南京航空航天大学学报

作者：钱小燕，徐睿，韩磊，顾妍，刘青松，郑兆彧

单位：南京航空航天大学民航学院, 南京 211106；,南京航空航天大学民航学院, 南京 211106；,南京邮电大学计算机学院, 南京 210023；,南京航空航天大学民航学院, 南京 211106；,南京航空航天大学民航学院, 南京 211106；,南京交通职业技术学院, 南京 211188；

关键词：智慧机场;通信网络;流量控制工程;优先级调度;负载均衡

基金：国家自然科学基金（U2033207）； 国家重点研发项目（2024YFB2906704）； 江苏省自然科学基金重点项目（24KJA520006）。

现代机场通信网络在智慧机场建设背景下，面临着保障航空管制等安全关键业务确定性低时延与满足视频监控、数据中心存储业务等高吞吐量传输的双重挑战。现有优先级调度与负载均衡算法存在固有局限性，仅能单一地满足低时延或高吞吐量需求。针对这一问题，本文提出基于时间敏感网络的多级负载均衡算法。首先，建立动态优先级调度机制，构建符合机场业务等级的优先级映射关系并支持临时优先级调整，以保障关键业务低时延传输；其次，设计基于排队时延的单级负载均衡机制，精确量化链路传输能力，实现业务流的最优出口决策；最后，通过多优先级队列状态管理机制，将动态优先级调度与单级负载均衡有机融合，实现多优先级的出口链路决策，从而最大化带宽资源利用率，显著提升网络吞吐量。实验结果表明，相较于等价多路径（Equal-cost multi-path，ECMP）路由算法、基于时延的负载均衡（Delay-based load balance，DLB）算法、先验信息未知流调度（Practical information-agnostic flow scheduling，PIAS）算法和时间敏感网络（Time-sensitive networking，TSN）优先级调度算法等基准方案，本文算法将机场关键业务流时延降低63%且整体业务流吞吐量最大提升40%，有效缓解了机场通信网络中“低时延-高吞吐量”的复合需求矛盾。

来源：2025年第6期

《南京航空航天大学学报》期刊编辑部

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