CN108462650B - 一种基于tte交换机的输出单元 - Google Patents

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Abstract

本发明属于数据通信技术领域，涉及一种基于TTE交换机的输出单元。所述的输出单元包括ET帧缓冲区、PCF帧缓冲区、输出调度管理单元、MAC缓冲区和MAC。输出调度管理单元完成各种不同业务类型帧的仲裁和调度，既满足了TTE交换机对多种通信方式的支持，也满足了TT帧高实时和低延迟特性要求。

Description

一种基于TTE交换机的输出单元
技术领域
本发明属于数据通信技术领域，涉及一种基于TTE交换机的输出单元。
背景技术
在时间触发以太网(Time-triggered Ethernet，TTE)中，TTE交换机作为整个网络系统的核心，负责完成网络数据的转发。与普通以太网不同，时间触发以太网交换机并不单单作为一个网络交换设备提供网络的交换服务，同时具有时间同步集中器(CompressionMaster，CM)，并支持协议控制消息(Protocol Control Frame，PCF)、时间触发(Time-Triggered，TT)消息、速率限制(Rate Constrained，RC)消息和尽力传输(Best Effort，BE)多种不同类型消息的转发调度。
当前的网络交换机一般都是由输入单元、交换结构和输出单元三个部分构成。在TTE交换机，需要实现多种通信帧的输出调度管理，并且确保TT的高实时和低延迟的特性，其输出单元的管理和实现难度大，复杂度高。
发明内容
本发明的目的为：提出一种基于TTE交换机的输出单元，实现TTE交换机中输出消息的调度和管理。
本发明的技术方案为：一种基于TTE交换机的输出单元，其特征为：所述的输出单元包括ET帧缓冲区、PCF帧缓冲区、输出调度管理单元、MAC缓冲区和MAC。ET缓冲区存放来自ET Crossbar的数据帧，PCF缓冲区存放来自时钟同步单元的数据帧，输出调度管理单元负责对ET输出请求、PCF输出请求和TT输出请求进行仲裁，决定当前调度策略，将数据帧调度至MAC缓冲区，MAC缓冲区用来实现调度逻辑和MAC之间的数据同步，而MAC实现TTE协议链路层功能。
所述的输出调度管理单元优先调度TT帧；在没有TT帧调度时，检测TT预留标识：如果有TT预留标识，则回到初始状态；如果没有TT预留标识，优先调度ET帧，最后调度PCF帧。
TT预留标识的产生过程具体如下：
a.在输入单元，检测时钟同步单元产生的整合时钟信息，并和TT发送配置时间进行比较，如果整合时钟早于发送配置时间一个最大帧时间，则输入端发送一个TT帧预留标识，该标识持续保持一个最大帧时间；
b.在输出单元，该输出单元接收除本端口之外的其他所有输入端TT帧预留标识，并对所有输入进行或操作，产生一个最终的输出端TT帧预留标识，送往输出调度管理单元。
本发明的有益效果：满足了TTE交换机对多种通信方式输出调度的支持。同时实时性强：优先完成TT帧的调度，并且在TT帧到来之前停止其他输入调度，保证TT帧能够快速调度输出，确保TT帧的低延迟特性；功能强大：支持支持PCF、TT、ET(包括RC和BE)不同消息的转发调度；灵活性强：将调度和MAC时钟域隔离，可以根据需求动态更改工作频率，灵活配置。
附图说明
图1为输出单元整体方案示意图；
图2为输出调度管理单元工作流程示意图；
图3为TT预留标识产生过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本技术方案做进一步详细说明。
1、整体方案
TTE交换机输出单元整体方案见图1，其主要由ET帧缓冲区、PCF帧缓冲区、输出调度管理单元、MAC缓冲区和MAC组成。其中：
ET缓冲区存放来自ET Crossbar的数据帧，ET缓冲区最多可以缓冲一个最大的ET帧(1518B)。当ET缓冲区非空时，发出ET输出请求。PCF缓冲区存放来自时钟同步单元的数据帧，PCF缓冲区最多可以缓冲1个PCF帧(64B)，当PCF缓冲区非空时，发出PCF调度请求。当输出调度管理没有调度冲突时，ET缓冲区和PCF缓冲区只需要缓冲几个字节即可，不需缓冲一个完整的帧，只有在调度冲突时，ET缓冲区和PCF缓冲区才需要缓冲一个完整的帧。
输出调度管理单元负责对ET输出请求、PCF输出请求和TT输出请求进行仲裁，决定当前调度策略，将数据帧调度至MAC缓冲区。在TTE网络中，TT消息具有高实时和低延迟的特性，因此当有TT帧需要调度时，要优先调度TT帧，当没有TT帧时，需要根据输入端的情况计算时间，产生TT预留标识，在TT预留时间内，不调度ET和PCF帧，保证TT帧到来时，输出调度状态机空闲，能够及时调度TT帧。当没有TT帧调度并且TT预留标识无效时，优先调度ET帧。
MAC缓冲区用来实现调度逻辑和MAC之间的数据同步，将调度和MAC时钟域隔离，可以根据需求动态更改工作频率，灵活配置。而MAC实现TTE协议链路层功能。
2、输出调度管理单元工作流程
作为TTE交换机输出单元的核心，输出调度管理单元的工作方法见图2，工作方法如下：
a.输出调度管理单元初始状态为空闲状态，在空闲状态，首先进行TT输出请求检测，如果检测到TT输出请求，将TT帧调度至MAC缓冲区，通过MAC发送，发送完成后回到空闲状态；否则进行TT预留标识检测；
b.如果检测到TT预留标识，则直接回到空闲状态；否则继续进行ET输出请求检测；
c.如果检测到ET输出请求，则将ET帧调度至MAC缓冲区，通过MAC发送，发送完成后回到空闲状态；否则进行PCF输出请求检测；
d.如果检测到PCF输出请求，则将PCF帧调度至MAC缓冲区，通过MAC发送，发送完成后回到空闲状态；否则直接回到空闲状态。
3、TT预留标识
在TTE输出单元中，存在多种业务流的调度，特别是TT和ET帧对于网络链路的争用，在传统交换机输出单元设计中，一般采用抢占或者优先级的方法。
对于抢占方法，ET帧发送之前做一个备份。当ET帧正在发送的过程中开始TT传输时，则将ET打断，直接开始TT传输。当TT帧发送结束后，重新发送ET帧的备份帧。抢占式调度对于FC-2层有要求，必须允许帧的打断，并且需要实现ET帧的备份。对于优先级方法，按照TT高于ET的优先级进行调度，但是并不进行抢占，当ET帧传输时不被TT帧打断，TT帧延时后继续发送。优先级调度对TT帧传输时间会有比较大的抖动，并且对于通信规划造成很大的负担。
本输出单元在解决多种业务冲突时，创新的使用最大预留方法解决TT帧和ET的调度冲突。这种方法要求TT发送时间点之前，预留一个最大帧长的时间段，产生一个TT预留标识，在该时间内不进行PCF和ET帧调度，以保证TT帧到来时不需要等待能够直接进入调度，来确保TT帧的实时性和低延迟性。
TT预留标识的产生过程见图3，具体如下：
a.在输入单元，检测时钟同步单元产生的整合时钟信息，并和TT发送配置时间进行比较，如果整合时钟早于发送配置时间一个最大帧时间(发送速率为1Gbps时，最大帧时间约为15us)，则输入端发送一个TT帧预留标识，该标识持续保持一个最大帧时间；
b.在输出单元，该输出单元接收除本端口之外的其他所有输入端TT帧预留标识，并对所有输入进行或操作，产生一个最终的输出端TT帧预留标识，送往输出调度管理单元。由于TT发送时间是提前规定好的，因此不存在输入端TT帧预留标识同时有效的情况。

Claims (3)

1.一种基于TTE交换机的输出单元，其特征为：所述的输出单元包括ET帧缓冲区、PCF帧缓冲区、输出调度管理单元、MAC缓冲区和MAC；ET缓冲区存放来自ET Crossbar的数据帧，PCF缓冲区存放来自时钟同步单元的数据帧，输出调度管理单元负责对ET输出请求、PCF输出请求和TT输出请求进行仲裁，决定当前调度策略，将数据帧调度至MAC缓冲区，MAC缓冲区用来实现调度逻辑和MAC之间的数据同步，而MAC实现TTE协议链路层功能；
所述的输出调度管理单元优先调度TT帧；在没有TT帧调度时，检测TT预留标识：如果有TT预留标识，则回到初始状态；如果没有TT预留标识，优先调度ET帧，最后调度PCF帧；
所述输出单元在TT发送时间点之前，预留一个最大帧长的时间段，产生一个TT预留标识，在该时间内不进行PCF和ET帧调度，以保证TT帧到来时不需要等待能够直接进入调度，来确保TT帧的实时性和低延迟性。
2.如权利要求1所述的一种基于TTE交换机的输出单元，其特征为：TT预留标识的产生过程具体如下：
a.在输入单元，检测时钟同步单元产生的整合时钟信息，并和TT发送配置时间进行比较，如果整合时钟早于发送配置时间一个最大帧时间，则输入端发送一个TT帧预留标识，该标识持续保持一个最大帧时间；
b.在输出单元，该输出单元接收除本端口之外的其他所有输入端TT帧预留标识，并对所有输入进行或操作，产生一个最终的输出端TT帧预留标识，送往输出调度管理单元。
3.如权利要求1所述的一种基于TTE交换机的输出单元，其特征为作为TTE交换机输出单元的核心，输出调度管理单元的工作方法如下：
a.输出调度管理单元初始状态为空闲状态，在空闲状态，首先进行TT输出请求检测，如果检测到TT输出请求，将TT帧调度至MAC缓冲区，通过MAC发送，发送完成后回到空闲状态；否则进行TT预留标识检测；
b.如果检测到TT预留标识，则直接回到空闲状态；否则继续进行ET输出请求检测；
c.如果检测到ET输出请求，则将ET帧调度至MAC缓冲区，通过MAC发送，发送完成后回到空闲状态；否则进行PCF输出请求检测；
d.如果检测到PCF输出请求，则将PCF帧调度至MAC缓冲区，通过MAC发送，发送完成后回到空闲状态；否则直接回到空闲状态。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109450817B (zh) * 2018-12-07 2023-04-07 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 时间触发以太网多业务消息发送的混合调度方法
CN110035022B (zh) * 2019-04-22 2021-04-23 中国航空无线电电子研究所 基于时间触发架构下的afdx交换方法及交换机
CN112787956B (zh) * 2021-01-30 2022-07-08 西安电子科技大学 一种队列管理中挤占处理方法、系统、存储介质及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255803A (zh) * 2011-07-06 2011-11-23 北京航空航天大学 一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法
CN105141552A (zh) * 2015-09-14 2015-12-09 中国航空无线电电子研究所 在fc交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法
CN105227497A (zh) * 2015-10-16 2016-01-06 北京航空航天大学 一种嵌入于时间触发以太网交换机的可变时间触发流量仲裁中心保卫系统
CN105245301A (zh) * 2015-10-16 2016-01-13 北京航空航天大学 一种基于时间触发的机载光网络仿真系统
CN105553613A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种分区间时间触发通信的数据完整性检测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4376862B2 (ja) * 2005-12-20 2009-12-02 富士通テン株式会社 通信メッセージ変換装置及び通信メッセージ変換方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255803A (zh) * 2011-07-06 2011-11-23 北京航空航天大学 一种适用于时间触发交换式网络的周期调度时刻表构建方法
CN105141552A (zh) * 2015-09-14 2015-12-09 中国航空无线电电子研究所 在fc交换机中支持时间触发机制的数据调度传输方法
CN105227497A (zh) * 2015-10-16 2016-01-06 北京航空航天大学 一种嵌入于时间触发以太网交换机的可变时间触发流量仲裁中心保卫系统
CN105245301A (zh) * 2015-10-16 2016-01-13 北京航空航天大学 一种基于时间触发的机载光网络仿真系统
CN105553613A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种分区间时间触发通信的数据完整性检测方法

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