Packet-size aware scheduling algorithms in guard band for time sensitive networking
Packet-size aware scheduling algorithms in guard band for time sensitive networking
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用于时间敏感网络的保护带中的数据包大小感知调度算法
DOI：
10.1007/s42045-020-00031-0
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发表时间：
2020-07
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bin Liu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chuwen Zhang;Yi Wang;Ruyi Yao;Boyang Zhou;Liang Cheng;Yang Xu;Xiaoguang Li;Jian Cheng;Bin Liu
时间敏感网络(TSN)作为一种新兴的技术，可广泛应用于工业物联网(IIoT)、网络物理系统(CPS)等实时系统中。TSN在保证有限的时延和抖动的同时，表现出不能有效利用保护频带中的带宽资源的缺点。本文将保护带的利用问题抽象为一个经典的优先约束背包问题(PCKP)，提出了一种称为包大小感知整形(PAS)的算法系列。PAS与现有的TSN标准协同工作，实现了在保证调度的时间敏感型应用的端到端延迟的同时，为其他应用充分利用保护频带中的可用带宽的目标。此外，我们还针对现有的标准TSN调度器和可编程TSN调度器提出并实现了几种硬件设计。仿真结果表明，PAS族在最大化保护频段的资源利用率方面可以取得令人满意的性能。在Xilinx Vivado上的综合结果表明，我们提出的多组Push-in-First-Out(MPIFO)调度器对1024个调度项可以达到100 Mpps的调度速率，足以支持高速TSN。
As an emerging and promising technology, Time Sensitive Networking (TSN) can be widely used in many real-time systems such as Industrial Internet of Things (IIoT) and Cyber Physical System (CPS). TSN, while ensuring the bounded latency and jitter, exhibits the disadvantage of not being able to efficiently use the bandwidth resources in the guard band. In this paper, we propose an algorithm family named Packet-size Aware Shaping (PAS), which is inspired by abstracting the problem of utilizing the guard band to a classic Precedence-Constrained Knapsack Problem (PCKP). PAS works with the existing TSN standards, having achieved the goal of guaranteeing the end-to-end latency for scheduled time-sensitive applications while fully utilizing the available bandwidth in the guard band for others. Furthermore, we have proposed and implemented several hardware designs for both the current standard TSN scheduler and the programmable one. The simulation results show that the PAS family can achieve satisfying performance in maximizing the resource utilization in the guard band. The synthesis results on Xilinx Vivado show that our proposed Multi-group Push-In-First-Out (MPIFO) scheduler can achieve 100 Mpps scheduling rate for 1024 scheduling items, which is fast enough to support the high-speed TSN.
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DOI：
10.1145/3341558.3342203
发表时间：
2019-08
期刊：
Proceedings of the ACM SIGCOMM 2019 Workshop on Networking for Emerging Applications and Technologies
影响因子：
--
作者：
Zonghui Li;Hai Wan;Boxu Zhao;Yangdong Deng;M. Gu
通讯作者：
Zonghui Li;Hai Wan;Boxu Zhao;Yangdong Deng;M. Gu
DOI：
10.1109/vnc.2013.6737589
发表时间：
2013-12
期刊：
2013 IEEE Vehicular Networking Conference
影响因子：
--
作者：
Philipp Meyer;T. Steinbach;Franz Korf;T. Schmidt
通讯作者：
Philipp Meyer;T. Steinbach;Franz Korf;T. Schmidt
DOI：
10.1109/fpl.2014.6927413
发表时间：
2014-10
期刊：
2014 24th International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL)
影响因子：
--
作者：
Muhuan Huang;Kevin T. Lim;J. Cong
通讯作者：
Muhuan Huang;Kevin T. Lim;J. Cong
DOI：
10.1145/75246.75248
发表时间：
1989-08
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
A. Demers;S. Keshav;S. Shenker
通讯作者：
A. Demers;S. Keshav;S. Shenker
影响因子：
5.9
作者：
W. R. Abbott
通讯作者：
W. R. Abbott