點，terminalnode,?tn）。控制節(jié)點負責(zé)管理、分配、回收各系統(tǒng)資源，并實時給所有節(jié)點推送系統(tǒng)配置、分配通信帶寬等。?autbus總線在物理層同步具有高精度時鐘同步的功能，能夠基于時間觸發(fā)提供對時間敏感性和非時間敏感性業(yè)務(wù)提供確定性的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

3、申請人在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，對于節(jié)點數(shù)量多、采集傳輸要求速度快且同步精度要求較高的工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，可以采用tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)的方式構(gòu)建，交換網(wǎng)絡(luò)采用tsn組網(wǎng)，工業(yè)現(xiàn)場層采用autbus總線組網(wǎng)，autbus網(wǎng)絡(luò)接入到tsn網(wǎng)絡(luò)，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)在端到端的時間確定性通信方面的要求。

4、但tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)屬于工作機制不同的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如何使指定業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流在融合tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)做到端到端通信的時間確定性是亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實施例提供了一種融合tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)系統(tǒng)，在tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)時間同步和循環(huán)調(diào)度周期相同的基礎(chǔ)上，通過tsn網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)配置器配置tsn節(jié)點和tn節(jié)點之間端到端傳輸?shù)臅r間確定性，?autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)有與tsn網(wǎng)絡(luò)相同的存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型和流量調(diào)度機制，實現(xiàn)指定業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流在融合tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)系統(tǒng)中，通信能達到端到端的時間確定性。

2、本技術(shù)實施例提供的一種融合tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)系統(tǒng)，包括：多個tsn節(jié)點和至少一個融合網(wǎng)關(guān)以及多個autbus總線的tn節(jié)點；所述融合網(wǎng)關(guān)包括tsn模塊和至少一個autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊；所述融合網(wǎng)關(guān)通過其中的tsn模塊與tsn節(jié)點相連；所述融合網(wǎng)關(guān)的cn節(jié)點模塊通過autbus總線連接有多個tn節(jié)點;?所述融合網(wǎng)關(guān)的tsn模塊向autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊提供物理時鐘源，cn節(jié)點模塊每隔固定時間根據(jù)所述tsn模塊提供的時間標(biāo)記做相位對齊，以使autbus網(wǎng)絡(luò)與tsn網(wǎng)絡(luò)的相位保持同步；autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊作為tsn網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點參與到tsn的全局調(diào)度和全局資源分配中，autbus網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期與tsn網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期保持一致；tsn網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)配置器在配置tsn節(jié)點和tn節(jié)點之間端到端的時間確定性時，端到端的傳輸時延包括tsn網(wǎng)絡(luò)調(diào)度周期和autbus網(wǎng)絡(luò)調(diào)度周期之間的起始時間偏差，該時間偏差根據(jù)數(shù)據(jù)流經(jīng)過融合網(wǎng)關(guān)的tsn模塊與cn節(jié)點模塊之間傳輸時延獲得；?autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)有與tsn網(wǎng)絡(luò)相同的存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型和流量調(diào)度機制，用于對經(jīng)過的報文進行調(diào)度，以使tsn節(jié)點和tn節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流在端到端的通信上實現(xiàn)時間確定性。

3、由上，在tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)時間同步和循環(huán)調(diào)度周期相同的基礎(chǔ)上，通過tsn網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)配置器配置tsn節(jié)點和tn節(jié)點之間端到端傳輸?shù)臅r間確定性，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)和autbus網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)系統(tǒng)中端到端的時間確定性，在最好情況僅包括相鄰節(jié)點之間的線路時延和節(jié)點內(nèi)部數(shù)據(jù)處理時延，不存在等待時延；并在autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)有與tsn網(wǎng)絡(luò)相同的存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型和流量調(diào)度機制，autbus總線與tsn網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)調(diào)度機制上兼容。通過上述方案，不論是數(shù)據(jù)流從tsn網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絘utbus網(wǎng)絡(luò)的目的終端tn節(jié)點，還是從autbus的tn節(jié)點傳輸?shù)絫sn網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流，都可以在端到端的通信上實現(xiàn)時間確定性的要求。

4、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，所述融合網(wǎng)關(guān)包括的tsn模塊通過以太網(wǎng)與autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊連接。

5、由上，融合網(wǎng)關(guān)的tsn模塊通過以太網(wǎng)與autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊連接，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)與autbus網(wǎng)絡(luò)之間寬帶通信。

6、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，所述融合網(wǎng)關(guān)包括的tsn模塊在以太網(wǎng)的mac層通過pps+tod方式對每個autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊進行時間標(biāo)記。

7、由上，融合網(wǎng)關(guān)的tsn模塊通過pps+tod方式對每個autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊進行時間標(biāo)記，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)與autbus網(wǎng)絡(luò)之間微秒級相位校準(zhǔn)?，滿足時間敏感性業(yè)務(wù)的要求。

8、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，所述融合網(wǎng)關(guān)包括的tsn模塊和autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊在同一個pcb板卡上設(shè)置。

9、由上，通過融合網(wǎng)關(guān)的tsn模塊和autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊在同一個pcb板卡上，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)與autbus網(wǎng)絡(luò)之間時鐘無漂移，進一步滿足時間敏感性業(yè)務(wù)的要求。

10、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊在物理層發(fā)送導(dǎo)頻信號與tn節(jié)點保持絕對時間同步。

11、由上，通過autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊在物理層發(fā)送導(dǎo)頻信號與tn節(jié)點保持絕對時間同步，實現(xiàn)tn節(jié)點與tsn網(wǎng)絡(luò)的絕對時間同步。

12、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，tsn網(wǎng)絡(luò)采用集中網(wǎng)絡(luò)配置方式對tsn節(jié)點和融合網(wǎng)關(guān)中的cn控制節(jié)點進行統(tǒng)一管理和資源配置。

13、由上，通過tsn網(wǎng)絡(luò)集中網(wǎng)絡(luò)配置方式對tsn節(jié)點和融合網(wǎng)關(guān)中的cn控制節(jié)點的配置，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)與autbus網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理和資源配置。

14、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點提供有配置接口，用于tsn網(wǎng)絡(luò)中的集中網(wǎng)絡(luò)配置器cnc對autbus網(wǎng)絡(luò)進行資源配置和網(wǎng)絡(luò)管理。

15、由上，通過autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點提供的配置接口，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)的cnc對autbus網(wǎng)絡(luò)進行資源配置和網(wǎng)絡(luò)管理。

16、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點提供有配置接口，用于tsn網(wǎng)絡(luò)中的集中網(wǎng)絡(luò)配置器cnc配置autbus網(wǎng)絡(luò)上的調(diào)度周期。

17、由上，通過autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點提供的配置接口，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)的cnc配置autbus網(wǎng)絡(luò)上的調(diào)度周期。

18、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，tsn網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期基于autbus網(wǎng)絡(luò)的最小調(diào)度粒度設(shè)置。

19、由上，該實施方式具體包括：tsn網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期被分割成autbus網(wǎng)絡(luò)的各tn節(jié)點的時間片，每個tn節(jié)點的時間片至少等于autbus網(wǎng)絡(luò)的最小調(diào)度粒度，該最小調(diào)度粒度對應(yīng)一個autbus符號的時長，從而實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期滿足異構(gòu)系統(tǒng)中autbus網(wǎng)絡(luò)的最小調(diào)度粒度。小于一個autbus符號時長的時間片，autbus網(wǎng)絡(luò)無法分配，網(wǎng)絡(luò)配置器在配置時，需要注意tsn的門控時間要大于autbus網(wǎng)絡(luò)的一個autbus符號時間片。

20、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，相同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流在autbus網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期中時間片大于等于在tsn網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期中對應(yīng)的時間片。

21、由上，通過配置相同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流在autbus網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期中時間片大于等于在tsn網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期中對應(yīng)的時間片，實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流在autbus網(wǎng)絡(luò)中被確定性調(diào)度，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)中端到端的確定性調(diào)度。

22、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)配置器，用于將tsn網(wǎng)絡(luò)配置器配置的調(diào)度周期劃分成多個時間片，將劃分后的時間片分配給autbus網(wǎng)絡(luò)上的tn節(jié)點。其中，配置給每個tn節(jié)點的時間片包括若干個不連續(xù)或連續(xù)的時長。

23、由上，tsn網(wǎng)絡(luò)配置器配置的調(diào)度周期就是autbus的調(diào)度周期，將該調(diào)度周期配置成多個時間片，分配給autbus網(wǎng)絡(luò)上的tn節(jié)點，實現(xiàn)tn節(jié)點的資源管理。

24、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，一個優(yōu)先級的若干數(shù)據(jù)流的目的tn節(jié)點分別對應(yīng)一個autbus網(wǎng)絡(luò)的不同tn節(jié)點時，?cn節(jié)點模塊上的網(wǎng)絡(luò)配置器，為所述不同tn節(jié)點中每個tn節(jié)點配置一個時間片。

25、由上，一個優(yōu)先級的若干數(shù)據(jù)流的目的tn節(jié)點分別對應(yīng)一個autbus網(wǎng)絡(luò)的不同tn節(jié)點時，為所述不同tn節(jié)點中每個tn節(jié)點配置一個時間片，實現(xiàn)相同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流調(diào)度。

26、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，所述融合網(wǎng)關(guān)包括多個autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊時，每個autbus網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期均與tsn調(diào)度周期相同，從tsn網(wǎng)絡(luò)接收到廣播命令后，廣播命令在每個autbus網(wǎng)絡(luò)并行轉(zhuǎn)發(fā)。

27、由上，通過每個autbus網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度周期均與tsn調(diào)度周期相同，從調(diào)度周期上實現(xiàn)每個autbus網(wǎng)絡(luò)與tsn網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一調(diào)度。

28、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，在計算經(jīng)過融合網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流的端到端的傳輸時延時，還包括：數(shù)據(jù)流經(jīng)過且相鄰的tsn節(jié)點之間傳輸時延、數(shù)據(jù)流經(jīng)過且與融合網(wǎng)關(guān)相鄰的tsn節(jié)點和融合網(wǎng)關(guān)之間的傳輸時延、經(jīng)過的融合網(wǎng)關(guān)與經(jīng)過的tn節(jié)點之間的傳輸時延。

29、由上，端到端的傳輸時延包括各相鄰節(jié)點之間的傳輸時延，以實現(xiàn)端到端的確定性的數(shù)據(jù)傳輸。

30、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，數(shù)據(jù)流經(jīng)過的每兩個相鄰的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的調(diào)度周期之間的起始時間偏差根據(jù)二者之間的傳輸時延配置。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括tsn節(jié)點、tn節(jié)點、融合網(wǎng)關(guān)內(nèi)部tsn模塊與cn節(jié)點模塊。

31、由上，根據(jù)相鄰的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的傳輸時延配置二者之間調(diào)度周期之間的起始時間偏差，以調(diào)度周期的起始時間上實現(xiàn)端到端的確定性的數(shù)據(jù)傳輸。

32、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，融合網(wǎng)關(guān)tsn模塊與cn節(jié)點模塊之間下行傳輸時延包括二者之間的線路時延和tsn模塊的數(shù)據(jù)處理時延，融合網(wǎng)關(guān)tsn模塊與cn節(jié)點模塊之間上行傳輸時延包括二者之間的線路時延和cn節(jié)點模塊的數(shù)據(jù)處理時延。

33、由上，相鄰節(jié)點之間的傳輸時延包括線路時延和數(shù)據(jù)處理時延，以準(zhǔn)確相鄰節(jié)點之間的調(diào)度周期的起始時間的偏差。在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊還用于實現(xiàn)autbus報文與tsn報文之間的轉(zhuǎn)換，包括優(yōu)先級轉(zhuǎn)換和地址轉(zhuǎn)換。

34、由上，通過autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊還用于實現(xiàn)autbus報文與tsn報文之間的轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)tsn網(wǎng)絡(luò)與autbus網(wǎng)絡(luò)之間的流映射和幀映射。

35、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)置的存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型為下行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型，用于實現(xiàn)流識別、流分類和流存儲功能；autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)置的所述流量調(diào)度機制，用于實現(xiàn)基于優(yōu)先級和時間片分配機制的流調(diào)度功能。

36、由上，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊通過下行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型實現(xiàn)來文流識別、流分類和流存儲功能，通過流量調(diào)度機制實現(xiàn)各隊列中報文基于優(yōu)先級和時間片進行調(diào)度，以在autbus網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)下行報文與tsn網(wǎng)絡(luò)相同機制的存儲轉(zhuǎn)發(fā)和流量調(diào)度。

37、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)置的所述下行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型，具體用于對autbus報文進行識別和分類，將報文存儲到對應(yīng)的優(yōu)先級隊列中；autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊上設(shè)置的所述流量調(diào)度機制，具體用于基于autbus調(diào)度周期、在autbus調(diào)度周期上分配的時間片和隊列優(yōu)先級，對每個隊列中報文進行調(diào)度，以將隊列中報文通過autbus發(fā)送給報文的目的tn節(jié)點。

38、由上，autbus網(wǎng)絡(luò)的cn節(jié)點模塊通過下行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型對下行autbus報文進行識別、分類，并存儲到對應(yīng)的優(yōu)先級隊列中，通過流量調(diào)度機制實現(xiàn)各隊列中報文基于優(yōu)先級和時間片進行調(diào)度，以在autbus網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)下行報文與tsn網(wǎng)絡(luò)相同機制的存儲轉(zhuǎn)發(fā)和流量調(diào)度。

39、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，autbus總線的tn節(jié)點設(shè)有上行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型和流量調(diào)度機制，用于實現(xiàn)autbus報文的流識別、流分類和流存儲功能，并對映射后的autbus報文實現(xiàn)基于優(yōu)先級和時間片分配機制的流調(diào)度功能。

40、由上，通過在tn節(jié)點設(shè)置上行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型和流量調(diào)度機制，以在autbus網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上行報文與tsn網(wǎng)絡(luò)相同機制的存儲轉(zhuǎn)發(fā)和流量調(diào)度。

41、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，所述上行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型，具體用于對autbus報文進行識別和分類，存儲到對應(yīng)的優(yōu)先級隊列中；所述流量調(diào)度機制，具體用于基于autbus調(diào)度周期和在調(diào)度周期上分配的時間片及隊列優(yōu)先級，對每個隊列中報文進行調(diào)度，以將隊列中報文通過autbus發(fā)送給所述融合網(wǎng)關(guān)中的cn節(jié)點模塊。

42、由上，autbus總線的tn節(jié)點模塊通過上行存儲轉(zhuǎn)發(fā)模型對上行autbus報文進行識別、分類，并存儲到對應(yīng)的優(yōu)先級隊列中，通過流量調(diào)度機制實現(xiàn)各隊列中報文基于優(yōu)先級和時間片進行調(diào)度，以在autbus網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上行報文與tsn網(wǎng)絡(luò)相同機制的存儲轉(zhuǎn)發(fā)和流量調(diào)度。

43、在本技術(shù)實施例的一種可能實施方式中，所述融合網(wǎng)關(guān)中的cn節(jié)點模塊接收到autbus報文并轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流后，發(fā)送給所述融合網(wǎng)關(guān)中的tsn模塊。

44、由上，通過融合網(wǎng)關(guān)中的cn節(jié)點模塊接收到autbus報文并轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流后，發(fā)送給所述融合網(wǎng)關(guān)中的tsn模塊，實現(xiàn)來自tn節(jié)點的報文在tsn網(wǎng)絡(luò)的傳輸。