CN110545206B - 一种时间触发网络中调度表生成的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本说明书公开一种时间触发网络中调度表生成的方法、装置及系统，该方法适于在时间触发网络中控制器上执行，包括：通过简单网络管理协议读取链路层发现协议的数据，解析该数据，获取网络中的网络拓扑和设备信息；通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的数据流信息；根据网络拓扑、设备信息及数据流信息，对每条数据流的传输路径进行规划，并计算路径延迟，生成满足调度生成程序输入的格式化数据；调用调度生成程序对所述格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经设备的调度文件，对不同设备的调度文件进行压缩并存储至TFTP服务器；通过简单网络管理协议将TFTP服务器的IP地址和调度表文件压缩包的存储路径发给网络中的设备。

Description

一种时间触发网络中调度表生成的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及工业时间触发网络技术领域，具体而言，涉及一种时间触发网络中调度表生成的方法、装置及系统。

背景技术

随着工业信息化、智能化的发展，工业系统中的通信需求快速增长。传统工业网络已无法满足未来工业网络对实时通信的要求，业界开始向实时网络技术进行迁移。时间触发网络是实时网络技术的代表，整个时间触发网络按照预先定义的调度周期性地运作，设备对报文的收发时刻也是由调度定义。时间触发网络实现的实时交换网络因其高确定性在工业界得到了广泛应用。

在时间触发的实时网络中，网络运行所遵循的调度有着重要的地位。调度定义了报文在一条链路上的发送时刻。因此，调度的正确生成和下载是时间触发网络的关键。当前时间触发网络中缺少具有调度生成和下载功能的配置管理工具，因此研究一种面向时间触发网络的配置管理工具具有重要意义。

发明内容

本说明书提供一种时间触发网络中调度表生成的方法、装置及系统，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

为达到上述目的，本说明书提供了一种时间触发网络中调度表生成的方法，适于在时间触发网络中控制器上执行，包括：建立初始为空的IP扫描队列和初始为空的已发现的IP地址访问集合；选取局域网内任意一个有效IP地址，将所选的IP地址添加进IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当所述IP扫描队列不为空时，采取宽度优先搜索的策略进行扫描，则循环以下过程：从队列中的第一个IP地址开始，依次将每个IP地址出队，获取该地址对应设备的SNMP对象标识符OID，解析邻居设备的IP地址，将该邻居设备IP地址与已发现的IP地址访问集合中的IP地址逐一对比，若该邻居设备IP地址不在已发现的IP地址访问集合中，则将该邻居设备IP地址加入IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当IP扫描队列为空时，进行拓扑恢复，遍历已发现的IP地址访问集合中的IP地址，对每一个IP地址，获取IP地址的对象标识符OID的名称、编号及描述信息，分别获取邻居IP表、Mac表、端口对应表，建立设备邻居连接表，并将设备添加进设备列表中；通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息，所述实时数据流信息包括流ID、源终端、目的终端、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID；根据邻居连接表、设备列表以及实时数据流信息，对每条数据流的传输路径按照最短路径优先的原则进行规划，并计算路径延迟，生成满足调度生成程序输入的格式化数据；调用调度生成程序对所述格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经设备的调度文件，对不同设备的调度文件分别进行打包压缩并存储至TFTP服务器，每个所述调度文件存储有对应流经设备的每一个端口的数据流的发送时刻和接收时刻的调度表，所述TFTP服务器在控制器上实现，调度表的命名与设备列表中的交换机的ID一致，以使得网络中的交换机按照对应的调度表进行基于时间触发的数据流转发；通过简单网络管理协议SNMP将TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径下发给网络中对应的设备，以使得网络中的每个设备根据TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径获取对应的调度文件。

可选地，所述通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息步骤包括：依据通过解析链路层数据得到的网络拓扑和设备信息，绘制出包含网络拓扑和设备信息的网络拓扑结构图，并通过可视化用户界面呈现给用户，以使得用户根据可视化界面的网络拓扑结构图通过选择的方式添加每条实时数据流对应的源终端和目的终端的网络设备，并且通过可视化用户界面接收用户添加的每条数据流的属性信息，包括流ID、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。

为达到上述目的，本说明书提供了一种时间触发网络中调度表生成的装置，包括：快速拓扑发现模块，被配置为建立初始为空的IP扫描队列和初始为空的已发现的IP地址访问集合；选取局域网内任意一个有效IP地址，将所选的IP地址添加进IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当所述IP扫描队列不为空时，采取宽度优先搜索的策略进行扫描，则循环以下过程：从队列中的第一个IP地址开始，依次将每个IP地址出队，获取该地址对应设备的SNMP对象标识符OID，解析邻居设备的IP地址，将该邻居设备IP地址与已发现的IP地址访问集合中的IP地址逐一对比，若该邻居设备IP地址不在已发现的IP地址访问集合中，则将该邻居设备IP地址加入IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当IP扫描队列为空时，进行拓扑恢复，遍历已发现的IP地址访问集合中的IP地址，对每一个IP地址，获取IP地址的对象标识符OID的名称、编号及描述信息，分别获取邻居IP表、Mac表、端口对应表，建立设备邻居连接表，并将设备添加进设备列表中；需求添加模块，被配置为通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息，所述实时数据流信息包括流ID、源终端、目的终端、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID；调度预处理模块，被配置为根据邻居连接表、设备列表以及实时数据流信息，对每条数据流的传输路径按照最短路径优先的原则进行规划，并计算路径延迟，生成满足调度生成程序输入的格式化数据；调度生成模块，被配置为调用调度生成程序对所述格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经设备的调度文件，对不同设备的调度文件分别进行打包压缩并存储至TFTP服务器，每个所述调度文件存储有对应流经设备的每一个端口的数据流的发送时刻和接收时刻的调度表，所述TFTP服务器由控制器实现，调度表的命名与设备列表中的交换机的ID一致，以使得网络中的交换机按照对应的调度表进行基于时间触发的数据流转发；调度部署模块，被配置为通过简单网络管理协议SNMP将TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径下发给网络中对应的设备，以使得网络中的每个设备根据TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径获取对应的调度文件。

可选地，所述需求添加模块，包括：拓扑可视化单元，被配置为依据通过解析链路层数据得到的网络拓扑和设备信息，绘制出包含网络拓扑和设备信息的网络拓扑结构图，并通过可视化用户界面呈现给用户，以使得用户根据可视化界面的网络拓扑结构图通过选择的方式添加每条实时数据流对应的源终端和目的终端的网络设备；数据流信息接收单元，被配置为通过可视化用户界面接收用户添加的每条数据流的属性信息，所述属性信息包括流ID、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。

为达到上述目的，本说明书还提供了一种时间触发网络系统，包括所述的时间触发网络中调度表生成的装置、至少一个TFTP服务器以及至少一个交换机。

可选地，所述TFTP服务器，包括：下载请求接收模块，被配置为接收网络中对应的设备发送的调度文件压缩包的下载请求；文件传输模块，被配置为在接收到所述下载请求后，通过TFTP协议向所述设备发送相应的调度文件压缩包；传输确认模块，被配置为在收到所述设备发送的调度文件压缩包接收完毕的消息后，向控制器发送所述设备的接收完毕消息，以使得控制器根据所述接收完毕消息获得所述设备的调度表更新情况。

可选地，所述交换机，包括：下载请求模块，被配置为在收到控制器发来的TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径后，向TFTP服务器发送对应调度文件压缩包的下载请求；接收解压模块，被配置为接收TFTP服务器发来的调度文件压缩包，解压所述调度文件压缩包，并按照解压后的调度表进行配置更新；接收确认模块，被配置为在配置更新完成后，向TFTP服务器发送接收调度文件压缩包完毕的消息。

可选地，每个所述装置对应的TFTP服务器在该装置的上位机上实现。

本说明书实施例的有益效果如下：

本说明书实施例中，时间触发网络中的控制器，通过简单网络管理协议获取链路层数据，通过解析链路层数据获取全网的网络拓扑和设备信息，根据网络拓扑和设备信息绘制出可视化的网络拓扑结构图，将网络拓扑结构图通过可视化用户界面展示给用户并且接收用户通过可视化用户界面添加的实时传输需求的数据流信息，根据网络拓扑、设备信息和数据流信息对每条数据流的传输路径按照最短路径优先原则进行规划，并计算出路径的传输延迟，综合以上所有信息生成满足调度生成程序输入的格式化数据。将该格式化数据作为输入，调用调度表生成程序对格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经设备的调度文件，对不同设备的调度文件进行压缩并存储在TFTP服务器中，将TFTP服务器的IP和对应设备的调度文件压缩包的存储路径发送给对应设备。对应设备向TFTP服务器发出调度文件压缩包下载请求来获取相应的调度文件，TFTP服务器通过简单文件传输协议将调度表压缩文件下发给对应设备，实现对应设备中的调度表配置更新。本实施例中，根据网络拓扑、设备信息、以及包含有向路由信息的数据流信息生成了满足时间触发网络中实时传输需求的每个网络设备的调度文件，并且通过简单网络传输协议下载到网络设备中，达到了按照实时传输需求为时间触发网络中每个设备生成对应的调度表并下载调度表的目的，为时间触发网络的实时调度提供了调度依据，保证了时间触发网络中调度表的正确生成和下载，从而使得网络中的交换机能够按照所配置的调度表基于时间触发来接收和发送报文。

本说明书实施例的创新点包括：

1、本说明书实施例中，时间触发网络中的控制器，通过简单网络管理协议获取链路层数据，通过解析链路层数据获取全网的网络拓扑和设备信息，根据网络拓扑和设备信息绘制出可视化的网络拓扑结构图，将网络拓扑结构图通过可视化用户界面展示给用户并且接收用户通过可视化用户界面添加的实时传输需求的数据流信息，根据网络拓扑、设备信息和数据流信息对每条数据流的传输路径按照最短路径优先原则进行规划，并计算出路径的传输延迟，综合以上所有信息生成满足调度生成程序输入的格式化数据。将该格式化数据作为输入，调用调度表生成程序对格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经设备的调度文件，对不同设备的调度文件进行压缩并存储在TFTP服务器中，将TFTP服务器的IP和对应设备的调度文件压缩包的存储路径发送给对应设备。对应设备向TFTP服务器发出调度文件压缩包下载请求来获取相应的调度文件，TFTP服务器通过简单文件传输协议将调度表压缩文件下发给对应设备，实现对应设备中的调度表配置更新。本实施例中，根据网络拓扑、设备信息、以及包含有向路由信息的数据流信息生成了满足时间触发网络中实时传输需求的每个网络设备的调度文件，并且通过简单网络传输协议下载到网络设备中，达到了按照实时传输需求为时间触发网络中每个设备生成对应的调度表并下载调度表的目的，为时间触发网络的实时调度提供了调度依据，保证了时间触发网络中调度表的正确生成和下载，从而使得网络中的交换机能够按照所配置的调度表基于时间触发来接收和发送报文，是本说明书实施例的创新点之一。

2、本实施例中，通过简单网络管理协议SNMP读取链路层发现协议的数据来对网络中的设备进行扫描，建立IP地址扫描队列和已发现IP地址访问集合，按照宽度优先的策略，从一个任意有效IP地址开始，将该IP地址添加进IP地址扫描队列和已发现IP地址访问集合中，将IP地址扫描队列中第一个IP地址出队，通过SNMP读取该IP地址的链路层数据，解析出该IP地址的邻居的IP地址。若该邻居的IP地址不在已发现IP地址访问集合中，则将邻居IP地址添加进IP地址扫描队列和已发现IP地址访问集合中。接着IP地址扫描队列中下一个IP地址出队，直至IP地址扫描队列为空，扫描结束，获得全网设备的IP地址。根据已发现IP地址访问集合中的IP地址，通过SNMP获取每一个IP地址的邻居IP地址表、MAC表、端口信息表，建立邻居设备连接表和设备列表，从而获得全网的网络拓扑和设备信息。通过SNMP读取链路层信息，采取宽度优先的策略先扫描得到全网设备的IP地址，从初始选取的IP地址对应的设备开始，由近及远地扫描该设备周围的邻居设备，实现了高效地搜索网络中的所有设备的IP地址，进而解析出每个IP地址的邻居设备信息，建立邻居设备连接表和设备列表，完成了对网络中设备及其之间的连接关系的快速发现，为调度计算提供作为基础信息的网络拓扑和设备信息，是本说明书实施例的创新点之一。

3、本说明书实施例中，根据通过扫描网络中的设备得到的网络拓扑和设备信息，绘制出可视化的网络拓扑结构图，将该网络拓扑结构图通过可视化用户界面呈现给用户，并且通过该可视化用户界面接收用户添加的每条数据流信息。通过可视化用户界面，使得用户可以直观地了解网络中的设备及其连接关系并快捷地添加满足实时传输需求的数据流信息，完成了用户与网络系统之间的信息交互，降低了用户添加信息的操作难度，提升了用户的使用体验，是本说明书实施例的创新点之一。

4、本书明书实施例中，控制器将生成的调度表压缩包存储至TFTP服务器，并将TFTP服务器的IP地址和网络中对应的调度表压缩包的存储路径发送给交换机，网络中交换机向TFTP服务器发出对应调度文件压缩包的下载请求，TFTP服务器收到该下载请求，通过简单文件传输协议TFTP将所请求的调度文件压缩包下载到该交换机中，该交换机解压对应调度文件压缩包，按照解压得到的调度表更新调度表配置，并且向TFTP服务器返回接收完毕的消息。网络中的交换机接收到TFTP服务器的IP地址和对应于该交换机的调度文件存储路径后，向TFTP服务器发送该交换机对应的调度文件的下载请求。相比于将调度文件压缩包进行广播发送给网络中交换机的方式，交换机主动请求下载方式节约了网络资源，提高了下载效率。通过TFTP服务器将调度文件准确下载到交换机中，并且能够根据返回的接收完毕消息判断调度表更新的情况，实现了按照实时传输需求为时间触发网络生成调度表并准确下载到对应交换机中的一体化管理功能。以上是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例中调度表生成方法在控制器上执行的流程图；

图2为本说明书实施例中调度表生成装置总体架构示意图；

图3为本说明书实施例中时间触发网络系统的示意图；

图4为本说明书实施例中TFTP文件传输原理图。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在时间触发的实时网络中，网络运行所遵循的调度有着重要的地位。调度定义了报文在一条链路上的发送时刻。因此，调度的正确生成和下载是时间触发网络的关键。当前时间触发网络中缺少具有调度生成和下载功能的配置管理工具，因此研究一种面向时间触发网络的配置管理工具具有重要意义。

本说明书实施例公开了一种时间触发网络中调度表生成的方法、装置及系统。以下分别进行详细说明。

图1为本说明书,实施例中调度表生成方法在控制器上执行的流程图。如图1所示，根据本说明书实施例的时间触发网络中调度表生成方法包括：

S110：通过简单网络管理协议SNMP读取链路层发现协议LLDP的数据，解析所读取的数据，获取网络中的网络拓扑和设备信息，所述网络拓扑是指各设备之间通过端口进行的物理连接，所述设备信息包括网络所有设备的IP地址、MAC地址、设备编号、设备名称、端口号、端口状态信息。通过简单网络管理协议获取链路层信息，解析该信息得到网络中的网络拓扑和设备信息，网络拓扑和设备信息为用户添加实时数据流信息提供设备选项，为数据流路径规划和调度计算提供依据，获取网络拓扑和设备信息是调度表生成计算的基础。

在一个具体实施例中，所述通过简单网络管理协议SNMP读取链路层发现协议LLDP的数据，解析所读取的数据，获取网络中的网络拓扑和设备信息步骤包括：建立初始为空的IP扫描队列和初始为空的已发现的IP地址访问集合；选取局域网内任意一个有效IP地址，将所选的IP地址添加进IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当所述IP扫描队列不为空时，采取宽度优先搜索的策略进行扫描，则循环以下过程：从队列中的第一个IP地址开始，依次将每个IP地址出队，获取该地址对应设备的SNMP对象标识符OID，解析邻居设备的IP地址，将该邻居设备IP地址与已发现的IP地址访问集合中的IP地址逐一对比，若该邻居设备IP地址不在已发现的IP地址访问集合中，则将该邻居设备IP地址加入IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当IP扫描队列为空时，进行拓扑恢复，遍历已发现的IP地址访问集合中的IP地址，对每一个IP地址，获取IP地址的对象标识符OID的名称、编号及描述信息，分别获取邻居IP表、Mac表、端口对应表，建立设备邻居连接表，并将设备添加进设备列表中。通过建立IP地址扫描队列和已发现IP地址访问集合，采取宽度优先搜索的策略，先获取网络中所有设备的IP地址，进而通过SNMP读取链路层数据解析每个设备的邻居设备信息，以此建立网络拓扑和设备列表，实现了对网络中设备的快速发现，采用宽度优先搜索的策略提高了建立网络拓扑的效率，为调度表生成提供基础信息。

根据对已发现的每一个IP地址，获取IP地址的对象标识符OID的名称、编号及描述信息，进而获取该设备的邻居IP表、Mac表、端口对应表，其中对象标识符OID的名称、编号及描述信息与邻居IP、MAC、端口信息的对应关系如表1。

表1用于拓扑发现的对象标识符OID及描述信息

表1为本说明书实施例中用于拓扑发现的对象标识符OID及描述信息。如表1所示，用于拓扑发现的对象标识符OID由若干整数组合而成，其中名称为lldpRemManAddrOID的字段用于解析邻居IP，名称为lldpRemChassisId的字段用于解析邻居MAC，名称为lldpRemPortId的字段用于解析邻居Port。本实施例说明了一个设备的对象标识符OID与该设备的邻居设备信息的对应关系，达到了依据已知设备信息获取其邻居设备信息的目的。

S120：通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息，所述实时数据流信息包括流ID、源终端、目的终端、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。用户依据实时传输需求和网络拓扑以及设备信息，通过可视化用户界面添加数据流信息，所添加的数据流信息作为调度表生成程序的需求，在调度生成程序中调度引擎自动读取该需求继而进行调度计算。可视化用户界面实现了高效便捷地人机交互，便于用户进行添加实时数据流信息的操作。

在一个具体实施例中，所述通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息步骤包括：依据通过解析链路层数据得到的网络拓扑和设备信息，绘制出包含网络拓扑和设备信息的网络拓扑结构图，并通过可视化用户界面呈现给用户，以使得用户根据可视化界面的网络拓扑结构图通过选择的方式添加每条实时数据流对应的源终端和目的终端的网络设备，并且通过可视化用户界面接收用户添加的每条数据流的属性信息，包括流ID、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。将网络拓扑结构图通过可视化用户界面直观形象地呈现给用户，便于用户快速掌握网络中存在的可用设备以及设备之间的连接关系，通过可视化用户界面接收用户添加的数据流信息，使得用户可以在可视化界面上快捷方便地选择和键入所要添加的数据流信息，给人机交互过程带来便利，降低了用户的操作难度并提升了用户的使用体验。

S130：根据网络拓扑、设备信息以及实时数据流信息，对每条数据流的传输路径按照最短路径优先的原则进行规划，并计算路径延迟，生成满足调度生成程序输入的格式化数据。依据网络拓扑、设备信息、实时数据流信息、路径规划、路径延迟信息，生成的格式化数据满足调度生成程序的输入数据格式，便于直接调用调度生成程序对格式化数据进行调度生成运算处理，从而得到网络中每个设备的调度文件。

S140：调用调度生成程序对所述格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经设备的调度文件，对不同设备的调度文件分别进行打包压缩并存储至TFTP服务器，每个所述调度文件存储有对应流经设备的每一个端口的数据流的发送时刻和接收时刻的调度表，所述TFTP服务器在控制器上实现。调用调度生成程序对格式化数据进行处理，生成网络中每个交换机对应的调度表，调度表的命名与网络拓扑描述中的交换机的ID一致，以使得网络中的交换机可以按照对应的调度表进行基于时间触发的数据流转发。对相应调度文件进行打包压缩以简化调度表下发流程并加快调度文件下发速度，将压缩后的调度文件存储到TFTP服务器中，便于交换机端TFTP客户端下载对应调度文件。

S150：通过简单网络管理协议SNMP将TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径下发给网络中对应的设备，以使得网络中的每个设备根据TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径获取对应的调度文件。将TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径通过简单网络管理协议SNMP下发给网络中对应的设备，使得网络中的交换机接收到TFTP服务器的IP地址和对应于该交换机的调度文件存储路径后，向TFTP服务器请求下载该交换机的调度文件。相比于将调度文件压缩包进行广播发送给网络中交换机的方式，交换机主动请求下载方式节约了网络资源，提高了下载效率。通过TFTP服务器达到了将调度文件利用TFTP协议准确下载到交换机的目的，实现了为时间触发网络生成调度表并准确下载到对应设备中的一体化管理功能。

本实施例中，采用简单网络管理协议对网络中的设备进行拓扑发现，通过可视化用户界面接收用户添加的实时数据流信息，根据网络拓扑、设备信息以及数据流信息进行路径规划和路径延迟计算，生成满足调度生成程序输入的格式化数据，调用调度生成程序生成网络中每个数据流路径上的设备的调度表，将调度表进行压缩并存储到TFTP服务器中，通过TFTP协议将调度文件下载到交换机中，实现对时间触发网络中调度表生成和下载的统一管理，使得时间触发网络中的交换机按照所配置的调度表基于时间触发来接收和发送报文。

根据本说明书实施例的调度表生成方法，可以得到一种时间触发网络中调度表生成装置，该装置能够生成时间触发网络中每个设备对应的调度表，并将对应的调度表下载到对应的设备中。

图2为本说明书实施例中调度表生成装置总体架构示意图。如图2所示，根据说明书实施例的时间触发网络中调度表生成装置200，包括：

快速拓扑发现模块202，被配置为通过简单网络管理协议SNMP读取链路层发现协议LLDP的数据，解析所读取的数据，获取网络中的网络拓扑和设备信息，所述网络拓扑是指各设备之间通过端口进行的物理连接，所述设备信息包括网络所有设备的IP地址、MAC地址、设备编号、设备名称、端口号、端口状态信息。

需求添加模块204，被配置为通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息，所述实时数据流信息包括流ID、源终端、目的终端、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。

调度预处理模块206，被配置为根据网络拓扑、设备信息以及实时数据流信息，对每条数据流的传输路径按照最短路径优先的原则进行规划，并计算路径延迟，生成满足调度生成程序输入的格式化数据。

调度生成模块208，被配置为调用调度生成程序对所述格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经设备的调度文件，对不同设备的调度文件分别进行打包压缩并存储至TFTP服务器，每个所述调度文件存储有对应流经设备的每一个端口的数据流的发送时刻和接收时刻的调度表，所述TFTP服务器由控制器实现。

调度部署模块210，被配置为通过简单网络管理协议SNMP将TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径下发给网络中对应的设备，以使得网络中的每个设备根据TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径获取对应的调度文件。

如图2所示，快速拓扑发现模块202通过简单网络管理协议SNMP获取时间触发以太网中的拓扑信息和设备信息；调度生成模块208通过调用调度生成程序实现对格式化数据的处理，生成与网络设备相对应并满足实时传输需求的调度文件；调度部署模块210通过简单网络传输协议TFTP将生成的调度文件传输给时间触发以太网中的设备。

在一个具体实施例中，所述快速拓扑发现模块202包括：

队列集合创建单元，被配置为建立初始为空的IP扫描队列和初始为空的已发现的IP地址访问集合；

初始IP选取单元，被配置为选取局域网内任意一个有效IP地址，将所选的IP地址添加进IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；

设备发现单元，被配置为当所述IP扫描队列不为空时，采取宽度优先搜索的策略进行扫描，则循环以下过程：从队列中的第一个IP地址开始，依次将每个IP地址出队，获取该地址对应设备的SNMP对象标识符OID，解析邻居设备的IP地址，将该邻居设备IP地址与已发现的IP地址访问集合中的IP地址逐一对比，若该邻居设备IP地址不在已发现的IP地址访问集合中，则将该邻居设备IP地址加入IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；

拓扑生成单元，被配置为当IP扫描队列为空时，进行拓扑恢复，遍历已发现的IP地址访问集合中的IP地址，对每一个IP地址，获取IP地址的对象标识符OID的名称、编号及描述信息，分别获取邻居IP表、Mac表、端口对应表，建立设备邻居连接表，并将设备添加进设备列表中。

在一个具体实施例中，所述需求添加模块204包括：

拓扑可视化单元，被配置为依据通过解析链路层数据得到的网络拓扑和设备信息，绘制出包含网络拓扑和设备信息的网络拓扑结构图，并通过可视化用户界面呈现给用户，以使得用户根据可视化界面的网络拓扑结构图通过选择的方式添加每条实时数据流对应的源终端和目的终端的网络设备；

数据流信息接收单元，被配置为通过可视化用户界面接收用户添加的每条数据流的属性信息，所述属性信息包括流ID、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。

本实施例中，在时间触发网络中的调度表生成装置中，快速拓扑发现模块基于简单网络管理协议进行网络拓扑信息获取；需求添加模块通过可视化用户界面接收用户根据网络拓扑及实时数据需求添加的数据流信息；调度预处理模块生成核心调度层需要的数据格式，作为调度生成程序的输入；调度生成模块调用调度生成程序的接口，计算实时调度，输出调度文件；调度部署模块基于简单文件传输协议，将调度文件部署到每一台交换机中，使交换机更新相应配置。该装置实现了对时间触发网络中调度表生成和下载的统一管理，在调度生成和配置下载方面具有明显优势，可应用于当前的时间触发网络中。

图3为本说明书实施例中时间触发网络系统的示意图。如图3所示，作为对本说明书实施例中调度表生成方法的一种实现，本发明实施例的时间触发网络系统300，包括：所述的时间触发网络中调度表生成的装置302、至少一个TFTP服务器304、至少一个交换机306。

在一个具体实施例中，所述TFTP服务器，包括：下载请求接收模块，被配置为接收网络中对应的设备发送的调度文件压缩包的下载请求；文件传输模块，被配置为在接收到所述下载请求后，通过TFTP协议向所述设备发送相应的调度文件压缩包；传输确认模块，被配置为在收到所述设备发送的调度文件压缩包接收完毕的消息后，向控制器发送所述设备的接收完毕消息，以使得控制器根据所述接收完毕消息获得所述设备的调度表更新情况。TFTP服务器接收交换机TFTP客户端发送的调度表压缩包下载请求，将调度表压缩文件通过TFTP协议传输到交换机中，确保了交换机下载到正确的调度文件以更新交换机中的调度配置，保证了调度表准确下载到对应交换机中。

在一个具体实施例中，所述交换机，包括：下载请求模块，被配置为在收到控制器发来的TFTP服务器的IP地址和相应的调度表文件压缩包的存储路径后，向TFTP服务器发送对应调度文件压缩包的下载请求；接收解压模块，被配置为接收TFTP服务器发来的调度文件压缩包，解压所述调度文件压缩包，并按照解压后的调度表进行配置更新；接收确认模块，被配置为在配置更新完成后，向TFTP服务器发送接收调度文件压缩包完毕的消息。网络中的交换机收到控制器发送的TFTP服务器的IP地址和对应的调度表文件压缩包的存储路径后，向该TFTP服务器发送调度文件下载请求，接收来自TFTP服务器的压缩包，文件接收完毕进行解压，按照解压得到的调度表进行配置更新，配置完毕向TFTP服务器发送文件接收完毕的消息，从而交换机能够按照调度表中的时刻进行报文的转发。

图4为本说明书实施例中TFTP文件传输原理图。如图4所示，交换机端TFTP服务器先得到服务器IP以及调度表文件路径，并发送请求文件传输的消息，TFTP服务器收到请求，向交换机传输对应文件，交换机接收、解压并配置调度表完毕后，向TFTP服务器返回文件接收完毕消息。该传输机制保证了网络中的交换机能准确获得属于该设备的调度表文件，交换机主动请求下载调度文件的方式提高了调度文件下载的效率，避免了无关文件的下载，节约了网络资源，提高了调度表配置更新的效率。

在一个具体实施例中，每个所述装置对应的TFTP服务器在该装置的上位机上实现。TFTP服务器在所述装置的上位机上实现，以便于实现上位机对调度表生成和下载的一体化管理。

本实施例中，时间触发网络系统中，所述装置生成了网络中数据流传输路径上每个交换机的调度表并将该调度表存储到对应的TFTP服务器中，将TFTP服务器的IP地址和相应的调度文件存储路径发送给网络中的对应交换机，网络中的交换机向TFTP服务器主动请求下载相应的调度文件，并根据接收到的调度文件更新交换机中的调度配置，并按照配置的调度表基于时间触发来接收和发送报文。从而实现了为时间触发网络中的设备生成满足实时传输需求的调度表，并准确下载到对应设备中。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种时间触发网络中调度表生成的方法，适于在时间触发网络中控制器上执行，其特征在于，包括：

建立初始为空的IP扫描队列和初始为空的已发现的IP地址访问集合；

选取局域网内任意一个有效IP地址，将所选的IP地址添加进IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；

当所述IP扫描队列不为空时，采取宽度优先搜索的策略进行扫描，则循环以下过程：

从队列中的第一个IP地址开始，依次将每个IP地址出队，获取该地址对应交换机的SNMP对象标识符OID，解析邻居交换机的IP地址，将该邻居交换机IP地址与已发现的IP地址访问集合中的IP地址逐一对比，若该邻居交换机IP地址不在已发现的IP地址访问集合中，则将该邻居交换机IP地址加入IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；

当IP扫描队列为空时，进行拓扑恢复，遍历已发现的IP地址访问集合中的IP地址，对每一个IP地址，获取IP地址的对象标识符OID的名称、编号及描述信息，分别获取邻居IP表、Mac表、端口对应表，建立邻居连接表，并将每一IP地址对应的交换机添加进交换机列表中；

通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息，所述实时数据流信息包括流ID、源终端、目的终端、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID；

根据邻居连接表、交换机列表以及实时数据流信息，对每条数据流的传输路径按照最短路径优先的原则进行规划，并计算路径延迟，生成满足调度生成程序输入的格式化数据；

调用调度生成程序对所述格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经交换机的调度文件，对不同交换机的调度文件分别进行打包压缩并存储至TFTP服务器，每个所述调度文件存储有对应流经交换机的每一个端口的数据流的发送时刻和接收时刻的调度表，调度表的命名与交换机列表中的交换机的ID一致，以使得网络中的交换机按照对应的调度表进行基于时间触发的数据流转发；

通过简单网络管理协议SNMP将TFTP服务器的IP地址和相应的调度文件压缩包的存储路径下发给网络中对应的交换机，以使得网络中的每个交换机根据TFTP服务器的IP地址和相应的调度文件压缩包的存储路径获取对应的调度文件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息步骤包括：

依据得到的邻居连接表和交换机列表，绘制出包含网络中各交换机及其连接关系的网络拓扑结构图，并通过可视化用户界面呈现给用户，以使得用户根据可视化界面的网络拓扑结构图通过选择的方式添加每条实时数据流对应的源终端和目的终端的交换机，并且通过可视化用户界面接收用户添加的每条数据流的属性信息，包括流ID、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。

3.一种时间触发网络中调度表生成的装置，其特征在于，包括：

快速拓扑发现模块，被配置为建立初始为空的IP扫描队列和初始为空的已发现的IP地址访问集合；选取局域网内任意一个有效IP地址，将所选的IP地址添加进IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当所述IP扫描队列不为空时，采取宽度优先搜索的策略进行扫描，则循环以下过程：从队列中的第一个IP地址开始，依次将每个IP地址出队，获取该地址对应交换机的SNMP对象标识符OID，解析邻居交换机的IP地址，将该邻居交换机IP地址与已发现的IP地址访问集合中的IP地址逐一对比，若该邻居交换机IP地址不在已发现的IP地址访问集合中，则将该邻居交换机IP地址加入IP扫描队列和已发现的IP地址访问集合中；当IP扫描队列为空时，进行拓扑恢复，遍历已发现的IP地址访问集合中的IP地址，对每一个IP地址，获取IP地址的对象标识符OID的名称、编号及描述信息，分别获取邻居IP表、Mac表、端口对应表，建立邻居连接表，并将每一IP地址对应的交换机添加进交换机列表中；

需求添加模块，被配置为通过可视化用户界面接收用户根据实时传输需求添加的实时数据流信息，所述实时数据流信息包括流ID、源终端、目的终端、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID；

调度预处理模块，被配置为根据邻居连接表、交换机列表以及实时数据流信息，对每条数据流的传输路径按照最短路径优先的原则进行规划，并计算路径延迟，生成满足调度生成程序输入的格式化数据；

调度生成模块，被配置为调用调度生成程序对所述格式化数据进行运算处理，生成数据流传输路径上每个所流经交换机的调度文件，对不同交换机的调度文件分别进行打包压缩并存储至TFTP服务器，每个所述调度文件存储有对应流经交换机的每一个端口的数据流的发送时刻和接收时刻的调度表，调度表的命名与交换机列表中的交换机的ID一致，以使得网络中的交换机按照对应的调度表进行基于时间触发的数据流转发；

调度部署模块，被配置为通过简单网络管理协议SNMP将TFTP服务器的IP地址和相应的调度文件压缩包的存储路径下发给网络中对应的交换机，以使得网络中的每个交换机根据TFTP服务器的IP地址和相应的调度文件压缩包的存储路径获取对应的调度文件。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述需求添加模块包括：

拓扑可视化单元，被配置为依据得到的邻居连接表和交换机列表，绘制出包含网络中各交换机及其连接关系的网络拓扑结构图，并通过可视化用户界面呈现给用户，以使得用户根据可视化界面的网络拓扑结构图通过选择的方式添加每条实时数据流对应的源终端和目的终端的交换机；

数据流信息接收单元，被配置为通过可视化用户界面接收用户添加的每条数据流的属性信息，所述属性信息包括流ID、发送周期、消息长度、消息延迟、传输抖动、流内部ID。

5.一种时间触发网络系统，其特征在于，包括权利要求3-4中任意一项所述的装置、至少一个TFTP服务器以及至少一个交换机。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述TFTP服务器，包括：

下载请求接收模块，被配置为接收网络中对应的交换机发送的调度文件压缩包的下载请求；

文件传输模块，被配置为在接收到所述下载请求后，通过TFTP协议向所述交换机发送相应的调度文件压缩包；

传输确认模块，被配置为在收到所述交换机发送的调度文件压缩包接收完毕的消息后，向权利要求3或4所述的时间触发网络中调度表生成的装置发送所述交换机的接收完毕消息，以使得所述装置根据所述接收完毕消息获得所述交换机的调度表更新情况。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述交换机，包括：

下载请求模块，被配置为在收到TFTP服务器的IP地址和相应的调度文件压缩包的存储路径后，向TFTP服务器发送对应调度文件压缩包的下载请求；

接收解压模块，被配置为接收TFTP服务器发来的调度文件压缩包，解压所述调度文件压缩包，并按照解压后的调度表进行配置更新；

接收确认模块，被配置为在配置更新完成后，向TFTP服务器发送接收调度文件压缩包完毕的消息。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，每个所述装置对应的TFTP服务器在该装置的上位机上实现。

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