2020 年 11 月 Journal on Communications November 2020
第 41 卷第 11 期 通 信 学 报 Vol.41
No.11
面向大规模时间敏感网络的分组调度机制
邱雪松
1
，黄徐川
1
，李文萃
2
，李温静
3
，郭少勇
1
（1. 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京 100876；2. 国网河南省电力公司信息通信公司，河南 郑州 450052；
3. 国网信息通信产业集团有限公司，北京 102211）
摘 要：针对大规模时间敏感网络中时间触发流量的确定性时延问题，提出了一种分组调度机制。所提机制通过
拓扑修剪策略和基于谱聚类的流分组策略，避免了由于网络拓扑规模和流量规模剧增对调度响应速度的影响，提
升了调度计算效率。仿真实验结果表明，所提机制在大规模调度的场景下，可以在较短时间内进行模型的求解，
并且保证一定的调度成功率。
关键词：时间敏感网络；时间触发流量；拓扑修剪；谱聚类
中图分类号：TP393
文献标识码：A
doi: 10.11959/j.issn.1000−436x.2020203
Group-scheduling mechanism for large-scale
time-sensitive network
QIU Xuesong
1
, HUANG Xuchuan
1
, LI Wencui
2
, LI Wenjing
3
, GUO Shaoyong
1
1. State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2. Information & Telecommunication Company of State Grid Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450052, China
3. State Grid Information and Telecommunication Group Company Limited, Beijing 102211, China
Abstract: In order to achieve the deterministic delay of time-triggered traffic in a large-scale time-sensitive network, a
kind of group-scheduling mechanism was proposed. By designing a topology pruning strategy and a flow grouping strat-
egy based on spectral clustering, the impact of the rapid increase in network topology scale and traffic scale on the speed
of scheduling response was avoided, and the scheduling calculation efficiency was improved. The results of experiment
show that the mechanism can solve the model in a relatively short time for large-scale scheduling problem and achieve a
relatively high scheduling success rate.
Key words: time-sensitive network, time-triggered traffic, topology pruning, spectral clustering
1 引言
随着信息技术的飞速发展，在工厂自动化控
制、自动驾驶和电力自动化等领域，对数据流传输
的时延要求超出了传统以太网的可控范围
[1]
。为解
决传统以太网中实时数据的可靠传输问题，IEEE 802
工作组提出了时间敏感网络（TSN, time-sensitive
network）的概念。TSN 支持时间触发流量（TT,
time-triggered traffic）的传输，该类流量具有周期性
传输的特点，并具有确定性的低时延要求。针对 TT
的调度问题出现了大量的研究
[2-10]
。
文献[2]使用可满足性模理论（SMT, satisfia-
bility modulo theory）和优化模理论（OMT, opti-
mization modulo theory）来实现有效调度。文献[3]
基于整数线性规划（ILP, integer linear programming）
计算式生成门控制列表，通过计算全局调度将资源
最佳地分配给时间触发流量。文献[4]提出了一种混
合遗传算法，用于生成时间触发流量的静态调度
收稿日期：2020−06−18；修回日期：2020−09−04
基金项目：国家电网有限公司总部科技基金资助项目（No.5700-202024176A-0-0-00）
Foundation Item: State Grid Corporation of China Science and Technology Project (No.5700-202024176A-0-0-00)
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