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CN117596200A - 一种时间敏感网络路由调度方法、电子设备、介质 - Google Patents

一种时间敏感网络路由调度方法、电子设备、介质 Download PDF

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CN117596200A
CN117596200A CN202410050996.0A CN202410050996A CN117596200A CN 117596200 A CN117596200 A CN 117596200A CN 202410050996 A CN202410050996 A CN 202410050996A CN 117596200 A CN117596200 A CN 117596200A
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Abstract

本发明公开了一种时间敏感网络路由调度方法、电子设备、介质，所述方法包括：控制器根据链路层发现协议获取TSN网络拓扑；对每一TSN交换机、发送终端和接收终端配置时钟，实现时间同步；控制器接收由发送终端发送的连接请求，所述连接请求中包含有TT流的描述信息；根据TT流的描述信息配置每一条消息的传输优先级，并基于TSN网络拓扑配置路由路径约束、路径链路约束、链路传输时隙约束、路径调度约束，以最小化TT流中延迟之和为目标，求解得到TT流中每一条消息的路由路径和路由路径上的传输时隙；控制器根据TT流中每一条消息的路由路径为TSN交换机配置流表，并根据TT流中每一条消息的传输时隙为TSN交换机配置门控列表，并为发送终端配置调度时间表。

Description

一种时间敏感网络路由调度方法、电子设备、介质
技术领域
本发明涉及时间敏感网络领域，尤其涉及一种时间敏感网络路由调度方法、电子设备、介质。
背景技术
随着智能制造、工业互联网等技术的快速发展，保障端到端的低时延传输和低抖动要求成为时延敏感业务的重要需求，标准以太网虽有高带宽、兼容性强等优势，但是只能提供尽力而为的网络服务，很难满足时延敏感业务的确定性传输需求。基于以太网协议的时间敏感网络（Time-sensitive Networking，TSN）是由IEEE 802.1工作组提出的一系列流量调度标准，主要包括时间同步、流量调度、可靠传输、网络管理等协议标准，保障了时间敏感类数据低时延、低抖动、确定性、可靠性的传输，同时满足非时间敏感类数据的传输兼容。
时间敏感网络标准发展至今，建立了以下四类协议为基础的核心机制：
（1）时钟同步：用于支持各设备间的时间同步，包括IEEE 802.1AS；
（2）数据流调度：在转发节点上支持对分组转发的控制，包括IEEE 802.1Qav(转发和排队)、IEEE 802.1Qbv（门控调度）、IEEE 802.1Qbu（帧抢占）、IEEE 802.1Qci（流过滤）、IEEE 802.1Qch（循环队列转发）；
（3）流可靠性：保障网络传输的可靠性以及数据流的完整性，包括：IEEE 802.1Qca（路径控制和流预留）、IEEE 802.1 CB（帧复制和帧消除）；
（4）网络管理：时间敏感网络的控制面协议，包括：IEEE 802.1Qcp（YANG模型）、IEEE 802.1Qcc（网络管理架构）。
IEEE的TSN任务组提出的时间敏感网络协议只给出了技术框架，对具体的实现尚未作出具体的规定。在时间敏感网络的时间触发（Time-triggered，TT）流确定性调度问题中，如果只考虑门控调度，不考虑路由影响，采用发送端到接收端的最短路径转发TT流，可能会造成不同周期的TT流之间或TT流与非TT流之间在链路上的拥塞，网络丢包率提高，无法计算门控调度表等问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种时间敏感网络路由调度方法、电子设备、介质。
第一方面，本发明实施例提供了一种时间敏感网络路由调度方法，所述方法依托于时间敏感网络路由调度网络架构，包括控制器，以及与控制器耦接的作为节点的若干TSN交换机、若干发送终端和若干接收终端；TSN交换机分别与发送终端、接收终端通讯；所述方法包括：
控制器根据链路层发现协议获取TSN网络拓扑；
对每一TSN交换机、发送终端和接收终端配置时钟，实现时间同步；
控制器接收由发送终端发送的连接请求，所述连接请求中包含有TT流的描述信息；根据TT流的描述信息配置每一条消息的传输优先级，并基于TSN网络拓扑配置路由路径约束、路径链路约束、链路传输时隙约束、路径调度约束，以最小化TT流中延迟之和为目标，求解得到TT流中每一条消息的路由路径和路由路径上的传输时隙；
控制器根据TT流中每一条消息的路由路径为TSN交换机配置流表，并根据TT流中每一条消息的传输时隙为TSN交换机配置门控列表，并为发送终端配置调度时间表。
第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述的时间敏感网络路由调度方法。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现上述的时间敏感网络路由调度方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供一种时间敏感网络路由调度方法，本发明针对时间敏感网络中的TT流特征，考虑流的帧周期、帧大小、优先级、最大延迟、最大抖动、传播延迟、处理延迟、发送延迟等特征，同时考虑TT流路的由路径问题和调度问题，避免单独针对路由或调度问题导致TT流不可调度。同时，控制器为TSN交换机下发流表并配置时隙，提高了网络灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对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为本发明实施例提供的时间敏感网络路由调度方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的时间敏感网络路由调度结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的求解TT流中每一条消息的路由路径和路由路径上的传输时隙的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的控制器与TSN交换机配参的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。
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，所描述的实施例仅仅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做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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种时间敏感网络路由调度方法，所述方法依托于时间敏感网络路由调度网络架构实现，所述时间敏感网络路由调度网络架构包括控制器、若干个TSN交换机、若干个发送终端和若干个接收终端，控制器通过控制链路连接所有TSN交换机、发送终端和接收终端，TSN交换机通过有线链路分别与发送终端、接收终端相连。
进一步地，控制器选用ONOS控制器，所述ONOS控制器包括拓扑发现模块、流量监测模块、TSN配置模块、路由管理模块；所述拓扑发现模块用于维护全网统一视图；所述流量监测模块用于监测全网链路带宽、流量和网速信息；所述TSN配置模块用于为TSN交换机和发送终端下发配置；所述路由管理模块用于路由决策，通过下发流表，将TT流从发送终端路由至接收终端。
进一步地，所述TSN交换机选用支持IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv协议、IEEE802.1Qci协议、IEEE 802.1Qch协议、OpenFlow协议、LLDP协议，支持Netconf功能的交换机。
进一步地，所述发送终端和接收终端选用支持IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv协议、IEEE 802.1Qci协议、IEEE 802.1Qch协议的主机。
如图1所示，接下来详细阐述本发明实施例提供的时间敏感网络路由调度方法，所述方法具体包括以下步骤：
步骤S1：控制器根据链路层发现协议（Link Layer Discovery Protocol，LLDP）获取TSN网络拓扑。
在步骤S1的具体实施过程中，包括以下子步骤：
步骤S101，控制器发送修改消息（flow-mod消息）给所有TSN交换机；TSN交换机设置流表项匹配LLDP报文，并将匹配到的LLDP报文发送给ONOS控制器。
步骤S102，控制器构建一个包含第一TSN交换机的设备编号的探测帧，构造LLDP（Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议）报文发送下发消息（packet-out消息）给第一TSN交换机。
步骤S103，第一TSN交换机收到LLDP报文后广播LLDP报文。当第二TSN交换机收到LLDP报文时，将LLDP报文封装成上报数据包，并将上报数据包上传至控制器。
步骤S104，控制器根据上传的上报数据包构建有向边，（第一TSN交换机，第二TSN交换机）。以此类推，控制器向所有交换机发送LLDP报文，根据获取的上报数据包构建TSN网络拓扑，该TSN网络拓扑为一TSN网络拓扑有向图。
示例性地，ONOS控制器构建一个包含第一TSN交换机的设备编号的探测帧，构造LLDP（Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议）报文发送下发消息（packet-out消息）给第一TSN交换机。第一TSN交换机收到LLDP报文，在所有端口广播该LLDP报文。当邻居第二TSN交换机和第八TSN交换机收到LLDP报文后，将LLDP报文封装成上报数据包，并将上报数据包上传至ONOS控制器。控制器根据上传的上报数据包构建有向边，记为(V1,V8)，(V1,V2)和(V1,VE1)，其中，(V1,V2,V8,VE1)分别代表（第一TSN交换机，第二TSN交换机，第八TSN交换机，第一发送终端）。同理，ONOS控制器向所有TSN交换机发送LLDP报文，根据获取的上报数据包构建TSN网络拓扑有向图。
步骤S2：对每一TSN交换机、发送终端和接收终端配置时钟，实现时间同步。
需要说明的是，本实例提供的TSN交换机采用IEEE 802.1AS的通用精确时间配置协议（gPTP, generic precision time protocol）进行时间同步，gPTP使用BMCA算法建立主从结构并形成gPTP域，然后选出所有TSN交换机的时钟中最精确的时钟源作为主时钟，然后利用报文的收发方式发送同步（Sync）报文和跟随（Follow_Up）报文，计算得到时钟偏差和链路延时的第一对应关系，然后通过延时请求响应机制，发送延时请求（Delay_Req）报文和延时响应（Delay_Resp）报文，计算得到时钟偏差和链路延时的第二对应关系，通过第一对应关系和第二对应关系计算出时钟偏差值和链路延时，从时钟利用时钟偏差值修正本地时间，完成与主时钟的时间同步，要求时钟偏差小于1μs。
步骤S3：控制器接收由发送终端发送的连接请求，所述连接请求中包含有TT流的描述信息；根据TT流的描述信息配置每一条消息的传输优先级，并基于TSN网络拓扑配置路由路径约束、路径链路约束、链路传输时隙约束、调度约束，以最小化TT流中延迟之和为目标，求解得到TT流中每一条消息的路由路径和路由路径上的传输时隙。
如图3所示，在步骤S3的具体实施过程中，包括以下子步骤：
步骤S301，控制器接收由发送终端发送的连接请求，所述连接请求中包含有TT流（Time-triggered，时间触发流）的描述信息。
具体地，所述连接请求中为一系列消息组成的控制流F，F=（f1,f2,f3,……,fm,……,fN），m∈[1,N]，N为消息的条数，其中，每一消息fm包含包括：发送终端sm，接收终端dm，消息fm的帧周期cm，消息fm的帧大小lm，消息fm的优先级spm、消息fm的最大延迟delm和消息fm能接受的最大抖动jm。其中，不同优先级的流量用不同VLAN ID标识，高于消息fm的最大延迟delm则被认为无法保证数据的可靠传输。
同时，本发明提供的网络架构可被记为TSN网络模型N={F，V，E}，其中，F代表网络中的TT流，V代表网络节点包括发送终端、接收终端和TSN交换机，E代表两个节点连接组成的网络链路，(Va,Vb)∈E，其中，Va，Vb分别为源、目的网络节点。TT流中的第m条消息fm∈F，fm=(sm,dm,cm,spm,lm,delm,jm)，其中，sm代表发送终端节点，dm代表接收终端节点，cm代表数据帧的传输周期，spm代表fm的优先级大小，lm代表fm的数据帧大小，delm代表数据帧的最大延迟，jm代表fm能接受的最大抖动。对于(Va,Vb)∈E，有TT流fm的传播延迟，数据在(Va,Vb)的发送速率sendab，对于Va∈V，由TSN交换机Va决定在哪个端口转发数据包的处理延迟，TSN交换机Va在出端口将TT流fm序列化的传输延迟，TSN交换机Va处理TT流fm的抖动Jam。
步骤S302，根据连接请求中TT流的描述信息配置每一条消息fm∈F的传输优先级具体包括：
1）对于第m条消息和第n条消息 (fm,fn)∈F，如果第m条消息的优先级高于第n条消息的优先级spm＞spn，则控制器将第m条消息fm排在第n条消息fn之前传输。
2）对于第m条消息和第n条消息(fm,fn)∈F，如果第m条消息的优先级与第n条消息的优先级相同spm=spn，则根据第m条消息对应的数据帧的传输周期cm和第n条消息对应的数据帧的传输周期cn进行判断，如果第m条消息对应的数据帧的传输周期大于第n条消息对应的数据帧的传输周期cm＞cn，则控制器将第m条消息fm排在第n条消息fn之前传输。
3）对于第m条消息和第n条消息 (fm,fn)∈F，如果第m条消息的优先级与第n条消息的优先级相同spm=spn且第m条消息对应的数据帧的传输周期与第n条消息对应的数据帧的传输周期相同cm=cn，则根据第m条消息对应的数据帧的最大延迟delm和第n条消息对应的数据帧的最大延迟deln进行判断，如果第m条消息对应的数据帧的最大延迟小于第n条消息对应的数据帧的最大延迟delm＜deln，则控制器将第m条消息fm排在第n条消息fn之前传输。
4）对于第m条消息和第n条消息 (fm,fn)∈F，如果第m条消息的优先级与第n条消息的优先级相同spm=spn，第m条消息对应的数据帧的传输周期与第n条消息对应的数据帧的传输周期相同cm=cn，第m条消息对应的数据帧的最大延迟与第n条消息对应的数据帧的最大延迟delm=deln，则根据第m条消息能接受的最大抖动jm和第n条消息能接受的最大抖动jn进行判断，如果第m条消息能接受的最大抖动小于第n条消息能接受的最大抖动jm＜jn，则控制器将流第m条消息fm排在第n条消息fn之前传输，如果第m条消息能接受的最大抖动与第n条消息能接受的最大抖动相同jm=jn，则控制器随机选取一条消息先传输。
步骤S303，根据TT流的描述信息、TSN网络拓扑配置路由路径约束。
所述路径约束为：当第m条消息fm经过链路（源网络节点，目的网络节点），则将第m条消息fm对应当前链路的路由路径变量记为1；当第m条消息fm不经过链路（源网络节点，目的网络节点），则将第m条消息fm对应当前链路的路由路径变量记为0。
进一步地，将路径约束变量记为，表达式如下：
∈{0,1}, (Va,Vb)∈E, fm∈F
式中，当路径约束变量记为=1时，代表第m条消息fm经过链路(Va,Vb)；当路径约束变量记为=0时，代表第m条消息fm不经过链路(Va,Vb)。
步骤S404，根据TT流的描述信息、TSN网络拓扑配置链路约束。
所述路径链路约束包括第一路径链路约束、第二路径链路约束和第三路径链路约束。
其中，所述第一路径链路约束为：当第m条消息fm对应的链路中存在作为路由流经节点的TSN交换机，则作为路由流经节点的TSN交换机的入端口链路数应等于出端口链路数；第一路径链路表达式如下：
式中，Va表示作为路由流经节点的TSN交换机，表示第m条消息fm经过链路(Va,Vb)，表示第m条消息fm经过链路(Vb, Va)。
所述第二路径链路约束为：发送终端的出端口链路数应该与接收终端的入端口链路数相等且都为1，第二路径链路约束表达式如下：
式中，表示第m条消息fm经过链路(sm,Va)，表示第m条消息fm经过链路(Vb,dm)。
所述第三路径链路约束为：为防止产生路由环路，需保证所选取的链路每条消息只经过一次，第三路径链路约束表达式定义如下：
步骤S305，根据TT流的描述信息、TSN网络拓扑配置链路传输时隙约束；所述链路传输时隙约束的表达式如下：
式中，为第m条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙，为第m条消息fm在链路(Va,Vb)上所经历的周期数时间，表示自然数集合。
步骤S306，根据TT流的描述信息、TSN网络拓扑配置路径调度约束。在选择路由路径时，需确保所选路由路径满足路径调度约束。所述路径调度约束包括第一路径调度约束、
其中，第一路径调度约束的表达式如下：
式中，为无穷大常数，当控制器选择链路(Va,Vb)时，第m条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙和第m条消息fm在链路(Va,Vb)上所经历的周期数时间为非负整数；当控制器不选择链路(Va,Vb)时，第m条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙和第m条消息fm在链路(Va,Vb)上所经历的周期数时间为0。
第二路径调度约束考虑TT流第m条消息fm在某一TSN交换机Va处的处理延迟，传输延迟和抖动Jam，出端口链路的时隙和入端口链路的时隙之差必须大于等于第m条消息fm在某一TSN交换机处的处理时间，表达式如下：
式中，表示第m条消息fm经过链路(Va,Vb)。
所述第三路径调度约束为：第m条消息fm在接收终端入端口的链路时隙与发送终端出端口的链路时隙之差小于第m条消息fm的最大延迟与第m条消息fm在链路(Va,Vb)上的传播延迟之差；表达式如下：
式中，表示第m条消息fm在链路(Vb,dm)上传输的开始时隙，表示第m条消息fm在链路(Vb, dm)上所经历的周期数时间，表示第m条消息fm在链路(sm,Va)上传输的开始时隙，表示第m条消息fm在链路(sm,Va)上所经历的周期数时间，表示第m条消息fm在链路(Va,Vb)上的传播延迟。
其中，第m条消息fm在链路(Va,Vb)∈E上的传播延迟的计算公式如下：
式中，sendab表示数据在链路(Va,Vb)上的发送速率。
所述第四路径调度约束为：当第m条消息的优先级高于第n条消息的优先级，考虑消息在超周期内的传输次数，为了保证TT流的确定性传输，同一时刻不允许多个数据帧竞争相同信道，则需确保经过同一条链路传输时，第n条消息在第m条消息传输完成之后传输；所述第四路径调度约束的表达式如下：
式中，表示第n条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙，表示区间内的整数，cn表示第n条消息对应的数据帧的传输周期，表示第m条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙，μ表示区间内的整数，表示fm在的传输次数。
其中，第m条消息fm在超周期内的传输次数，表达式如下：
式中，TF表示超周期，其表达式如下：
TF= LCM(cm)，fm∈F
式中，LCM(·)表示所有消息传输周期的最小公倍数，cm表示第m条消息fm的传输周期。
需要说明的是，本实例中，基于IEEE 802.1Qbv协议通过时隙划分对门控列表进行 精确控制，门控列表通过TT流量的传输周期进行驱动控制，由于TT流的传输周期不同，所以 控制器通过设置超周期来控制门控列表循环调度。
步骤S307，定义目标函数，目标函数为最小化TT流延迟之和，定义如下：
式中，表示第m条消息fm在链路(Vb,dm)上传输的开始时隙，表示第m条消息fm在链路(Vb,dm)上所经历的周期数时间，表示第m条消息fm在链路(sm,Va)上传输的开始时隙，表示第m条消息fm在链路(sm,Va)上所经历的周期数时间。
步骤S308，根据路由路径约束、路径链路约束、链路传输时隙约束、路径调度约束建模，通过整数线性规划（Integer Linear Programming, ILP）求解器求得目标函数解最小化TT流延迟之和，求解得到TT流中每一条消息的路由路径和路由路径上的传输时隙。
本实施例中，TT流根据图1的网络拓扑随机生成，随机选取两个不重复的终端作为发送终端和接收终端，帧周期选取100到500μs的随机数，帧大小为100到4000B的随机数，流优先级为1到7的随机数，最大延迟小于该流的帧周期，最大抖动小于最大延迟的1/8，链路发送速率1Gbit/s，处理延迟在1到5μs之间，传输延迟在1到20μs之间，交换机处理TT流的抖动小于5μs。使用IBM ILOG CPLEX Optimization Studio求解器求解上述整数线性规划模型，通过目标函数与约束条件，求解出：
，
，
的值。
本发明提供的时间敏感网络路由调度方法，在步骤S3之后，步骤S4之前还可以包括：遍历查询是否还有未计算的发送终端和接收终端，当还有未计算的发送终端和接收终端则返回重复执行步骤S3，否则执行步骤S4。
步骤S4：控制器根据TT流中每一条消息的路由路径为TSN交换机配置流表，并根据TT流中每一条消息的传输时隙为TSN交换机配置门控列表，并为发送终端配置调度时间表。
如图4所示，所述步骤S4中根据TT流中每一条消息的传输时隙为TSN交换机配置门控列表，具体包括：
S401：控制器的TSN配置模块调用客户端（Netconf Client端）触发Netconf会话建立，与TSN交换机的服务端（Server端）建立SSH连接，并进行认证和授权。
S402：控制器和TSN交换机完成Netconf会话建立和能力协商。
S403：将路由路径通过REST请求（表述性状态传递，Representational StateTransfer）发送给控制器，控制器根据路由管理模块为TSN交换机下发转发流表。
S404：将TT流传输时隙通过REST请求发送给控制器，控制器通过TSN配置模块调用Netconf RPC，为TSN交换机配置门控列表。
S405：控制器的TSN配置模块调用客户端（Netconf Client端）触发关闭Netconf会话，与TSN交换机的服务端（Server端）关闭SSH连接。
进一步地，所述步骤S4中，为发送终端配置调度时间表的过程包括：所述控制器通过TSN配置模块将TT流中每一条消息的路由路径上的传输时隙转换为XML文件，通过REST请求发送给发送终端。
相应的，本申请还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的时间敏感网络路由调度方法。如图5所示，为本发明实施例提供的时间敏感网络路由调度方法所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图5所示的处理器、内存以及网络接口之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。
相应的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述的时间敏感网络路由调度方法。所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡（Smart Media Card，SMC）、SD卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步的，所述计算机可读存储介还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，所述方法依托于时间敏感网络路由调度网络架构，包括控制器，以及与控制器耦接的作为节点的若干TSN交换机、若干发送终端和若干接收终端；TSN交换机分别与发送终端、接收终端通讯；所述方法包括：
控制器根据链路层发现协议获取TSN网络拓扑；
对每一TSN交换机、发送终端和接收终端配置时钟，实现时间同步；
控制器接收由发送终端发送的连接请求，所述连接请求中包含有TT流的描述信息；根据TT流的描述信息配置每一条消息的传输优先级，并基于TSN网络拓扑配置路由路径约束、路径链路约束、链路传输时隙约束、路径调度约束，以最小化TT流中延迟之和为目标，求解得到TT流中每一条消息的路由路径和路由路径上的传输时隙；
控制器根据TT流中每一条消息的路由路径为TSN交换机配置流表，并根据TT流中每一条消息的传输时隙为TSN交换机配置门控列表，并为发送终端配置调度时间表。
2.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，控制器根据链路层发现协议获取TSN网络拓扑包括：
控制器发送流修改消息给所有TSN交换机；TSN交换机设置流表项匹配LLDP报文，并将匹配到的LLDP报文发送给控制器；
控制器构建包含第一TSN交换机设备编号的探测帧，构造LLDP报文下发给第一TSN交换机；
第一TSN交换机收到LLDP报文后广播LLDP报文；当第二TSN交换机收到LLDP报文后，将LLDP报文封装成上报数据包，并将上报数据包上传至控制器；
控制器根据上传的上报数据包构建有向边，记为（第一TSN交换机，第二TSN交换机）；以此类推，控制器向所有交换机发送LLDP报文，根据获取的上报数据包构建TSN网络拓扑。
3.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，控制器接收由发送终端发送的TT流记为F=（f1,f2,f3,……,fm, ……,fN），m∈[1,N]，N为消息的条数；每一消息fm包括：发送终端，接收终端，消息fm的帧周期，消息fm的帧大小，消息fm的优先级spm、消息fm的最大延迟和消息fm能接受的最大抖动。
4.根据权利要求1或3所述的一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，根据TT流的描述信息配置每一条消息的传输优先级，包括：
当第m条消息的优先级高于第n条消息的优先级，则控制器将第m条消息排在第n条消息之前传输；
当第m条消息的优先级与第n条消息的优先级相同，如果第m条消息对应的数据帧的传输周期大于第n条消息对应的数据帧的传输周期，则控制器将第m条消息排在第n条消息之前传输；
当第m条消息的优先级与第n条消息的优先级相同且第m条消息对应的数据帧的传输周期与第n条消息对应的数据帧的传输周期相同，如果第m条消息对应的数据帧的最大延迟小于第n条消息对应的数据帧的最大延迟，则控制器将第m条消息排在第n条消息之前传输；
当第m条消息的优先级与第n条消息的优先级相同，第m条消息对应的数据帧的传输周期与第n条消息对应的数据帧的传输周期相同，第m条消息对应的数据帧的最大延迟与第n条消息对应的数据帧的最大延迟，如果第m条消息能接受的最大抖动小于第n条消息能接受的最大抖动，则控制器将流第m条消息排在第n条消息之前传输；如果第m条消息能接受的最大抖动与第n条消息能接受的最大抖动相同，则控制器随机选取一条消息先传输。
5.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，所述路由路径约束为：
当第m条消息fm经过链路（源网络节点，目的网络节点），则将第m条消息fm对应当前链路的路由路径变量记为1；
当第m条消息fm不经过链路（源网络节点，目的网络节点），则将第m条消息fm对应当前链路的路由路径变量记为0。
6.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，所述路径链路约束包括第一路径链路约束、第二路径链路约束和第三路径链路约束；
所述第一路径链路约束为：当第m条消息fm对应的链路中存在作为路由流经节点的TSN交换机，则作为路由流经节点的TSN交换机的入端口链路数等于出端口链路数；
所述第二路径链路约束为：发送终端的出端口链路数与接收终端的入端口链路数相等且都为1；
所述第三路径链路约束为：所选取的链路每条消息只经过一次。
7.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，所述链路传输时隙约束的表达式如下：
；
；
式中，为第m条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙，为第m条消息fm在链路(Va,Vb)上所经历的周期数时间，表示自然数集合。
8.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络路由调度方法，其特征在于，所述路径调度约束包括第一路径调度约束、第二路径调度约束、第三路径调度约束和第四路径调度约束；
所述第一路径调度约束为：当控制器选择链路(Va,Vb)时，第m条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙和第m条消息fm在链路(Va,Vb)上所经历的周期数时间为非负整数；当控制器不选择链路(Va,Vb)时，第m条消息fm在链路(Va,Vb)上传输的开始时隙和第m条消息fm在链路(Va,Vb)上所经历的周期数时间为0；
所述第二路径调度约束为：第m条消息fm在某一TSN交换机处的出端口链路的时隙和入端口链路的时隙之差大于等于第m条消息fm在某一TSN交换机处的处理时间；其中，第m条消息fm在某一TSN交换机处的处理时间考虑第m条消息fm在某一TSN交换机处的处理延迟、传输延迟和抖动；
所述第三路径调度约束为：第m条消息fm在接收终端入端口的链路时隙与发送终端出端口的链路时隙之差小于第m条消息fm的最大延迟与第m条消息fm在链路(Va,Vb)上的传播延迟之差；
所述第四路径调度约束为：当第m条消息的优先级高于第n条消息的优先级，考虑消息在超周期内的传输次数，确保经过同一条链路传输时，第n条消息在第m条消息传输完成之后传输。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述权利要求1-8任一项所述的时间敏感网络路由调度方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的时间敏感网络路由调度方法。
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