本技术涉及数据通信，具体涉及一种确定性网络动态带宽预留方法及装置。
背景技术：
1、以太网自20世纪70年代诞生以来，由于其简单的网络连接机制、不断提高的带宽以及可扩展性和兼容性而被广泛使用。
2、传统以太网只能将端到端的时延减少到几十毫秒。但许多的新兴业务，例如智能驾驶、车联网、智慧交通、工业控制、智慧农业、远程手术、无人驾驶、vr游戏、智能服务等，需要将端到端时延控制在微秒到几毫秒级，将时延抖动控制在微秒级，将可靠性控制在99.9999％以上。因此，迫切需要建立一种可提供“准时、准确”数据传输服务质量的确定性网络。
3、确定性网络是通信厂商技术更新迭代的方向，成为通信厂商重要的技术升级需求。现有以太网缺乏实时传输质量保证机制、全局时钟和同步机制、带宽保留机制、数据包过滤机制等，难以保证确定性服务质量。
4、目前，确定性网络的技术关键在于实现确定性时延、抖动、丢包率、带宽和可靠性等。确定性时延主要通过时钟同步、频率同步、调度整形、资源预留等机制实现；确定性抖动和丢包率通过优先级划分、抖动消减、缓冲吸收等机制实现；确定性带宽通过网络切片和边缘计算等技术实现；确定性可靠性通过多路复用、包复制与消除、冗余备份等技术实现。
5、为了实现对确定性流量的优先调度，需要有针对确定性业务流的资源预留和准入控制机制。资源预留机制负责路径预留和带宽预留。资源预留机制有分布式和集中式两种。ieee 802.1qat采用分布式的注册和预留方式，注册请求的变更有可能使网络过载从而导致关键流量类的延迟。ieee 802.1qcc提供了一套集中式的全局管理和控制网络的工具，可通过远程管理协议(如netconf或restconf)执行资源预留，调度和其他配置。
6、不管是集中式还是分布式资源预留(也包括带宽预留)，都是在控制单元之上实现的，对业务发送前带宽预留的管理。一旦确定了带宽预留值，后续不会对该预留值进行实时动态的调整。并且现有的带宽预留机制还需要针对新加入的业务做相应的配置。目前的流量整形机制在突发和拥塞场景中，也不能保证确定性时延和抖动需求。
7、从而，基于上述描述，可以知道的是确定性网络中带宽预留存在以下问题：
8、1、带宽预留都在控制平面之上实现，并在发送前确定。一旦确定预留值，后续不能实时动态的调整。带宽浪费大，设备利用率不高。
9、2、流量整形算法对于确定性流量拥塞和突发场景，缺少带宽保护机制，影响后续业务确定性业务时延。
10、3、流量整形算法需要提前配置预留带宽比例，在频繁业务变更的应用场景下，配置复杂且灵活性差。
技术实现思路
1、本技术提供一种确定性网络动态带宽预留方法及装置，其在无需控制面配置的情况下，通过数据平面可编程队列的裁决与队列映射机制，可实时动态地调整带宽预留。
2、第一方面，本技术实施例提供一种确定性网络动态带宽预留方法，所述确定性网络动态带宽预留方法包括以下步骤：
3、在转发平面接收根据配置下发的确定性业务特征和门控列表；
4、根据确定性业务特征区分接收的数据包的业务类型，所述业务类型包括确定性业务和非确定性业务，根据流量统计与当前带宽预留值进行入队裁决，判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列；
5、将可编程队列中的数据包映射到门控队列，门控队列根据门控列表进行周期转发，分别按确定性业务和非确定性业务进行流量统计，并计算相应的业务类型的业务带宽使用占比；
6、当门控转发周期结束，若需调整带宽预留值，则根据相应的业务带宽使用占比和当前带宽预留值确定下一周期的带宽预留值。
7、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据流量统计与当前带宽预留值进行入队裁决，判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列，包括：
8、根据流量统计和当前带宽预留值计算相应的业务类型是否有足够的入队长度，以判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列；
9、若确定性业务数据包满足入队条件，则按照确定性业务数据包到达的时间先后顺序进入确定性业务可编程队列缓存；
10、若确定性业务数据包不满足入队条件，则进入非确定业务可编程队列缓存，并使确定性业务数据包在非确定性可编程队列中优先入队；
11、若非确定性业务数据包满足入队条件，则按照非确定性业务数据包到达的时间先后顺序进入非确定性可编程队列缓存；
12、若非确定性数据包不满足入队裁决条件，则丢弃数据包。
13、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据流量统计和当前带宽预留值计算相应的业务类型是否有足够的入队长度，以判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列，包括：
14、根据公式：剩余可入队长度＝当前带宽预留值*(门控列表周期结束时间-当前报文接收时间)，确定剩余可入队长度；
15、若剩余可入队长度-当前数据包长度-可编程队列中缓存长度≥0，则表示可入队，否则不可入队。
16、结合第一方面，在一种实施方式中，所述将可编程队列中的数据包映射到门控队列，包括：
17、根据确定性业务数据包的优先级与门控队列优先级进行映射，并将非确定性业务数据包映射到门控队列中的最低优先级；
18、根据门控列表和当前带宽预留值计算门控队列中对应确定性业务的优先级最大可入队长度，并根据最大可入队长度对门控队列中对应优先级的队列进行拥塞判断；
19、若未发生拥塞，则确定性业务数据包从可编程队列出队，根据优先级入门控队列；
20、若发生拥塞，将确定性业务数据包放入门控状态中后续可发送的队列中，按照优先级从高到低的原则填充。
21、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据门控列表和当前带宽预留值计算门控队列中对应确定性业务的优先级最大可入队长度，并根据最大可入队长度对门控队列中对应优先级的队列进行拥塞判断，包括：
22、根据门控队列发送状态及报文接收时间，计算该队列在本周期内剩余可发送时间tp1；
23、根据公式：max_qlp1＝bwst*tp1，计算队列最大可入队长度max_qlp1；
24、根据门控列表找出与当前优先级队列重合的目标队列，确定目标队列缓存，根据max_qlp1、当前优先级队列缓存、目标队列缓存和当前数据包长度判断是否发生拥塞。
25、结合第一方面，在一种实施方式中，根据公式：业务带宽使用占比＝周期内已发送包长/当前带宽预留值*优先级队列周期内发送时长，计算业务带宽使用占比；
26、其中，当前带宽预留值在第一个周期为设定的初始值，从第二个周期开始为上一周期的带宽预留值。
27、结合第一方面，在一种实施方式中，根据公式：带宽预留值＝业务带宽使用占比*(1+1/2)*当前带宽预留值，计算下一周期的带宽预留值。
28、第二方面，本技术实施例提供一种确定性网络动态带宽预留装置，所述确定性网络动态带宽预留装置包括：
29、接收模块，其用于在转发平面接收根据配置下发的确定性业务特征和门控列表；
30、裁决模块，其根据确定性业务特征区分接收的数据包的业务类型，所述业务类型包括确定性业务和非确定性业务，根据流量统计与当前带宽预留值进行入队裁决，判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列；
31、控制模块，其用于将可编程队列中的数据包映射到门控队列，门控队列根据门控列表进行周期转发，分别按确定性业务和非确定性业务进行流量统计，并计算相应的业务类型的业务带宽使用占比；
32、带宽预留模块，其用于：当门控转发周期结束，若需调整带宽预留值，则根据相应的业务带宽使用占比和当前带宽预留值确定下一周期的带宽预留值。
33、结合第二方面，在一种实施方式中，所述裁决模块根据流量统计与当前带宽预留值进行入队裁决，判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列，包括：
34、根据流量统计和当前带宽预留值计算相应的业务类型是否有足够的入队长度，以判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列；
35、若确定性业务数据包满足入队条件，则按照确定性业务数据包到达的时间先后顺序进入确定性业务可编程队列缓存；
36、若确定性业务数据包不满足入队条件，则进入非确定业务可编程队列缓存，并使确定性业务数据包在非确定性可编程队列中优先入队；
37、若非确定性业务数据包满足入队条件，则按照非确定性业务数据包到达的时间先后顺序进入非确定性可编程队列缓存；
38、若非确定性数据包不满足入队裁决条件，则丢弃数据包。
39、结合第二方面，在一种实施方式中，所述控制模块将可编程队列中的数据包映射到门控队列，包括：
40、根据确定性业务数据包的优先级与门控队列优先级进行映射，并将非确定性业务数据包映射到门控队列中的最低优先级；
41、根据门控列表和当前带宽预留值计算门控队列中对应确定性业务的优先级最大可入队长度，并根据最大可入队长度对门控队列中对应优先级的队列进行拥塞判断；
42、若未发生拥塞，则确定性业务数据包从可编程队列出队，根据优先级入门控队列；
43、若发生拥塞，将确定性业务数据包放入门控状态中后续可发送的队列中，按照优先级从高到低的原则填充。
44、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
45、本技术中的确定性网络动态带宽预留方法，利用在设备转发平面基于门控周期来动态实现带宽预留，保证带宽调整的实时性，提高了设备利用率。利用可编程队列在数据包入队之前做入队裁决，保证突发场景中的带宽保护。利用门控队列映射和拥塞控制，保证在拥塞场景中确定性业务的时延和抖动。利用实时带宽统计，动态调整确定性业务带宽预留。可避免频繁业务变更情况下，控制平面对于带宽预留值的配置。
46、与现有确定性网络带宽预留技术相比，通过动态流量带宽计算，解决了确定性业务频繁变更时的带宽预留配置需求。通过在转发平面基于门控周期来实现带宽预留，满足带宽预留的实时性，提高设备利用率。
47、与现有确定性网络门控时隙转发技术相比，通过增加入队裁决和队列映射拥塞控制，解决了在拥塞和突发场景中，确定性业务的时延和抖动保证。
1.一种确定性网络动态带宽预留方法，其特征在于，所述确定性网络动态带宽预留方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的确定性网络动态带宽预留方法，其特征在于，所述根据流量统计与当前带宽预留值进行入队裁决，判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列，包括：
3.如权利要求2所述的确定性网络动态带宽预留方法，其特征在于，所述根据流量统计和当前带宽预留值计算相应的业务类型是否有足够的入队长度，以判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列，包括：
4.如权利要求2所述的确定性网络动态带宽预留方法，其特征在于，所述将可编程队列中的数据包映射到门控队列，包括：
5.如权利要求4所述的确定性网络动态带宽预留方法，其特征在于，所述根据门控列表和当前带宽预留值计算门控队列中对应确定性业务的优先级最大可入队长度，并根据最大可入队长度对门控队列中对应优先级的队列进行拥塞判断，包括：
6.如权利要求1所述的确定性网络动态带宽预留方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的确定性网络动态带宽预留方法，其特征在于：
8.一种确定性网络动态带宽预留装置，其特征在于，所述确定性网络动态带宽预留装置包括：
9.如权利要求8所述的确定性网络动态带宽预留装置，其特征在于，所述裁决模块根据流量统计与当前带宽预留值进行入队裁决，判断数据包是否可入相应业务类型的可编程队列，包括：
10.如权利要求9所述的确定性网络动态带宽预留装置，其特征在于，所述控制模块将可编程队列中的数据包映射到门控队列，包括：
