CN105141552A - 在fc交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在FC交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法，包含以下步骤：一、对交换机的端口按照虚拟通道策略进行参数配置；二、交换机端口收到数据帧后，判断数据帧是时间触发数据还是事件触发数据，若是时间触发数据则进入时间触发缓冲区；三、时间触发数据进入时间触发缓冲区后，根据虚拟链路号查询消息周期、时间偏移，根据当前全局时间判断数据帧的合法性，合法则将数据帧放入端口缓冲区中并向调度器发出调度申请；四、调度器在规定时间响应调度请求；五、调度成功后交换机接通交叉开关，完成数据交换传输。本发明满足了飞机航电系统中对通信传输高带宽和实时性的需求。

Description

在FC交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，提出一种在光纤通道网络交换机中支持时间触发数据帧调度交换的设计方法。

技术背景

网络系统是现代航空电子系统的中枢。目前主干交换网络都采用事件触发思想来设计，实时性不能同时满足关键子系统数据传输的需要，导致飞机中总线存在种类过多的问题，基于事件触发的光纤通道网络具有网络综合复杂度高、难度大的缺点，出现的故障往往也很难定位。

发明内容

针对传统光纤通道网络由事件触发驱动，实时性不能保证的缺点，本发明提供了一种在光纤通道网络交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法，针对数据实时传输特点，对传统通信调度器进行改进，增加了虚拟通道策略，从而提供了实时数据传输能力，相关改进符合光纤通道系列协议规范要求，实现了航电系统应用需要的通信功能。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种在FC交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法，包含以下步骤：

步骤一、对交换机的端口按照虚拟通道策略进行参数配置，所述虚拟通道策略包括虚拟链路号对应的消息周期和时间偏移，所述消息周期规定当前虚拟链路号对应的数据帧转发周期，所述时间偏移规定时间转发周期中具体的时间窗口；

步骤二、交换机端口收到数据帧后，按照FC协议要求对帧头域进行解析,判断数据帧是否为协议合法数据，不合法则丢弃，合法的情况下判断数据帧是时间触发数据还是事件触发数据，若是时间触发数据则生成时间触发帧描述符,同时数据帧进入时间触发缓冲区；

步骤三、时间触发数据进入时间触发缓冲区后，根据虚拟链路号查询消息周期、时间偏移，根据当前全局时间判断数据帧是否符合规定的时间属性要求，符合则向调度器发出调度时间触发请求或预调度时间触发请求；

步骤四、调度器在规定时间响应调度时间触发请求或预调度时间触发请求；

步骤五、调度成功后交换机接通交叉开关，完成数据交换传输。

依据上述特征，所述步骤三的时间属性的判断方法如下：

记录数据帧到达交换机端口的当前全局时间，查询该数据帧虚拟链路号对应的消息周期和时间偏移，用当前时间除以周期获得余数，如果余数与时间偏移的值相等，则表示配置通过，否则表示消息接收窗口错误，将被丢弃。

依据上述特征，所述步骤二中若数据帧为事件触发数据，则执行以下步骤：

A、生成事件触发帧描述符,同时数据帧进入事件触发缓冲区；

B、向调度器发出事件触发调度申请；

C、调度器在规定时间按照先后次序响应事件触发调度请求；

D、调度成功后交换机接通交叉开关，完成数据交换传输。

依据上述特征，所述调度器将每一个时间单元都划分成多个调度时间，调度器按照预先设置的调度规则在每个调度时间响应相应的调度请求。

依据上述特征，所述调度规则为：在时间单元的起始，对时间触发调度请求进行通信调度；在时间单元的第1.5微秒时刻，对事件触发调度请求进行调度；在2－3微秒，对时间触发调度请求进行通信调度；在3－4微秒，对预调度时间触发请求进行调度；4微秒以后，对事件触发调度请求进行调度。

本发明的有益效果为：为满足网络数据传输实时性的需求，在符合FC协议的基础上，提出了一个支持时间触发机制数据调度传输的设计方法，改进了核心通信调度器的机制，从而实现交换机对硬实时、软实时和非实时数据的交换传输能力。基于时间触发的光纤通道网络数据传输带宽高,同时具有传输硬实时、软实时和非实时数据传输的能力，不仅能满足飞控等关键子系统的需要，也可以满足主干网络高带宽需求，可真正实现飞机内部的统一网络数据传输。基于时间触发的光纤通道网络，通信接口清晰，具有确定的时间传输特性，可大大降低系统的综合复杂度。

附图说明

图1为本发明中FC交换机的结构示意图；

图2为本发明中数据端口缓存示意图；

图3为本发明中时间触发数据控制传输示意图；

图4为本发明中调度时间片划分示意图。

图5为本发明中TT调度的处理过程示意图。

具体实施方式

下面根据实施例对本发明作进一步详细说明：

传统的光纤通道交换机制支持事件触发数据交换传输，实时性差，本发明采用了时间触发机制，改进了传统调度器设计，从而满足实时数据交换传输对延时确定性的要求。

本发明的基本思路是：网络生成配置加载工具对交换机的所有端口进行配置加载，当端口收到时间触发数据时，放入端口缓冲区，根据数据帧的虚拟链路号查询配置表，从而对其时间参数进行分析验证，不合法的帧将被丢弃，合法数据帧则产生调度申请，通信调度器收到时间触发数据帧调度申请后，在规定时间产生调度响应，接通交叉开关，完成实时数据交换通信过程。

本发明中主要包含3个互相连接的功能块，如图1所示，管理功能模块控制交换机的工作模式，记录交换机内部的出错状态，支持数据加载，状态报告等功能；交换功能模块完成交换机的数据交换，合法的时间触发数据帧将按照配置表的要求转发到输出端口，交换机不会修改数据帧的任何内容，数据帧的目的地址定义了时间触发帧使用的虚拟通道号；配置表模块提供了数据交换配置信息。

本发明实施方案流程如下：

1)首先对交换机需要按照虚拟通道策略进行参数配置，配置成功后，交换机按照配置信息对满足时间特性的时间触发数据进行交换和传输。虚拟通道策略包括虚拟链路号对应的消息周期和时间偏移，消息周期规定当前虚拟链路号对应的数据帧转发周期，时间偏移规定时间转发周期中具体的时间窗口。

2)交换机端口收到数据后，首先按照FC协议要求对帧头域进行解析，判断数据帧是否为协议合法数据,不合法则丢弃，合法的情况下判断其是时间触发数据还是事件触发数据，并将其放入对应的缓冲区，如图2所示,时间触发数据和事件触发数据有互相独立的缓冲区和互相独立的队列管理机制,时间触发数据和事件触发数据的描述符会加入对应的队列管理机制中,在对应的时间产生调度信息,时间触发缓冲区为2个全长数据帧大小,交替进行存储转发,事件触发缓冲区则根据网络信用量大小确定实际缓冲区大小。

3)当交换机收到时间触发数据后，将其放入时间触发缓冲区中，提取时间触发数据帧头的虚拟链路号,查询配置表内容，包括消息周期、时间偏移等时间特性参数，根据当前全局时间判断其时间属性，若时间属性合法则将其放入端口缓冲区中,并产生对应的时间触发数据调度申请，不合法则丢弃。具体判断方法如下，记录数据帧到达交换机端口的当前全局时间，查询该数据帧虚拟链路号对应的消息周期和时间偏移，用当前时间除以周期获得余数，如果该余数与时间偏移的值相等，则表示配置通过，否则表示消息接收窗口错误，将被丢弃.

4)交换机的时间触发调度设计思路如下：

传统调度器采用时间片轮询的方式，在每一个时间单元中根据通信调度方法对数据帧执行通信调度，每一个时间单本专利对时间单元进行了改进设计，每一个时间单元都划分成多个调度时间，如图4所示。

TT调度：表示时间触发调度请求。

非TT调度：表示事件触发调度请求。

TT预调度：表示预调度时间触发请求，对时间触发请求，进行预先调度。

其中预调度产生的当前时间和调度产生的当前时间是不同的,同时调度单元保证预调度时可以占用对应的目的端口链路,使得后续的事件触发数据不得占用对应的输出端口链路,保证在下一次TT调度中优先对预调度TT数据进行调度。

在时间单元的起始，启动第一次调度，对时间单元请求进行通信调度，在整个过程中，可能包括多次调度。在时间单元的第1.5微秒时刻，开始对非TT请求进行调度，以保证本次调度的非TT传输可以在本时间单元中调度完成。在2－3微秒，进行TT调度。在3－4微秒，开展TT预调度。4微秒以后，只对非TT请求进行调度。通过时间单元的划分，保证：

ATT调度分为配置表中安排在本时间单元的TT和本时间单元到达的TT，后者处理时间至少1微秒，故本调度的前面1微秒调度的是配置表中安排的本时间单元的TT。

B预请求的TT可以在第一时刻完成调度，满足配置表的配置要求。

C保证时间窗口在3微秒以内。

D2－3微秒的TT调度，争取本请求可以在本时间单元中立即得到数据传输服务。

ETT预调度为配置表中配置的下一个时间单元准备资源。2－3微秒不进行非TT调度，保证非TT传输不对下一个时间单元的TT传输产生影响。

在每一个时间单元中，端口控制逻辑可以同时生成所有的请求，包括时间触发调度请求、事件触发调度请求、预调度时间触发请求。其中，预调度时间触发请求和时间触发调度请求内容相同，都由时间触发缓冲区描述符来生成，所以在实现中，共用一组请求线，由通信调度器根据调度时刻来区别。通信调度器中在规定的时刻进行对应的请求调度，实现每一个时间单元中规定的操作。

5)调度器保证了数据交换具有确定的转发延时，调度成功后交换机接通交叉开关，完成数据交换传输。

本发明根据对FC协议的理解，在目前传统三类服务数据交换机制的基础上，提出一种支持时间触发数据实时传输的机制，实现方法新颖有效，兼容现有FC数据定义，可实现网络平滑过渡，满足了飞机航电系统中对通信传输高带宽和实时性的需求。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种在FC交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法，包含以下步骤：

步骤一、对交换机的端口按照虚拟通道策略进行参数配置，所述虚拟通道策略包括虚拟链路号对应的消息周期和时间偏移，所述消息周期规定当前虚拟链路号对应的数据帧转发周期，所述时间偏移规定时间转发周期中具体的时间窗口；

步骤二、交换机端口收到数据帧后，按照FC协议要求对帧头域进行解析,判断数据帧是否为协议合法数据，不合法则丢弃，合法的情况下判断数据帧是时间触发数据还是事件触发数据，若是时间触发数据则生成时间触发帧描述符,同时数据帧进入时间触发缓冲区；

步骤三、时间触发数据进入时间触发缓冲区后，根据虚拟链路号查询消息周期、时间偏移，根据当前全局时间判断数据帧是否符合规定的时间属性要求，符合则向调度器发出调度时间触发请求或预调度时间触发请求；

步骤四、调度器在规定时间响应调度时间触发请求或预调度时间触发请求；

步骤五、调度成功后交换机接通交叉开关，完成数据交换传输。

2.根据权利要求1所述的数据调度传输方法，其特征在于所述步骤三的时间属性的判断方法如下：

记录数据帧到达交换机端口的当前全局时间，查询该数据帧虚拟链路号对应的消息周期和时间偏移，用当前时间除以周期获得余数，如果余数与时间偏移的值相等，则表示配置通过，否则表示消息接收窗口错误，将被丢弃。

3.根据权利要求1所述的数据调度传输方法，其特征在于所述步骤二中若数据帧为事件触发数据，则执行以下步骤：

A、生成事件触发帧描述符,同时数据帧进入事件触发缓冲区；

B、向调度器发出事件触发调度申请；

C、调度器在规定时间按照先后次序响应事件触发调度请求；

D、调度成功后交换机接通交叉开关，完成数据交换传输。

4.根据权利要求1所述的数据调度传输方法，其特征在于所述调度器将每一个时间单元都划分成多个调度时间，调度器按照预先设置的调度规则在每个调度时间响应相应的调度请求。

5.根据权利要求4所述的数据调度传输方法，其特征在于所述调度规则为：在时间单元的起始，对时间触发调度请求进行通信调度；在时间单元的第1.5微秒时刻，对事件触发调度请求进行调度；在2－3微秒，对时间触发调度请求进行通信调度；在3－4微秒，对预调度时间触发请求进行调度；4微秒以后，对事件触发调度请求进行调度。