CN107846363A - 航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法 - Google Patents

航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法 Download PDF

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汪清
崔鑫
赵建军
滕立平
李萌
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

本发明属于航天通信领域，为提出一种航天时间触发以太网的数据复合传输技术方案，实现多种数据的融合以及以复合方式传输，降低系统自身运行方面网络带宽的占用和开销，减小时间延迟。航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法，步骤如下：(1)数据分类，根据数据报文的报文标签不同，分为功能性报文与普通小数据报文；(2)设计将这些普通应用的小数据量报文数据，在满足实时性需求的前提下，通过数据融合方式复合传输；(3)对于包括时间同步、冗余保护、安全可信的网络功能性报文，根据实际需求，将功能性报文和业务报文进行融合；(4)融合后的功能性报文通过优先的实时旁道通路进行复合传输。本发明主要应用于航天通信场合。

Description

航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法
技术领域
本发明属于航天通信领域，以太网总线复合传输技术领域，具体讲,涉及航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法。
背景技术
随着航天科技的不断发展进步，航天技术已在民用领域广泛造福于全人类，尤其在空间探测、卫星导航、气象观测以及地外生命探索等领域达到了前所未有的高度。但同时也造成了航天器整体系统的日益复杂，虽经历了电子技术的多次更新换代，每一个单机设备的处理能力得到了巨大提升，但设备间的互联传输系统略显落后。
时间触发以太网的优势在于时间确定性、容错故障机制、高实时性和传统尽力而为业务相结合。具备对标准以太网的完全兼容性、访问控制的有效管理、有效的资源利用率、可扩展的容错机制及精确的系统诊断和良好的综合性等。
Ethernet技术发展30多年来，其带宽大、成本低、结构简单成为大家的共识，应用范围已渗透到了社会的各行各业：生产控制、船舶、机载、车载、办公场所、安全关键系统等，应用前景不可估量。但Ethernet应用于高实时性、安全关键系统无法解决实时性和确定性问题，对此Ethernet应用于这些场合必须解决这一关键问题。TTE技术的提出解决了Ethernet的实时性和确定性问题，同时支持多种(单或多通道)通信方案供用户选择，能够满足高实时要求、安全关键系统的需求，是极具发展前景的实时网络技术。
TTEtherent是一种高速、实时、容错以太网网络通信新技术，是由奥地利的TTTech公司研发。TTEthernet的出现为基于普通以太网的TTEthernet协议实现提供了解决方案，所提供的产品符合DO178B和DO254认证要求。。
航天以太网总线为解决高速率，强实时和高稳定的需求，在普通以太网的基础上兼容了时间同步，时间触发，冗余保护，安全可信等功能，每个终端需要集成时间同步报文，冗余保护标签，安全可信标签和用户应用报文在时间触发调度控制下进行报文收发处理，每个报文层次化结构，这些功能和业务上的竞争，以及冗余检测和安全分析等报文处理，都会造成处理时间的累加，以及系统延迟的增加。这对高实时性以及有效性的航太以太网传输系统是一个巨大的挑战。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种航天时间触发以太网的数据复合传输技术方案，将普通报文与实时应用报文分别复合处理，实现多种数据的融合以及以复合方式传输，降低系统自身运行方面网络带宽的占用和开销，减小时间延迟。为此，本发明采用的技术方案是，航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法，步骤如下：
(1)数据分类，根据数据报文的报文标签不同，分为功能性报文与普通小数据报文；
(2)设计将这些普通应用的小数据量报文数据，在满足实时性需求的前提下，通过数据融合方式复合传输；
(3)对于包括时间同步、冗余保护、安全可信的网络功能性报文，根据实际需求，将功能性报文和业务报文进行融合；
(4)融合后的功能性报文通过优先的实时旁道通路进行复合传输。
普通应用的小数据量报文数据融合后，经TCP/IP/链路层/物理层进行传输，完成普通数据传输；融合后的功能性报文通过优先的实时旁道通路进行复合传输，具体地是直接由IP层或者链路层传输，链路层包括时间同步，时间触发，冗余保护，安全可信机制的链路控制与链路管理。
本发明的特点及有益效果是：
本发明将普通应用的小数据量报文数据，通过数据融合方式复合传输，功能性报文和业务报文进行复合传输，通过优先的实时旁道通路进行复合传输，以此来降低系统在自身运行方面网络带宽的占用和开销，同时能够降低数据处理时间，减小延迟。
附图说明：
图1航天时间触发以太网总线技术方案。
图2复合数据传输总线结构。
具体实施方式
航天时间触发以太网总线技术方案如图1所示。
天以太网总线为解决高速率，强实时和高稳定的需求，在普通以太网的基础上兼容了时间同步，时间触发，冗余保护，安全可信等功能，每个终端需要集成时间同步报文，冗余保护标签，安全可信标签和用户应用报文在时间触发调度控制下进行报文收发处理。
复合数据传输总线结构如图2所示。
在复合数据传输总线示意图中，在实时控制领域，省略了OSI 7层模型中的表示与会话层，由7层的网络模型进行省略，变为5层的网络层次结构。应用层分成了普通应用层与实时应用层相结合的层次结构，为实时应用提供实时应用的专用通道。链路层包括时间同步，时间触发，冗余保护，安全可信机制的链路控制与链路管理。
对于在时间触发以太网中传输的普通应用数据，按照传统方式经TCP/IP/链路层/物理层进行传输，完成普通数据传输。
但是对于对实时数据，具有实时应用相关功能的数据，则直接跨过TCP层，通过提供的实时专用通道，可以直接由IP层或者链路层传输，完成数据的传输。
该网络层次的改变，为优化处理的实时应用提供优先的实时通道旁路，改造以太网的MAC层，增加时间同步、时间触发、冗余保护和安全可信功能。增加的时间同步，时间触发，冗余保护和安全可信功能进行复合传输，通过提供的优先旁路通道，减少数据处理的延时与开销，能够大大提高数据的处理速度。
设计采用复合数据传输，即将多种数据融合到一个报文或者同一次报文传输动作中。对于小数据报文需要多次传输，由于报文头，校验和计算本身带来的系统开销将会以成倍的关系增长。设计将这些普通应用的小数据量报文数据，在满足实时性需求的前提下，通过数据融合方式复合传输。
对于时间同步、冗余保护、安全可信等网络功能性报文，根据实际需求，将功能性报文和业务报文进行复合传输，通过优先的实时旁道通路进行传输，以此来降低系统在自身运行方面网络带宽的占用和开销。
在一个实例中：
(1)数据分类，根据数据报文的报文标签不同，分为实时功能性报文与普通小数据报文。
(2)设计将这些普通应用的小数据量报文数据，在满足需求的前提下，通过TCP/IP/链路层/物理层，按照传统传输方式进行传输，不占用实时应用数据通道。
(3)对于时间同步、冗余保护、安全可信等网络功能性报文，根据实时的功能需求，将功能性报文和业务报文进行融合。
(4)融合后的功能性报文通过优先的实时旁道通路，跨过TCP层，直接进行复合传输，或者直接通过IP层进行传输，或者直接通过链路层到达物理层。

Claims (2)

1.一种航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法，其特征是，步骤如下：
(1)数据分类，根据数据报文的报文标签不同，分为功能性报文与普通小数据报文；
(2)设计将这些普通应用的小数据量报文数据，在满足实时性需求的前提下，通过数据融合方式复合传输；
(3)对于包括时间同步、冗余保护、安全可信的网络功能性报文，根据实际需求，将功能性报文和业务报文进行融合；
(4)融合后的功能性报文通过优先的实时旁道通路进行复合传输。
2.如权利要求1所述的航天以太网时间触发兼容总线业务复合传输方法，其特征是，普通应用的小数据量报文数据融合后，经TCP/IP/链路层/物理层进行传输，完成普通数据传输；融合后的功能性报文通过优先的实时旁道通路进行复合传输，具体地是直接由IP层或者链路层传输，链路层包括时间同步，时间触发，冗余保护，安全可信机制的链路控制与链路管理。
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