CN116192644A - 一种虚实结合的tsn网络流调度仿真方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚实结合的TSN网络流调度仿真方法及相关设备，所述方法包括：获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。本发明可以模拟真实设备行为及属性，还可以模拟或导入真实拓扑模板，对算法语言也无限制，并在网络调度算法输出可直接转换成真实设备配置。
Description
技术领域
本发明涉及TSN网络调度和SDN网络领域，尤其涉及一种虚实结合的TSN网络流调度仿真方法、***、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
TSN(TimeSensitiveNetworking，时间敏感网络)指的是IEEE802.1工作组中的TSN任务组正在开发的一套协议标准；此协议标准定义了以太网数据传输的时间敏感机制，为标准以太网增加了确定性和可靠性，以确保以太网能够为关键数据的传输提供稳定一致的服务级别。
时间敏感网络中存在着三种典型的流量类型，分别是具有硬实时要求的时间敏感流量(ST流)、具有软实时要求的音视频类流量(AVB流)、以及对实时性没有要求的尽力而为流量(BE流)。其中时间敏感流量是一类需要满足低延迟、低抖动需求的周期性流量，该类流量是保证时间敏感网络实时性、确定性的关键。因此，在TSN网络中时间敏感流量通常被设置为最高优先级，具有软实时要求的音视频流量优先级次之，对实时性没有要求的尽力而为流量优先级最低。在各流量中还可以进一步区分优先级进行服务等级的区分。为了保障时间敏感流量的实时性和确定性，需要采用片上存储资源对流量的分组数据和分组描述符进行缓存。目前已有很多关于TSN网络下的流调度算法研究，但是缺少算法具体实现，验证和应用平台。因此，现有技术中的仿真软件对算法语言有限制、无法提供算法平台类服务及无法模拟真实设备的能力。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种虚实结合的TSN网络流调度仿真方法及相关设备，旨在解决现有技术中仿真软件对算法语言有限制、无法提供算法平台类服务及无法模拟真实设备的能力的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种虚实结合的TSN网络流调度仿真方法及相关设备，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法包括如下步骤：
获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；
创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；
基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略，具体包括：
基于外部网络拓扑数据、实际网络数据和场景网络拓扑模板创建拓扑模板库，获取所述拓扑模板库中的拓扑模板及所述拓扑模板的模板号；
基于所述模板号生成所述拓扑模板的模板实例框架，对所述模板实例框架的节点属性和链路属性进行修改，并将修改后的模板实例框架进行保存得到目标拓扑模板；
将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述获取所述拓扑模板库中的拓扑模板及所述拓扑模板的模板号，之后还包括：
若在所述拓扑模板库中未选择到拓扑模板，则接收手工配置的拓扑模板。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述链路属性包括时延、链路速率和Qbu。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述调度策略包括时隙最少策略和时延最低策略。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备的运行，之前还包括：
获取拓扑信息和流信息，基于所述拓扑信息和所述流信息组装接口参数，并将input.json文件写入所述接口参数中；
将所述接口参数下发至流调度器，接收所述流调度器处理后产生的output.json文件。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备的运行，具体包括：
通过不同的接入方式接入流调度算法，基于所述调度策略选择所述流调度算法中的TSN调度算法，并基于所述TSN调度算法计算得到所述调度策略的计算结果；
基于所述output.json文件将所述计算结果存储至mysql数据库中，将所述mysql数据库中的数据进行展示，并将所述计算结果下发到对应实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述接入方式包括服务接入方式和模块嵌入方式。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述获取拓扑信息和流信息，基于所述拓扑信息和所述流信息组装接口参数，并将input.json文件写入所述接口参数中，之前还包括：
获取网络拓扑信息、节点能力信息、流信息和已使用的资源，并将所述网络拓扑信息、所述节点能力信息、所述流信息和所述资源组装成input.json文件，并将所述input.json文件存放在一个目录中，其中，所述流信息包括未调度的流信息和已调度的流信息。
可选地，所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其中，所述output.json文件包括业务流的路径、每个端口的时隙和gcl列表信息。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种虚实结合的TSN网络流调度仿真***，其中，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真***包括：
设备构建模块，用于获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；
设备配置模块，用于创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；
数据下发模块，用于基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行；
算法组件，用于对业务流进行流调度规划，并计算出业务流的路径、时隙和gcl列表信息；
配置转换组件，用于下载TSN网络流调度的结果，将所述结果直接图形化展示分析，并将所述结果下发到实际网络业务验证；
拓扑生成组件，用于创建虚拟网络拓扑模板；
流量输入组件，用于控制流管理模块管理业务流。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端，其中，所述终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的虚实结合的TSN网络流调度仿真程序，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真程序被所述处理器执行时实现如上所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有虚实结合的TSN网络流调度仿真程序，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真程序被处理器执行时实现如上所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的步骤。
本发明中，获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。本发明本发明可以模拟真实设备行为及属性，还可以模拟或导入真实拓扑模板，对算法语言也无限制，并在网络调度算法输出可直接转换成真实设备配置。
附图说明
图1是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的较佳实施例的流程图；
图2是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的设备参数填值示意图；
图3是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的添加设备示意图；
图4是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的生成拓扑模板的流程图；
图5是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法较佳实施例的创建拓扑模板示意图；
图6是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的调整拓扑模板属性示意图；
图7是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的选择调度策略示意图；
图8是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法示意图；
图9是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的TSN调度算法计算示意图；
图10是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的展示计算结果示意图；
图11是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的下发计算结果示意图；
图12是本发明较佳实施例中以算法服务提供调度能力的示意图；
图13是本发明较佳实施例中以算法模块嵌入提供调度服务的示意图；
图14是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的整体示意图；
图15是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法较佳实施例的整体流程图；
图16是本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真***的较佳实施例的原理示意图；
图17为本发明终端的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
TSN网络设备包括TSN路由器、TSN交换机和TSN终端；TSN网络具有低时延，高可靠性，实时性好的特点；它需要提前对网络中设备做时隙和路径规划；目前已有很多关于TSN网络下的流调度算法研究，但是缺少算法具体实现，验证和应用平台；而常见的网络算法仿***要是通过首先在仿真工具上开发一种算法，其次在仿真工具上定义网络节点属性，然后在仿真工具上运行仿真算法，最后通过网络实验验证算法；然而TSN网络的流调度算法仿真在常规流程下困难重重；主要体现如下几点；(1)无法模拟真实设备的能力，修改困难；网络调度算法仿真是理论仿真，与实践情况可能大不相同，需要在实际网络中验证。(2)仿真软件对算法语言有限制。算法开发工具掌握困难，开发难度大，对初学者不友好。比如，Omnet仿真开发工具大，学***台类服务。比如，在一个平台使用不同调度算法不同策略对TSN网络做调度仿真；而本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法将以上问题进行解决。
本发明较佳实施例所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，如图1所示，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法包括以下步骤：
步骤S10、获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备。
具体地，获取设备型号和设备能力参数，对不同设备参数进行填值，如图2所示，录入的信息包括设备型号、设备端口、设备类型、802.1AS的开关、802.1Qbv的开关、802.1Qci的开关、802.1CB的开关、802.1Qcr的开关、同步精度(ns)、GCL条目数量、GCL条目间隔时间(范围为32ns-8000000ns)、GCL条目间隔步长(ns)、TSN流数量、802.1Qci入口门控数量、802.1CB保护组数量、GE接口转发时延、10GE接口转发时延(μs)、MAC地址表容量(K)、总缓存(MB)和队列缓存(KB)；基于录入的数据添加虚拟设备，如图3所示，添加的虚拟设备的信息包括设备名称、设备类型(例如，终端)、设备型号、设备组、IP网址、管理端口、SSH端口、SSH用户名、SSH密码、厂商、城市和地址，并对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备。
步骤S20、创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略。
所述步骤S20包括：
步骤S21、基于外部网络拓扑数据、实际网络数据和场景网络拓扑模板创建拓扑模板库，获取所述拓扑模板库中的拓扑模板及所述拓扑模板的模板号；
步骤S22、基于所述模板号生成所述拓扑模板的模板实例框架，对所述模板实例框架的节点属性和链路属性进行修改，并将修改后的模板实例框架进行保存得到目标拓扑模板；
步骤S23、将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略。
具体地，TSN网络在不同实际应用场景有不同需求侧重点，这将导致网络的异构多样性，使用虚拟网络拓扑模板来抽象实际网络并表达实际网络的异构多样性，拓扑生成组件管理虚拟网络拓扑模板的具体实现步骤如图4所示，模板库中的虚拟网络拓扑模板主要来源有外部网络拓扑导入、实际网络拓扑、场景网络拓扑模板和手工配置，将模板实例化(例如选择一个模板进行数据完善或者对节点和链路进行修改)，之后调用网络拓扑表，根据实例化模板的实例号选择调度网络拓扑，并将调度参数进行组装；其中，虚拟网络拓扑模板的节点属性(节点属性描述的是设备能力)可以导入，也可以手工图形化配置；虚拟网络拓扑的链路属性(链路属性描述的是两个节点之间链路通信的属性)可以导入，也可以手工图形化配置，将虚拟网络拓扑的节点属性和链路属性完备后保存成拓扑模板，用作后续流调度参数；另外，拓扑模板的节点属性和链路属性均可以修改，但模板号不能变化。
进一步地，如图5所示，选择拓扑模板，并将拓扑数据导入到拓扑模板中，如果没有合适的拓扑模板则通过图形化创建拓扑模板，例如，交换机、网关、可交换网关、终端及可交换终端等，创建好拓扑模板后，如图6所示，调整拓扑模板上设备节点属性和链路属性，例如，配置时延、配置链路速率、配置Qbu和删除链路；当完成调整后，进行配置流配置(例如T1)，如图7所示，选择合适的调度算法(例如PCL)，并选择合适的调度策略(例如时延最低)，然后进行调度。
步骤S30、基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
所述步骤S30包括：
步骤S31、通过不同的接入方式接入流调度算法，基于所述调度策略选择所述流调度算法中的TSN调度算法，并基于所述TSN调度算法计算得到所述调度策略的计算结果；
步骤S32、基于所述output.json文件将所述计算结果存储至mysql数据库中，将所述mysql数据库中的数据进行展示，并将所述计算结果下发到对应实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
具体地，如图8所示，启动流管理模块，并在后台启动加载资源管理线程；从数据库中获取node资源并进行加载，加载完成后获取link信息，判断link信息中的数据是否合理，若所述数据为不合理数据，则将所述数据进行过滤；若所述数据为合理数据，则获取到流调度请求及请求调度的流列表信息，写入input.json文件；获取拓扑信息和流信息，基于所述拓扑信息和所述流信息组装接口参数，并将input.json文件(input.json文件是调度算法的参数输入文件，是用在流调度过程中)写入所述接口参数中；将所述接口参数下发至流调度器，并判断调度器调度是否失败，若调度失败，则通知调度失败的状态；若成功，则接收所述流调度器处理后产生的output.json文件，进行解析得到解析结果，将更新的时隙和门周期写入到output.json文件中，并提供流的门及时隙等信息接口；通过不同的接入方式接入流调度算法，基于所述调度策略选择所述流调度算法中的TSN调度算法，并基于所述TSN调度算法计算得到所述调度策略的计算结果，如图9所示，TSN调度算法根据策略计算出路径最短的路径规划和时隙，gcl门控列表；将所述计算结果通过所述output.json文件存储在mysql数据库，然后对所述mysql数据库中的计算结构进行分析和展示，如图10所示，便于人员知晓设备的目前状态；如图11所示，可以将所述计算结果下载或下发到对应类似实际网络中设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
进一步地，所述接入方式包括服务接入方式和模块嵌入方式，第一种方式是以算法服务提供调度能力(通过服务接入方式)如图12所示，具体为：1、控制器流管理服务发送调度请求；2、控制器流管理服务与第三方算法调度引擎建立连接，并转发命令；3、第三方算法调度引擎从控制器数据库获取计算条件；4、第三方算法调度引擎基于计算条件进行自运算得到计算结果；5、第三方算法调度引擎将计算结果存储至控制器数据库；6、第三方算法调度引擎将命令是否成功的结果发送至控制器流管理服务；7、控制器流管理服务获取控制器数据库中的调度结果；8、控制器流管理服务获取调度请求的调度结果。第二种方式是以算法模块嵌入提供调度服务(通过模块嵌入方式)如图13所示，具体为：1、控制器流管理服务发送调度请求；2、控制器流管理服务与第三方算法调度引擎建立连接；3、控制器数据库接收控制器流管理服务发送的命令，并根据命令准备参数；4、控制器数据库将准备好的调度参数文件发送至控制器流管理服务；5、控制器流管理服务向第三方算法调度引擎发送调度命令；6、第三方算法调度引擎进行自运算，并存储调度结果到调度结果文件；7、第三方算法调度引擎将命令是否成功的结果发送至控制器流管理服务；8根据调度结果文件，存储结果到数据库；9、控制器流管理服务获取控制器数据库中的调度结果；10、控制器流管理服务获取调度请求的调度结果。另外，两种调度方式结果都是一样的，不一样的是算法集成形式和存储结果形式；第一种方式是把算法做成一个单独服务器，与其他模块是服务与被服务的平等关系，这样就不限制编程语言，是分布式服务的模式，并且计算结果通过数据库与其他***共享；第二种方式是将算法编程一个动态库，并入到一个专门集成算法引擎的模块中，达到多种算法同时存在一个服务器中便于协作。调度结果通过文件共享。
进一步地，如图14所示，本发明中整体流程具体包括在模板库中根据句模板唯一的模板号进行浏览模板并选择模板，根据模板号生成模板实例框架；如果模板实例框架是实时数据模板框架，则直接将模板实例框架的数据导入调度库；通过增删模板框架完成对模板进行修改，根据新模板数据进行模板节点信息完善，并根据新模板数据进行模板链路信息完善；在完善之后保存实例化数据；将实例化数据导入到调度拓扑表；之后流管理对调度拓扑表中的参数进行流删除，并标记该实例模板可用参数减一，如果为0则标记可删但还不删，下次如果又调用则标志又改为正常可用；定时任务清理可删拓扑实例数据；流管理对拓扑实例数据进行调度计算得到计算结果，将计算结果进行流下发，已完成业务验证。
进一步地，本发明中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的较佳实施例的整体流程如图15所示，具体步骤如下：
步骤S1：录入设备型号和能力参数；
步骤S2：根据所述设备型号和所述能力参数添加设备；
步骤S3：接收来源于手工配置模板、外部导入拓扑模板及保存的场景拓扑模板以产生拓扑模板库，；
步骤S4：从所述拓扑模板库中选择拓扑模板，将所述设备添加到所述拓扑模板，并对所述拓扑模板配置流信息；
步骤S5：基于所述流信息选择调度策略，基于所述调度策略选择调度算法进行计算得到计算结果；
步骤S6：将所述计算结果进行保存、下载及展示；
步骤S7：将保存的计算结果下发至实际网络的设备中；
步骤S8：实际网络的设备根据计算结果以完成实际TSN网络业务运行。
进一步地，如图16所示，基于上述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，本发明还相应提供了一种虚实结合的TSN网络流调度仿真***，其中，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真***包括：
设备构建模块51，用于获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；
设备配置模块52，用于创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；
数据下发模块53，用于基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行；
算法组件54，用于对业务流进行流调度规划，并计算出业务流的路径、时隙和gcl列表信息；
配置转换组件55，用于下载TSN网络流调度的结果，将所述结果直接图形化展示分析，并将所述结果下发到实际网络业务验证；
拓扑生成组件56，用于创建虚拟网络拓扑模板；
流量输入组件57，用于控制流管理模块管理业务流。
进一步地，如图17所示，基于上述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法和***，本发明还相应提供了一种终端，所述终端包括处理器10、存储器20及显示器30。图17仅示出了终端的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器20在一些实施例中可以是所述终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述终端的外部存储设备，例如所述终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所述终端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述终端的应用软件及各类数据，例如所述安装终端的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有全景视频的存储优化程序40，该全景视频的存储优化程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请中虚实结合的TSN网络流调度仿真方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法等。
所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(OrganicLight-EmittingDiode，有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述终端的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述终端的部件10-30通过***总线相互通信。
在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中全景视频的存储优化程序40时实现以下步骤：
获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；
创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；
基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
其中，所述创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略，具体包括：
基于外部网络拓扑数据、实际网络数据和场景网络拓扑模板创建拓扑模板库，获取所述拓扑模板库中的拓扑模板及所述拓扑模板的模板号；
基于所述模板号生成所述拓扑模板的模板实例框架，对所述模板实例框架的节点属性和链路属性进行修改，并将修改后的模板实例框架进行保存得到目标拓扑模板；
将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略。
其中，所述获取所述拓扑模板库中的拓扑模板及所述拓扑模板的模板号，之后还包括：
若在所述拓扑模板库中未选择到拓扑模板，则接收手工配置的拓扑模板。
其中，所述链路属性包括时延、链路速率和Qbu。
其中，所述调度策略包括时隙最少策略和时延最低策略。
其中，所述基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备的运行，之前还包括：
获取拓扑信息和流信息，基于所述拓扑信息和所述流信息组装接口参数，并将input.json文件写入所述接口参数中；
将所述接口参数下发至流调度器，接收所述流调度器处理后产生的output.json文件。
其中，所述基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备的运行，具体包括：
通过不同的接入方式接入流调度算法，基于所述调度策略选择所述流调度算法中的TSN调度算法，并基于所述TSN调度算法计算得到所述调度策略的计算结果；
基于所述output.json文件将所述计算结果存储至mysql数据库中，将所述mysql数据库中的数据进行展示，并将所述计算结果下发到对应实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
其中，所述接入方式包括服务接入方式和模块嵌入方式。
其中，所述获取拓扑信息和流信息，基于所述拓扑信息和所述流信息组装接口参数，并将input.json文件写入所述接口参数中，之前还包括：
获取网络拓扑信息、节点能力信息、流信息和已使用的资源，并将所述网络拓扑信息、所述节点能力信息、所述流信息和所述资源组装成input.json文件，并将所述input.json文件存放在一个目录中，其中，所述流信息包括未调度的流信息和已调度的流信息。
其中，所述output.json文件包括业务流的路径、每个端口的时隙和gcl列表信息。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有虚实结合的TSN网络流调度仿真程序，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真程序被处理器执行时实现如上所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的步骤。
综上所述，本发明提供一种虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，所述方法包括：获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。本发明可以模拟真实设备行为和属性；可以模拟或者导入真实拓扑；还可以对所有网络进行拓扑模板虚拟化，有助于网络的多样化和简化实际网络难于穷举的问题；并对算法语言无限制，还通过算法接口的接口服务和嵌入式集成方式灵活解决不同语言编写的算法集成问题；作为网络调度算法服务平台，可以根据策略自动选择算法计算；而网络调度算法输出可直接转换成真实设备配置，既可在虚拟网络上验证也可以在真实网络上验证，算法调度的结果可以通过不同显示分析展示，也可以下载移动，还可以将结果下发到实际网络进行业务验证，检验算法实际效果；采用SDN网络方法并使用了微服务技术，通过领域划分成多个微服务模块。降低整体方案实现难度和方便后续灵活扩展需求；另外，不需要网络仿真工具，可以快速建模算法和实时验证，目前算法采用这种模式，开发效率很高，算法符合实际情况。
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。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的计算机可读存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的计算机可读存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (13)
1.一种虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法包括：
获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；
创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；
基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
2.根据权利要求1所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略，具体包括：
基于外部网络拓扑数据、实际网络数据和场景网络拓扑模板创建拓扑模板库，获取所述拓扑模板库中的拓扑模板及所述拓扑模板的模板号；
基于所述模板号生成所述拓扑模板的模板实例框架，对所述模板实例框架的节点属性和链路属性进行修改，并将修改后的模板实例框架进行保存得到目标拓扑模板；
将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略。
3.根据权利要求2所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述获取所述拓扑模板库中的拓扑模板及所述拓扑模板的模板号，之后还包括：
若在所述拓扑模板库中未选择到拓扑模板，则接收手工配置的拓扑模板。
4.根据权利要求2所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述链路属性包括时延、链路速率和Qbu。
5.根据权利要求2所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述调度策略包括时隙最少策略和时延最低策略。
6.根据权利要求1所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备的运行，之前还包括：
获取拓扑信息和流信息，基于所述拓扑信息和所述流信息组装接口参数，并将input.json文件写入所述接口参数中；
将所述接口参数下发至流调度器，接收所述流调度器处理后产生的output.json文件。
7.根据权利要求6所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备的运行，具体包括：
通过不同的接入方式接入流调度算法，基于所述调度策略选择所述流调度算法中的TSN调度算法，并基于所述TSN调度算法计算得到所述调度策略的计算结果；
基于所述output.json文件将所述计算结果存储至mysql数据库中，将所述mysql数据库中的数据进行展示，并将所述计算结果下发到对应实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行。
8.根据权利要求7所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述接入方式包括服务接入方式和模块嵌入方式。
9.根据权利要求6所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述获取拓扑信息和流信息，基于所述拓扑信息和所述流信息组装接口参数，并将input.json文件写入所述接口参数中，之前还包括：
获取网络拓扑信息、节点能力信息、流信息和已使用的资源，并将所述网络拓扑信息、所述节点能力信息、所述流信息和所述资源组装成input.json文件，并将所述input.json文件存放在一个目录中，其中，所述链路属性包括未调度的流信息和已调度的流信息。
10.根据权利要求6所述的虚实结合的TSN网络流调度仿真方法，其特征在于，所述output.json文件包括业务流的路径、每个端口的时隙和gcl列表信息。
11.一种虚实结合的TSN网络流调度仿真***，其特征在于，所述虚实结合的TSN网络流调度仿真***包括：
设备构建模块，用于获取设备型号和设备能力参数，基于所述设备型号添加虚拟设备，并基于所述设备能力参数对所述虚拟设备进行实例化得到实例化设备；
设备配置模块，用于创建拓扑模板库，基于所述拓扑模板库选择目标拓扑模板，将所述实例化设备导入所述目标拓扑模板，并对所述目标拓扑模板配置流信息以选择调度策略；
数据下发模块，用于基于TSN调度算法计算得出所述调度策略的计算结果，并将所述计算结果进行流下发到实际网络的设备中，以完成实际TSN网络业务在实际网络的设备运行；
算法组件，用于对业务流进行流调度规划，并计算出业务流的路径、时隙和gcl列表信息；
配置转换组件，用于下载TSN网络流调度的结果，将所述结果直接图形化展示分析，并将所述结果下发到实际网络业务验证；
拓扑生成组件，用于创建虚拟网络拓扑模板；
流量输入组件，用于控制流管理模块管理业务流。
12.一种终端，其特征在于，所述终端包括存储器、处理器以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如权利要求1-10任意一项所述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的步骤。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实现如权利要求1-10任意一项所述虚实结合的TSN网络流调度仿真方法的步骤。
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