CN114979032A - 一种tte交换终端及其数据发送方法、数据接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TTE交换终端及其数据发送方法、数据接收方法，该TTE交换终端对待发送数据\接收数据进行TTE网络协议适配、发送调度\接收接收，实现协议栈中介质层及以下的功能，从而将现有技术中仅能依靠尽力传输业务传输的报文根据业务特性封装为TTE网络传输的高可靠性业务数据；同时，TTE交换终端支持对整个网络内的多台端系统设备进行功能一致性检测以及业务传输测试，以达到检测被测端系统在真实网络拓扑环境下的功能可靠性的目的，通过在TTE交换终端内部实现故障激励注入，能够进行整个网络鲁棒性的检验。此外，将端系统功能模块与交换功能模块相结合极大地丰富了网络设备的功能，有利于使网络中继设备交换机为TTE网络提供更优质的网络服务。

Description

一种TTE交换终端及其数据发送方法、数据接收方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种TTE交换终端及其数据发送方法、数据接收方法。

背景技术

在TTE(Time-triggered Ethernet，时间触发以太网)中，TTE交换机是TTE网络系统的核心，负责网络数据的中继转发。TTE网络兼容时间触发技术与传统以太网技术，TTE交换机在该网络下可支持PCF(Protocol Control Frame，协议控制消息)、TT(Time-Triggered，时间触发业务)、RC(Rate Constrained，速率限制业务)和BE(Best Effort，尽力传输业务)多种类型协议业务的调度转发，依据不同的业务需求为不同类型的业务提供不同的业务服务质量。

TTE端系统是TTE网络的终端节点，负责网络数据的接收发送调度。TTE端系统在TTE网络下，同样需要支持PCF、TT、RC和尽力传输业务多种类型协议消息，支持符合ARINC653的通信端口(COM端口)与服务访问点端口(SAP端口)，可以实现端系统接口IP、UDP协议处理加速。

当前的TTE交换机仅作为网络传输的中继节点，对不同类型网络业务提供相应的网络服务保障，TTE端系统仅作为网络的终端节点，负责对数据业务的加速、收发。对于TTE网络的管理，往往通过上层应用来进行，比如：网络运行状态的获取，各个终端节点的网络业务的收发状态的获取，需要采用网络管理协议(例如SNMP)，通过管理端与代理端的管理报文交互，由管理端端系统发起对网络的管理配置，管理报文经交换机传输至网络的其他网络节点，完成对于网络中的端系统和交换机代理端进行管理。

同样的，当设备需要加载初始化配置，由TTE管理终端运行配置加载软件(例如615A)将包含配置调度表的配置表软件、帧格式转换文件发送至各个TTE端系统和TTE交换机。

因此，当要进行网络管理和初始化配置加载时，由于网络设备的局限性，交换机与上层应用交互的功能完全依靠尽力传输业务的交互，该过程需要依赖于尽力传输业务的可靠性传输，倘若网络的可靠性得不到保障，则会导致丢帧；并且，上层应用对于丢帧重传机制的可靠性并不能在使用过程中得到有效评估，因此无法保证网络管理和初始化配置的可靠性。

此外，相关技术中TTE网络的终端测试设备往往仅局限于测试单个端节点设备，无法实现对一个实际TTE交换网络中的多个端系统设备进行整体性的功能性测试，并且对于TTE网络整体的功能可靠性并不能得到充分的验证。

可见，相关技术中还存在以下问题：

(1)网络管理依赖于管理端与代理端的业务交互，存在尽力传输业务传输可靠性差的问题，并且管理端与代理端的尽力传输业务交互在TTE网络中时延较大；

(2)初始化配置加载的问题类似于(1)，同样存在尽力传输业务传输可靠性的问题；

(3)TTE网络的测试设备仅可支持单一设备的功能完备性，无法针对网络中存在多个端系统设备，且有实际业务针对网络拓扑进行业务传输级的测试；

(4)TTE网络缺少一种可以对网络功能可靠性的整体测试设备，可以对网络的可靠性进行验证的设备。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种TTE交换终端及其数据发送方法、数据接收方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种TTE交换终端，包括：端系统功能模块、配置模块和交换功能模块；其中，

所述配置模块用于解析上层配置应用下发的配置表，并对得到的配置表信息进行分发；

所述端系统功能模块用于对待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，在得到不同类型的业务数据后，根据所述配置表信息对所述不同类型的业务数据进行发送调度；或者，

所述端系统功能模块用于从自身的接收数据中提取帧信息，得到与所述接收数据对应的COM端口或SAP端口，并按照端口类型对COM端口数据或SAP端口数据进行调度及接收缓存管理；

其中，所述不同类型的业务数据包括：事件触发业务数据和时间触发业务数据，所述事件触发业务数据包括：速率限制业务数据和尽力传输业务数据；

所述交换功能模块用于依据所述配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口。

在本发明的一个实施例中，还包括PCIE总线；

所述端系统功能模块还用于通过所述PCIE总线从DMA缓存区读取所述待发送数据，或者通过所述PCIE总线将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据写入DMA缓存区。

第二方面，本发明还提供一种TTE交换终端的数据发送方法，应用于第一方面所述的TTE交换终端；

所述TTE交换终端的数据发送方法，包括：

通过PCIE总线读取待发送数据；

获取所述待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对所述COM端口数据或所述SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据；

根据所述配置表信息对所述不同类型的业务数据进行发送调度；其中，所述不同类型的业务数据包括：事件触发业务数据和时间触发业务数据，所述事件触发业务数据包括：速率限制业务数据和尽力传输业务数据；

依据所述配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口。

在本发明的一个实施例中，所述通过PCIE总线读取待发送数据的步骤之前，还包括：

接收上层配置应用下发的配置表；

解析所述配置表得到配置表信息后，对所述配置表信息进行分发。

在本发明的一个实施例中，所述依据所述配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口的步骤之前，还包括：

将所述不同类型的业务数据与自身物理端口接收的数据合流。

在本发明的一个实施例中，所述端系统功能模块包括发送队列管理单元；

所述获取所述待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对所述COM端口数据或所述SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据的步骤，包括：

获取待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据；

对所述COM端口数据进行COM端口号到虚链路VL号的映射，根据VL号查询所述配置表信息，获得与所述VL号对应的第一协议头部信息，并根据所述第一协议头部信息对所述COM端口数据进行帧封装后，将得到的不同类型的业务数据发送至所述发送队列管理单元。

在本发明的一个实施例中，所述端系统功能模块包括发送队列管理单元；

所述获取所述待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对所述COM端口数据或所述SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据的步骤，包括：

获取所述SAP端口数据的端口号的业务类型；若所述SAP端口数据的端口号的业务类型为时间触发业务或速率限制业务，则根据所述端口号查询所述配置表信息，得到第二协议头部信息，并根据所述第二协议头部信息替换所述SAP端口数据的源MAC地址，得到时间触发业务数据或速率限制业务；若所述SAP端口数据的端口号的业务类型为尽力传输业务，则不进行处理，得到尽力传输业务数据；将得到的不同类型的业务数据发送至所述发送队列管理单元。

在本发明的一个实施例中，所述配置表信息包括：时间触发业务调度表和速率限制业务调度表；

所述根据所述配置表信息对所述不同类型的业务数据进行发送调度的步骤，包括：

针对时间触发业务数据，查询所述时间触发业务调度表，根据查询结果将所述时间触发业务数据转发至目的输出端口；

针对速率限制业务数据，查询所述速率限制业务调度表，根据查询结果将所述速率限制业务数据转发至目的输出端口；

针对尽力传输业务数据，通过查找地址学习表的方式将所述尽力传输业务数据转发至目的输出端口。

第三方面，本发明提供一种TTE交换终端的数据接收方法，其特征在于，应用于第一方面所述的TTE交换终端；

所述TTE交换终端的数据接收方法，包括：

对物理端口的接收数据进行接收调度；

对所述接收数据中不同类型的业务数据进行转发调度；

将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据转发至端系统功能模块的逻辑端口；

提取目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据的帧信息，并根据所述帧信息，将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据按COM端口和SAP端口分别进行调度及接收缓存管理；

通过PCIE总线将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据写入DMA缓存区。

在本发明的一个实施例中，所述对所述接收数据中不同类型的业务数据进行转发调度的步骤，包括：

针对时间触发业务数据进行是否符合预期业务到达时间范围的判决；若符合，则对所述时间触发业务数据进行转发调度；反之，则丢弃所述时间触发业务数据；

针对速率限制业务数据进行是否符合带宽分配间隔BAG的判决；若符合，则对所述速率限制业务数据进行转发调度；反之，则丢弃所述速率限制业务数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种TTE交换终端及其数据发送方法、数据接收方法，该TTE交换终端对软件部分产生的待发送数据进行TTE网络协议适配、发送调度和接收，实现协议栈中介质层及以下的功能，从而将现有技术中仅能依靠尽力传输业务传输的报文根据业务特性封装为TTE网络传输的高可靠性业务数据；同时，上述TTE交换终端支持对整个网络内的多台端系统设备进行功能一致性检测以及业务传输测试，以达到检测被测端系统在真实网络拓扑环境下的功能可靠性的目的，通过在TTE交换终端内部实现故障激励注入，能够进行整个网络鲁棒性的检验。

此外，本发明将端系统功能模块与交换功能模块相结合，极大地丰富了网络设备的功能，有利于使网络中继设备交换机为TTE网络提供更优质的网络服务。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的TTE交换终端的一种结构示意图；

图2是本发明实施例提供的端系统功能模块与交换功能模块数据的交互示意图；

图3是本发明实施例提供的TTE交换终端的另一种结构示意图；

图4是本发明实施例提供的TTE交换终端发送数据方法的一种流程图；

图5是本发明实施例提供的TTE交换终端接收数据方法的一种流程图；

图6是本发明实施例提供的TTE交换终端作为网络管理终端的一种示意图；

图7是本发明实施例提供的TTE交换终端作为网络配置终端的一种示意图；

图8是本发明实施例提供的TTE交换终端测试多台端系统网络的一种拓扑图；

图9是本发明实施例提供的TTE交换终端通过故障激励测试网络性能的一种示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明实施例提供的TTE交换终端的一种结构示意图，图2是本发明实施例提供的端系统功能模块与交换功能模块数据的交互示意图，图3是本发明实施例提供的TTE交换终端的另一种结构示意图。如图1-3所示，本发明实施例提供一种TTE交换终端，包括：端系统功能模块、配置模块和交换功能模块；其中，

配置模块用于解析上层配置应用下发的配置表，并对得到的配置表信息进行分发；

端系统功能模块用于对待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，在得到不同类型的业务数据后，根据配置表信息对不同类型的业务数据进行发送调度；或者，

端系统功能模块用于从自身的接收数据中提取帧信息，得到与接收数据对应的COM端口或SAP端口，并按照端口类型对COM端口数据或SAP端口数据进行调度及接收缓存管理；

其中，不同类型的业务数据包括：事件触发业务数据和时间触发业务数据，事件触发业务数据包括：速率限制业务数据和尽力传输业务数据；

在数据发送过程中，端系统功能模块用于对软件部分产生的待发送数据进行TTE网络协议的适配和发送调度，对于网络中有特殊服务需求的业务，提供与业务类型匹配的业务服务；其中，软件部分运行用户的应用进程，并提供相关驱动及端系统配置管理监控等功能，有特殊服务需求的业务可以是事件触发业务和周期性触发的时间触发业务，事件触发业务包括：速率限制业务和尽力传输业务。具体而言，端系统功能模块得到待发送数据后，依据与待发送数据对应的端口类型进行网络协议的数据封装，得到时间触发业务数据、速率限制业务数据和尽力传输业务数据。进一步地，端系统功能模块查找配置表信息，以根据配置表信息对不同类型的业务数据进行发送调度。

在数据接收过程中，端系统功能模块对自身物理端口的接收数据进行帧信息提取，得到与接收数据对应的COM端口或SAP端口，从而按照不同的端口类型对COM端口数据或SAP端口数据进行调度及接收缓存管理。在该过程中，交换功能模块对物理端口的接收数据完成物理层协议的处理后，对数据流进行流量分类，进而对PCF帧、时间触发业务和ET业务分别进行处理。具体地，PCF帧进入时钟同步单元，完成与其余网络节点的时钟同步，时钟同步单元分析和处理PCF帧能够为TTE交换终端提供稳定的全局同步时钟，该部分功能的实现可基于AS6802协议，此种设计方式不仅实现与各同步节点的高精度时钟同步，而且具备容错自检能力。

交换功能模块包括时间触发业务交换单元和ET业务交换单元，时间触发交换单元负责处理TT业务，ET业务交换负责处理ET业务。

时间触发业务交换单元按照时间调度表的规划，校验当前时间触发业务的接收时间，从而在满足传输协议要求的基础上，为时间触发业务提供一种转发时延和时延抖动极小的确定性网络传输方式。

ET业务交换单元负责完成ET业务数据的处理转发。具体地，对于速率限制业务数据，可依照TTE网络建立时的业务警管要求，对速率限制业务数据进行BAG警管校验，在满足警管要求后，依照查找表信息查找目的输出端口，然后为速率限制业务数据提供ET业务交换单元内的高优先级业务服务；对于尽力传输业务数据，采用交换机地址自学习的方式，通过查找地址学习表查找目的输出端口，在ET业务交换单元内提供较低优先级的业务服务，最终在ET业务交换单元的输出端口进行合流。

最终，三种类型的业务数据在输出仲裁单元完成业务数据的合流，用于解决PCF帧、TT及ET三种业务对目的输出端口的链路争用问题：首先保证PCF帧的最高优先级，只有整个TTE网络处于同步状态且在一定的同步偏差范围内，才能保证时间触发业务的可靠性；其次，保证时间触发业务的次高优先级，根据调度规划表，预算出时间触发业务到达输出端口的时间，输出端口为时间触发业务数据开辟输出通道；在前两种优先级业务无业务传输的情况下，完成ET业务数据的传输。

有关端系统功能模块与交换功能模块数据交互如图2所示。交换功能模块与端系统功能模块之间通过虚拟逻辑端口进行数据连接，将端系统功能模块视为交换功能模块0号端口，同其余端口一样，对端系统功能模块发送数据进行数据分流，该功能模块不进行PCF帧分流，端系统功能模块无同步功能。

端系统功能模块发送的时间触发业务数据进入时间触发业务交换单元后，由于本身发送业务数据的时间就是严格按照调度表产生的，因此可不再进行接收时刻点检查(考虑整体一致性的话，也可将端系统功能模块数据同其他端口数据一样做相关检查，后续速率限制业务的BAG同理)，通过查找配置表信息得到目标输出端口，并同其他端口数据一样将其转发至目的输出端口。需要说明的是，若其他端口有时间触发业务数据转发至0端口即交换终端，则将该时间触发业务数据转发至0端口处，与ET业务数据进行数据合流。

端系统功能模块发送的ET业务数据进入ET业务交换单元后，根据业务数据的类型进行不同的业务处理。对于速率限制业务数据，可不再进行BAG警管检查，而是通过查找VL转发表查找目的输出端口，并将速率限制业务数据转发调度至目的输出端口。对于尽力传输业务数据，按照传统交换机转发方式，通过查找地址学习表确定目的输出端口，并将尽力传输业务数据转发至该目的输出端口，与此同时，对源MAC地址(即TTE交换终端MAC地址)进行学习，将该MAC地址与0端口绑定，方便后续有数据需要捕获至交换终端寻址查表。当其他端口有速率限制业务和尽力传输业务查表得到输出端口为0端口，经过cross-bar交换结构调度转发至0端口，最终与时间触发业务经虚拟逻辑端口合流传输至端系统功能模块。

可选地，TTE交换终端的交换功能模块用于将不同类型的业务数据转发至各自对应的目的输出端口，示例性地，交换功能模块依据配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，将尽力传输业务数据按照地址自学习的方式转发至对应的目的输出端口。

可选地，上述TTE交换终端还包括PCIE总线；

数据发送过程中，端系统功能模块通过PCIE总线从DMA缓存区读取待发送数据，而在数据接收过程中，端系统功能模块通过PCIE总线将目的输出端口为端系统功能模块的业务数据写入DMA缓存区。

需要说明的是，在上述TTE交换终端中，端系统功能模块和交换功能模块均是在AS6802同步协议下实现局域网内的时间同步，并在时间同步的基础上，完成确定性网络中时间触发业务低延时、高可靠的业务传输；其中，同步功能的实现，是由交换功能模块中的时间同步单元完成，端系统功能模块发送调度与接收警管的时刻点、交换功能模块时间触发业务接收时刻点均基于该功能模块实现同步功能后的时刻点。

显然，TTE交换终端对于业务数据的收发流程是基于交换功能模块来提供交换终端可以与交换网络中的端节点设备进行数据交互，正是因为端系统功能模块的存在，TTE交换终端可以通过DMA技术与CPU完成交互，且由于PCIE总线能够进行高速传输，从而实现与CPU进行大容量数据的交互，充分发挥TTE端系统的本身优势。

此外，基于TTE交换终端中端系统功能模块的独特性，本实施例可以将以往通过尽力传输业务来进行网络管理的方式升级，将该业务相应的SAP端口业务设定为时间触发业务或者速率限制业务，由交换功能模块转发至各个交换网络的端节点设备。

本发明提供的TTE交换终端还可以作为局域网内多台TTE端系统的测试设备，由于交换功能模块可以同时连接多台TTE端系统设备，测试被测端系统接收功能时，基于交换终端与多台TTE端系统的网络拓扑模型，由端系统功能模块依照网络业务规划，为不同的端系统发送多种业务数据，在接收端系统侧检测接收端系统的响应情况，同时测试多台端系统在TTE网络内的功能完备性，且在有转发错误、非正常业务的情况下，是否有合理的故障抑制能力；测试被测端系统的发送功能时，基于交换终端与多台TTE端系统的网络拓扑模型，由发送端系统产生发送业务数据，在交换功能模块首先检测是否符合发送业务要求，比如：时间触发业务数据是否符合发送时刻点范围需求、速率限制业务数据是否符合BAG警管需求，目的端是非交换终端时，转发至目的端系统，同时检测接收目的端系统是否正确接收，当目的端系统为交换终端时，可直接在交换终端的端系统功能模块对接收业务帧进行完整性检查、校验业务帧是否按照预期配置信息组帧，以此达到测试被测端系统发送功能的目的。

另外，上述TTE交换设备还可以作为故障激励交换设备，达到测试网络安全性的目的。应当理解，任何设备在运行的过程均有可能出现异常，如果网络没有足够的抗干扰性，这些故障可能导致网络崩溃，从而响应网络中的用户。通常，典型的故障模型有：遗失故障、静默故障及任意故障，交换终端合理真实的模拟这三种故障模型。当交换终端将转发至TTE端系统设备的数据帧内容修改或者进行错误转发时，可以测试连接交换终端的网络设备是否能抑制故障数据的扩散；当交换终端产生不满足协议的业务并通过交换网络转发至目的端系统时，可以目的端系统是否对这种错误的故障数据是否有故障数据的过滤能力；当交换终端对接收到的业务数据做修改上传至上层应用后，上层应用是否有方式对错误数据进行隔离。因此，具有当前功能的交换终端可视作网络里的一台“间谍”，为网络传递错误数据，以达到测试网络鲁棒性的目的。

图4是本发明实施例提供的TTE交换终端的发送数据方法的一种流程图。请结合图1-4，本发明实施例提供一种TTE交换终端的数据发送方法，应用于上述TTE交换终端；

所述TTE交换终端的数据发送方法，包括：

S100、通过PCIE总线读取待发送数据；

S101、获取待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对COM端口数据或SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据；

S102、根据配置表信息对所述不同类型的业务数据进行发送调度；其中，不同类型的业务数据包括：事件触发业务数据和时间触发业务数据，事件触发业务数据包括：速率限制业务数据和尽力传输业务数据；

S103、依据配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口。

可选地，通过PCIE总线读取待发送数据的步骤之前，还包括：

接收上层配置应用下发的配置表；

解析配置表得到配置表信息后，对配置表信息进行分发。

可选地，上述步骤S103中，依据配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口的步骤之前，还包括：

将不同类型的业务数据与自身物理端口接收的数据合流。

可选地，端系统功能模块包括发送队列管理单元；

上述步骤S101中，获取待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对COM端口数据或SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据的步骤，包括：

获取待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据；

对COM端口数据进行COM端口号到虚链路VL号的映射，根据VL号查询所述配置表信息，获得与所述VL号对应的第一协议头部信息，并根据所述第一协议头部信息对所述COM端口数据进行帧封装后，将得到的不同类型的业务数据发送至所述发送队列管理单元。

可选地，端系统功能模块包括发送队列管理单元；

上述步骤S101中，获取待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对COM端口数据或SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据的步骤，包括：

获取SAP端口数据的端口号的业务类型；若SAP端口数据的端口号的业务类型为时间触发业务或速率限制业务，则根据端口号查询配置表信息，得到第二协议头部信息，并根据第二协议头部信息替换SAP端口数据的源MAC地址，得到时间触发业务数据或速率限制业务；若SAP端口数据的端口号的业务类型为尽力传输业务，则不进行处理，得到尽力传输业务数据；将得到的不同类型的业务数据发送至所述发送队列管理单元。

可选地，配置表信息包括：时间触发业务调度表和速率限制业务调度表；

根据配置表信息对不同类型的业务数据进行发送调度的步骤，包括：

针对时间触发业务数据，查询时间触发业务调度表，根据查询结果将时间触发业务数据转发至目的输出端口；

针对速率限制业务数据，查询速率限制业务调度表，根据查询结果将速率限制业务数据转发至目的输出端口；

针对尽力传输业务数据，通过查找地址学习表的方式将尽力传输业务数据转发至目的输出端口。

具体而言，在本实施例提供的TTE交换终端的数据发送方法中，硬件板卡首先通过PCIE总线从DMA缓存区读取待发送数据，并根据待发送数据的关键信息头部以及端口类型进行分流，得到COM端口数据或SAP端口数据，进而对COM端口数据或SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据，如此可以加快数据传输速率，使数据能够在硬件板卡上完成对待发送数据的协议封装，进而减轻上层操作系统的负担。

进一步地，TTE交换终端对不同类型的业务数据进行队列管理，并根据优先级进行发送调度。其中，时间触发业务数据、速率限制业务数据采用共享缓存的队列管理方式，通过独立的虚拟输出队列(VOQ)进行数据缓存，尽力传输业务数据的缓存空间独立于时间触发业务数据及速率限制业务数据，支持动态分区空间管理。

在发送调度的过程中，TTE交换终端可以控制当前时刻输出哪一个队列的数据帧；需要说明的是，时间触发业务数据具有周期性产生且依照发送时间表既定时间周期性发送的特点，而发送时间表可以按照矩阵周期内所有时间触发业务的发送时间按先后顺序进行排列，并按矩阵周期循环发送时间触发业务数据，其中，矩阵周期即为所有时间触发业务数据周期的最小公倍数为一个矩阵周期。

TTE交换终端在调度事件触发业务队列数据的发送时，会存在等待的情况，例如：业务数据已到达且已封装，但暂未到达发送时刻点，仍处于待发送状态，此时TTE交换终端允许对事件触发业务数据的调度。在得到允许发送信号的情况下，TTE交换终端读取RC调度表；若读表后确认该VL号有效，则进一步判断当前速率限制业务数据对应的BAG和帧长来计算当前ET业务数据的发送时长，若在下一个时间触发业务数据发送前能够将此数据帧发送出去，则进行数据帧的出队发送；反之，若在读表后发现该VL号无效，或者在下一个时间触发业务数据发送前时间不足以发送此速率限制业务数据，则查看尽力传输业务数据队列；若尽力传输业务数据队列非空，则读取对应尽力传输业务数据的帧长，计算其发送时长以判断是否能发送该尽力传输业务数据。通过以上调度规则对时间触发、速率显示业务、尽力传输业务数据的缓存区进行轮询，可以控制三类业务数据按时有序地发送。

本实施例中，对于TTE交换终端的调度按两种交换调度过程进行说明。

一方面，对于时间触发业务数据而言，依照时间触发业务调度表进行业务警管和调度。首先，判决当前时间触发业务数据的VL号是否有效，其次对时间触发业务数据到达交换功能模块的时刻点进行校验(此功能可选择关闭，当前由端系统功能模块产生的业务帧是严格按照调度表产生的)，依照时间触发业务调度表所得目的输出端口，对当前时间触发业务数据进行直通式转发。

另一方面，对于事件触发业务数据而言，进入ET交换平面后，首先按业务类型进行分流处理：对于速率限制业务数据，需要按照ARINC664 p7部分规定的协议对业务进行警管(此功能可选择关闭，原因同时间触发业务相似)，依照有效的VL号查找输出调度表，得到有效的输出端口后对速率限制业务进行入队调度；对于尽力传输业务数据，通过地址自学习的方式，查找地址学习表内是否存在当前目的MAC地址，若有则按照目的端口进行单播入队调度，反之则进行广播入队调度。确定两种业务数据的目的输出端口后，按业务优先级和目的输出端口号按照虚拟输出队列(VOQ)进行数据缓存，按当前目的输出端口的输出状态来决定VOQ队列的调度，采用绝对优先级的输出调度方式，优先调度高优先级业务，其次调度低优先级业务。

最终，两个交换平面的业务数据在目的输出端口进行业务合流，对于物理输出端口，还有一路PCF帧，三种数据进行合流输出。PCF帧和时间触发业务数据的优先级是最高的，并且这两种调度时刻点并不相同，不存在业务调度冲撞的问题。当前端口有事件触发业务数据需要调度时，需要判决当前传输帧长是否会影响到即将调度的PCF帧和时间触发业务数据的输出，如果会，则避让、并将传输带宽保留给PCF帧和尽力传输业务数据，反之则进行事件触发业务数据的调度。对于物理端口，即图3中输出接口1～输出接口n，是三种业务(PCF帧、时间触发业务、ET业务)数据的输出合流并通过物理端口传输至目标端系统；对于逻辑端口输出接口0，则是两种业务数据的输出合流。

图5是本发明实施例提供的TTE交换终端的数据接收方法的一种流程图。如图1-3和图5所示，本发明实施例还提供一种TTE交换终端的数据接收方法，应用于上述TTE交换终端；

上述TTE交换终端的数据接收方法，包括：

S200、对物理端口的接收数据进行接收调度；

S201、对接收数据中不同类型的业务数据进行转发调度；

S202、将目的输出端口为端系统功能模块的业务数据转发至端系统功能模块的逻辑端口；

S203、提取目的输出端口为端系统功能模块的业务数据的帧信息，并根据帧信息，将目的输出端口为端系统功能模块的业务数据按COM端口和SAP端口分别进行调度及接收缓存管理；

S204、通过PCIE总线将目的输出端口为端系统功能模块的业务数据写入DMA缓存区。

可选地，上述步骤S201中，对接收数据中不同类型的业务数据进行转发调度的步骤，包括：

针对时间触发业务数据进行是否符合预期业务到达时间范围的判决；若符合，则对时间触发业务数据进行转发调度；反之，则丢弃时间触发业务数据；

针对速率限制业务数据进行是否符合带宽分配间隔BAG的判决；若符合，则对速率限制业务数据进行转发调度；反之，则丢弃速率限制业务数据。

在步骤S200中，TTE交换终端将物理端口的接收数据进行分流，根据业务数据的类型进行不同的接收调度处理。具体地，对于时间触发业务数据进行是否符合预期业务到达时间范围的判决；对于速率限制业务数据进行BAG警管表查询，对RC业务判决满足预设BAG警管要求。

上述步骤S201-S202中，TTE交换终端首先根据不同的业务类型对业务数据进行转发处理；示例性地，通过查找TT调度表将时间触发业务数据转发至目的输出端口，通过查询RC业务调度表将速率限制业务数据转发至目的输出端口，通过查找地址学习表的方式将尽力传输业务数据转发至目的输出端口。接着，将目的输出端口为端系统功能模块的业务数据转发至端系统功能模块的逻辑端口。

可选地，提取目的输出端口为端系统功能模块的业务数据的帧信息，包括：帧长、VL号、SN号(ARINC 664协议规定，同一虚链路业务在以太网帧帧校验序列前一个字节作为SN号，以此标识该虚链路数据传输顺序)、MAC地址等，并对接收数据进行过滤，丢弃无法识别类型以及MAC地址错误的数据之后，将接收数据按TT\RC业务和BE业务分流。

为了确保有序接收到发送端的数据包，进一步对接收数据进行连续性检查；在TTE网络中，应用程序通过TTE端系统通信时，会在发送端为每一条虚链路业务添加一个顺序递增的序列号即SN号，虚链路业务包括时间触发业务和速度限制业务，连续性检查以上次正确接收的帧的序列号为依据，计算本次接收帧序列号的期望值，序列号的期望值正确则接收，如此可以保证接收端得到一个有序的数据流。可选地，计算接收帧序列号的期望值时，可以记上次正确接收的接收帧序列号为PSN，则本次接收帧的序列号为PSN+1或者PSN+2。

需要说明的是，本实施例中只需对时间触发业务数据和速率限制业务数据中的SN号进行连续性检测，而尽力传输业务数据不需要进行连续性检查。

可选地，本实施例中还可以对时间触发业务数据及速率限制业务数据进行接收警管检测，以确定时间触发业务数据是否按照预期接收时刻点进行接收、以及速率限制业务数据是否满足业务规划的带宽分配间隔。当然，在本申请的一些其他实施例中，这部分功能可以选择关闭，本发明对此不做限定。

步骤S203中，如果目的输出端口为端系统功能模块的业务数据是COM端口数据，那么根据目的输出端口的端口号查表得到数据帧信息，将发送端系统封装的MAC地址等拆除；如果数据帧为SAP端口数据，则根据读表得到的源MAC地址对数据帧进行源MAC地址替换。

进一步地，将接收数据按数据类型进行缓存，数据存储通过帧长信息FIFO和数据帧内容FIFO配合对数据帧进行缓存，对于不同业务类型的业务数据进行WRR的方式，对高优先级业务及TT业务和RC业务要保证在轮询到的情况下，将缓存区内上传完成；对于BE业务，则在轮循到的情况下，只上传一帧。最后，硬件板卡使用DMA技术将数据通过PCIE总线传输至CPU。

下面，结合不同的应用场景对本发明提供的TTE交换终端做进一步说明。

第一方面，本发明提供的TTE交换终端可基于时间触发业务作为网络管理终端设备。图6是本发明实施例提供的TTE交换终端作为网络管理终端的一种示意图，如图6所示，首先由TTE交换终端的上位机产生网络管理的上层应用数据，通过PCIE总线传输至硬件板卡，将SAP端口数据配置封装成时间触发业务数据、经端系统功能模块输出调度至交换功能模块，交换功能模块按照TT业务调度表信息输出调度至目的TTE端系统。目的TTE端系统在收到该TT业务解析帧内容，并将应答报文同样封装成TT业务传输至交换终端，交换终端根据TT业务调度表将应答报文传输至端系统功能模块，端系统功能模块解析该业务帧内容并将数据经PCIE总线上传至上层应用，最终完成整个网络管理的环节。

第二方面，本发明提供的TTE交换终端可基于速率限制业务数据作为网络配置终端设备。

图7是本发明实施例提供的TTE交换终端作为网络配置终端的一种示意图，如图7所示，由于网络配置相关协议所需带宽要求并不高、且具有事件触发的特点，在有配置业务需求的情况下，保持传输链路的高可靠性符合速率限制业务数据传输的特点，因此在TTE网络中，速率限制业务数据比较适合该业务的实际业务需求。具体地，首先由TTE交换终端的上位机产生远程配置文件传输应用的数据，通过PCIE总线传输至硬件板卡，将SAP端口数据配置封装成速率限制业务数据，经端系统功能模块输出调度至交换功能模块，交换功能模块按照RC业务调度表信息输出调度至目的TTE端系统。目的TTE端系统在收到该RC业务通过解析帧内容后，将应答报文同样封装成RC业务传输至交换终端，交换终端根据RC业务调度表将应答报文传输至端系统功能模块，端系统功能模块解析该业务帧内容并将数据经PCIE总线上传至上层应用，最终完成整个远程文件传输配置的环节。

第三方面，本发明提供的TTE交换终端可为局域网内多台TTE端系统设备进行功能覆盖点的综合测试。图8是本发明实施例提供的TTE交换终端测试多台端系统网络的一种拓扑图，如图8所示，被测端系统运行网络管理软件代理端，TTE交换终端运行网络管理软件的管理端并运行TTE测试软件，通过TTE测试软件下发指令，硬件按照功能测试点方案下发测试报文，通过网络管理的方式检测被测端系统设备的网络状态，以达到测试网络设备的目的。

首先，通过TTE交换终端发起对整个TTE网络的初始业务配置，然后通过在端系统功能测试软件上下发测试指令，经PCIE总线下发至硬件板卡。硬件板卡在得到测试指令后，通过生成测试例，达到测试目的端系统的目的。对于测试被测端系统的发送功能时，可以通过测试被测端系统和交换终端之间的规划业务来达到测试。交换终端在数据接收处理的过程中，通过校验接收到的业务内容来判断被测端系统业务帧的发送是否符合发送协议；也可以通过被测端系统之间规划的相关业务，在经交换网络时检测是否业务发送是否符合发送规则，例如：时间触发业务数据是否在交换终端预计接收时刻，速率限制业务是否满足预设带宽分配间隔，在满足以上规则后转发至目的端系统设备，最终通过检测终端端系统的接收状况(通过查看被测端系统相关寄存器或网络管理的反馈)来判断当前被测端系统的发送是否正常。对于测试被测端系统的接收功能，可以通过测试交换终端和被测端系统之间的业务达到测试目的。交换终端在生成业务时，可以按既定的规划业务生成发送数据，并经交换网络转发至目的端系统，通过网络管理的方式获取到目的端系统的网络状态，或者通过读取被测端系统相关寄存器查看被测端系统的接收状况。

第四方面，本发明提供的TTE交换终端可作为网络性能测试设备。图9是本发明实施例提供的TTE交换终端通过故障激励测试网络性能的一种示意图，如图9所示，网络设备运行网络管理代理软件，由一台单独的故障激励控制主机来运行网络管理的管理端，通过在故障主机上下发故障激励指令，在TTE交换终端响应故障激励，注入具有故障的报文，通过网络管理的方式获取目的端系统网络状态，以达到测试网络鲁棒性的目的。

具体地，首先通过TTE交换终端发起对整个TTE网络的初始业务配置，然后在故障激励控制主机发起故障功能注入指令，TTE交换终端在接收到故障激励指令后，由代理软件解析指令下发至硬件板卡，最终在硬件板卡上注入故障。

目前，典型故障模型包括静默鼓掌、遗失故障和任意故障。

静默故障：在TT业务分流进入TT交换平面后，根据故障注入指令，对具体的TT业务进行警管，将该业务全部警管掉，表示所有业务均不符合规划预期。这样的测试结果可以在网络管理处得到该业务帧TT业务带宽为0，如果真实的网络中存在这个问题，可以辅助分析当前业务可能存在业务规划问题；

遗失故障：在TT业务分流进入TT交换平面后，根据故障注入指令，针对某一TT业务，丢弃指令下达后的某些业务帧。从而令接收端系统做完整性检查时，由于丢弃一帧导致SN不连续，完整性检查出错。测试结果可以通过网络管理得到，以此测试网络对于TT业务丢帧的敏感度。

任意故障：

(1)VL号错误：在TT业务分流进入TT交换平面后，根据故障注入指令，在接收TT业务帧的过程中，将TT业务的VL号(虚链路号)做修改，在转发时，并将其按原规划的输出端口输出。接收端系统在接收时刻点接收到非预期的TT业务，说明网络状态异常，将数据帧丢弃，并做异常反馈，以达到对网络中存在干扰业务的情况下，仍能维持正常运行的测试目的。

(2)TT发送违例：在TT业务分流进入TT交换平面后，延迟TT业务在交换终端的转发时间，令其错过接收端系统的预计接收时刻点，最终接收端系统丢弃业务，并作出反馈，当前交换网络时间触发业务异常，可能与业务规划和链路有关。此举可以达到测试网络故障，最终导致网络传输未能按照业务协议规则的传输情况下，网络是否可以对已经存在违规的业务进行过滤，达到保护网络正常业务的目的。同时这项测试故障在真实的网络中出现，可以辅助分析当前业务可能存在业务规划问题。

当然，上述几种故障模型仅作为示例，并不能涵盖TTE交换终端所有故障激励模型，且当前网络拓扑可以将故障激励主机相关软件直接运行在TTE交换终端，这样在测试网络性能时，仅需要TTE交换终端以及可以支持其上层应用的设备便可以加入网络进行测试。

通过上述各实施例可知，本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种TTE交换终端及其数据发送方法、数据接收方法，该TTE交换终端对软件部分产生的待发送数据进行TTE网络协议适配、发送调度和接收，实现协议栈中介质层及以下的功能，从而将现有技术中仅能依靠尽力传输业务传输的报文根据业务特性封装为TTE网络传输的高可靠性业务数据；同时，上述TTE交换终端支持对整个网络内的多台端系统设备进行功能一致性检测以及业务传输测试，以达到检测被测端系统在真实网络拓扑环境下的功能可靠性的目的，通过在TTE交换终端内部实现故障激励注入，能够进行整个网络鲁棒性的检验。

此外，本发明将端系统功能模块与交换功能模块相结合，极大地丰富了网络设备的功能，有利于使网络中继设备交换机为TTE网络提供更优质的网络服务。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种TTE交换终端，其特征在于，包括：端系统功能模块、配置模块和交换功能模块；其中，

所述配置模块用于解析上层配置应用下发的配置表，并对得到的配置表信息进行分发；

所述端系统功能模块用于对待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，在得到不同类型的业务数据后，根据所述配置表信息对所述不同类型的业务数据进行发送调度；或者，

所述端系统功能模块用于从自身的接收数据中提取帧信息，得到与所述接收数据对应的COM端口或SAP端口，并按照端口类型对COM端口数据或SAP端口数据进行调度及接收缓存管理；

其中，所述不同类型的业务数据包括：事件触发业务数据和时间触发业务数据，所述事件触发业务数据包括：速率限制业务数据和尽力传输业务数据；

所述交换功能模块用于依据所述配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口。

2.根据权利要求1所述的TTE交换终端，其特征在于，还包括PCIE总线；

所述端系统功能模块还用于通过所述PCIE总线从DMA缓存区读取所述待发送数据，或者通过所述PCIE总线将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据写入DMA缓存区。

3.一种TTE交换终端的数据发送方法，其特征在于，应用于权利要求1-2任一所述的TTE交换终端；

所述TTE交换终端的数据发送方法，包括：

通过PCIE总线读取待发送数据；

获取所述待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对所述COM端口数据或所述SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据；

根据所述配置表信息对所述不同类型的业务数据进行发送调度；其中，所述不同类型的业务数据包括：事件触发业务数据和时间触发业务数据，所述事件触发业务数据包括：速率限制业务数据和尽力传输业务数据；

依据所述配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口。

4.根据权利要求3所述的TTE交换终端的数据发送方法，其特征在于，所述通过PCIE总线读取待发送数据的步骤之前，还包括：

接收上层配置应用下发的配置表；

解析所述配置表得到配置表信息后，对所述配置表信息进行分发。

5.根据权利要求4所述的TTE交换终端的数据发送方法，其特征在于，所述依据所述配置表信息，将时间触发业务数据及速率限制业务数据转发至对应的目的输出端口，按照地址自学习的方式，将尽力传输业务数据转发至对应的目的输出端口的步骤之前，还包括：

将所述不同类型的业务数据与自身物理端口接收的数据合流。

6.根据权利要求3所述的TTE交换终端的数据发送方法，其特征在于，所述端系统功能模块包括发送队列管理单元；

所述获取所述待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对所述COM端口数据或所述SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据的步骤，包括：

获取待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据；

对所述COM端口数据进行COM端口号到虚链路VL号的映射，根据VL号查询所述配置表信息，获得与所述VL号对应的第一协议头部信息，并根据所述第一协议头部信息对所述COM端口数据进行帧封装后，将得到的不同类型的业务数据发送至所述发送队列管理单元。

7.根据权利要求3所述的TTE交换终端的数据发送方法，其特征在于，所述端系统功能模块包括发送队列管理单元；

所述获取所述待发送数据中的COM端口数据或SAP端口数据，并对所述COM端口数据或所述SAP端口数据进行TTE网络协议的数据封装，得到不同类型的业务数据的步骤，包括：

获取所述SAP端口数据的端口号的业务类型；若所述SAP端口数据的端口号的业务类型为时间触发业务或速率限制业务，则根据所述端口号查询所述配置表信息，得到第二协议头部信息，并根据所述第二协议头部信息替换所述SAP端口数据的源MAC地址，得到时间触发业务数据或速率限制业务；若所述SAP端口数据的端口号的业务类型为尽力传输业务，则不进行处理，得到尽力传输业务数据；将得到的不同类型的业务数据发送至所述发送队列管理单元。

8.根据权利要求3所述的TTE交换终端的数据发送方法，其特征在于，所述配置表信息包括：时间触发业务调度表和速率限制业务调度表；

所述根据所述配置表信息对所述不同类型的业务数据进行发送调度的步骤，包括：

针对时间触发业务数据，查询所述时间触发业务调度表，根据查询结果将所述时间触发业务数据转发至目的输出端口；

针对速率限制业务数据，查询所述速率限制业务调度表，根据查询结果将所述速率限制业务数据转发至目的输出端口；

针对尽力传输业务数据，通过查找地址学习表的方式将所述尽力传输业务数据转发至目的输出端口。

9.一种TTE交换终端的数据接收方法，其特征在于，应用于权利要求1-2任一所述的TTE交换终端；

所述TTE交换终端的数据接收方法，包括：

对物理端口的接收数据进行接收调度；

对所述接收数据中不同类型的业务数据进行转发调度；

将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据转发至端系统功能模块的逻辑端口；

提取目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据的帧信息，并根据所述帧信息，将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据按COM端口和SAP端口分别进行调度及接收缓存管理；

通过PCIE总线将目的输出端口为所述端系统功能模块的业务数据写入DMA缓存区。

10.根据权利要求9所述的TTE交换终端的数据接收方法，其特征在于，所述对所述接收数据中不同类型的业务数据进行转发调度的步骤，包括：

针对时间触发业务数据进行是否符合预期业务到达时间范围的判决；若符合，则对所述时间触发业务数据进行转发调度；反之，则丢弃所述时间触发业务数据；

针对速率限制业务数据进行是否符合带宽分配间隔BAG的判决；若符合，则对所述速率限制业务数据进行转发调度；反之，则丢弃所述速率限制业务数据。

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