工业互联网中的确定性调度算法研究

"面向业务可达性的广域工业互联网调度算法研究" 本文主要探讨的是在工业互联网背景下，如何设计和优化调度算法以满足业务的可达性需求。随着工业互联网的快速发展和智能设备的广泛接入，传统的TCP/IP协议栈在处理小规模、高确定性的工业应用时，常常面临服务质量（QoS）保障的挑战。业务可达性被定义为业务在传输过程中对QoS的具体要求，包括及时可达、准时可达和协同可达三个方面。 及时可达强调数据包应尽快送达，适用于那些对响应时间敏感的应用；准时可达则要求数据包的到达时延有严格的限制，减少抖动，适用于视频会议或远程操作等场景；协同可达则关注不同业务间的时序逻辑，确保数据包按照预设的顺序到达，这在实时控制和同步任务中至关重要。 面对这些需求，时间敏感网络(TSN)和确定性网络(DetNet)成为了解决方案的关键。TSN和DetNet在二层桥接和三层路由段上提供了确定性传输技术，与5G网络相结合，可以构建一个能够满足低时延、高可靠性要求的未来工业互联网网络架构。服务功能链在此背景下扮演了重要角色，它定义了业务功能的有序集合，通过功能链编排技术可以定制局部应用场景的拓扑结构。 然而，现有的研究主要集中在空间域的路径或参考点编排，较少关注时间维度上的业务可达性需求。流量调度算法的研究集中在TSN标准的不同方面，如文献[7-9]分析了AVB网络的时延性能，并提出CBS能降低控制流的时延抖动；文献[10]探讨了CQF机制的时延边界；文献[11]利用TAS确保控制类业务的时延和抖动；文献[12]则提出SDN与802.1Qbv的融合方案，以简化门控制列表的生成。 尽管已有一定的研究成果，但如何综合考虑业务在时间维度的可达性要求，以及如何在大规模异构DetNet中实现高效、灵活的调度仍是一大挑战。因此，研究面向业务可达性的广域工业互联网调度算法显得尤为迫切，这需要结合TSN、DetNet和SDN等先进技术，开发出能够兼顾时延、抖动和时序逻辑的创新调度策略。