CN115622656A - 数据传输方法和装置、网络设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种数据传输方法和装置、网络设备及存储介质；上述方法包括：第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第一网络设备发送预设标识报文至第二网络设备，其中，预设标识报文携带时间窗口的窗口值，窗口值用于第二网络设备确定出第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。通过本发明，解决了下游设备无法检测出上游设备时间窗口异常率的问题，进而达到了缩短故障恢复时间，提高通信效率的效果。

Description

数据传输方法和装置、网络设备及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种数据传输方法和装置、网络设备及存储介质。

背景技术

随着互联网技术的蓬勃发展，网络上的传输信息内容从话音业务转为数据业务，通讯网络从面向话音业务的SDH技术网络转为面向数据报文的以太网技术网络，相关技术中在网络中引入TSN(Time-Sensitive Networking时延敏感网络)技术，在TSN技术中应用时间门队列调度技术(即CQF技术，cyclic queuing and forwarding,循环队列转发)，在一个时间窗口内接收客户报文，然后再下一个时间窗口内将接收到客户报文全部发送出去。

采用异步CQF技术后，下游设备通过提取报文携带的时间窗值获取报文在上游设备那个时间窗发送的，依赖于报文携带的时间窗口值,通过报文中携带的窗口值变化情况可以知道上游设备的时间窗口切换时刻。当上游设备发送的报文较少，或没有报文发送时，下游设备就无法准确判断上游设备的时间窗切换时刻。当上游设备发生故障异常，上游设备的时间窗口发生跳变，下游设备无法检测出上游设备时间窗口异常，仍按照以前的时间窗口转发报文时，转发操作无法满足新时间窗口的要求，出现转发操作错误，严重时导致客户业务中断。

针对上述上游设备发生故障异常，下游设备无法检测出上游设备时间窗口异常的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据传输方法和装置、网络设备及存储介质，以至少解决下游设备无法检测出上游设备时间窗口异常率的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种数据传输方法，包括：第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种数据传输方法，包括：在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出上述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，上述预设标识报文包括上述当前时间窗口的窗口值；在上述第二网络设备接收到上述当前时间窗口的窗口值后，弃上述预设标识报文。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种数据传输装置，包括：判断单元，用于判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；发送单元，用于在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种数据传输装置，包括：确定单元，用于在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出上述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，上述预设标识报文包括上述当前时间窗口的窗口值；丢弃单元，用于在上述第二网络设备接收到上述当前时间窗口的窗口值后，丢弃上述预设标识报文。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，上述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明实施例，由于采用了判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻；因此，实现了根据补发特定报文方式使得下游设备准确地知道上游设备的时间窗口切换位置，下游设备迅速按照跳变后的新时间窗口转发客户业务，缩短故障恢复时间，提高通信效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的数据传输方法的移动终端的硬件结构框图；

图2是根据本发明实施例的一种数据传输方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的另一种数据传输方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的以太网网络传输报文过程示意图；

图5是根据本发明实施例的CQF调度技术工作过程示意图；

图6是根据本发明实施例的同步CQF技术中光纤延迟时间带来的报文延迟问题示意图；

图7是根据本发明实施例的同步CQF技术中报文传递情况示意图；

图8是根据本发明实施例异步CQF技术工作过程示意图；

图9是根据本发明实施例异步CQF技术遇到问题示意图；

图10是根据本发明实施例时间窗口切换时刻的前、后两个时间片位置示意图；

图11是根据本发明实施例的数据传输方法的结构示意图；

图12是根据本发明实施例的以太网报文格式结构示意图；

图13是根据本发明实施例的以太网报文在编码层格式示意图；

图14是根据本发明实施例的pause帧携带时间窗值结构示意图；

图15是根据本发明实施例的数据传输方法另一种结构示意图；

图16是根据本发明实施例的数据传输方法的又一种结构示意图；

图17是根据本发明实施例的数据传输方法的应用场景示意图；

图18是根据本发明实施例的数据传输方法不同窗口值结构示意图；

图19是根据本发明实施例的一种数据传输装置的结构示意图；

图20是根据本发明实施例的另一种数据传输装置的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种数据传输方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的数据传输方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

图2是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；

步骤S204，在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。

在步骤S202中，实际应用时，第一网络设备可以包括但不限于网络报文传输过程中的上游设备，第二网络设备可以包括但不限于网络报文传输过程中的下游设备。第一网络设备可以发送数据报文到第二网络设备。

在步骤S204中，实际应用时，上游设备和下游设备之间不需要时间同步，上游设备的时间窗切换时刻和下游设备的时间窗切换时刻可以不相同，只需要上、下游设备之间的时钟频率同步，上、下游设备之间时间窗的切换速度相同。上游设备在发送报文时，在报文中携带上游设备的发送时间窗值，下游设备接收到报文时通过提取报文中携带的时间窗口值就可以知道报文在上游设备中那个时间窗口内发送的。在数据报文传输过程中，在一个时间窗口内接收客户报文，然后再下一个时间窗口内将接收到客户报文全部发送出去，一个时间窗口内的所有报文在同一个时间窗口内接收、发送，同一个时间窗口内的报文在网络中任何一个节点上传输时都始终保持在同一个时间窗口内。

通过本发明，由于采判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻；因此，实现了根据补发特定报文方式使得下游设备准确地知道上游设备的时间窗口切换位置，下游设备迅速按照跳变后的新时间窗口转发客户业务，缩短故障恢复时间，提高通信效率。

在一实施例中，上述步骤S202，上述第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文，包括：

上述第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻之前的时间片段内是否有待发送报文；或者,上述第一网络设备判断在当前时间窗口切换之后的时间片段内是否有待发送报文；其中，上述时间片段用于指示以太网报文发送的时间。

在一实施例中，上述在上述当前时间窗口切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备包括：

在上述当前时间窗口的切换时刻之前的时间片段内没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备；或者

在上述当前时间窗口切换之后的时间片段内没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备。

在一实施例中，上述预设标识报文中包括类型标签字段，在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备包括：

在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，以使上述第二网络设备根据上述类型标签字段确定上述预设标识报文的类型,以及提取上述当前时间窗口的窗口值和丢弃上述预设标识报文。

在一实施例中，上述数据传输方法还包括：在上述待发送报文的发送端口有多种类型时间窗口，且每种类型时间窗口的当前时间窗口的切换时刻没有上述待发送报文时，上述第一网络设备发送上述包括类型标签的预设标识报文至上述第二网络设备，以使上述第二网络设备根据上述类型标签确定出上述多个类型报文的时间窗口的切换时刻，其中，上述类型标签用于表征不同的窗口类型。

在一实施例中，上述预设标识报文包括以下至少之一：用于控制数据流量的pause报文、VLAN标签的报文、包括报文目的地址和源地址的报文、码块流序列。

图3是根据本发明实施例的另一种数据传输方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S302，在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出上述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，上述预设标识报文包括上述当前时间窗口的窗口值；

步骤S304，在上述第二网络设备接收到上述当前时间窗口的窗口值后，丢弃上述预设标识报文。

在一实施例中，步骤S302，在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文包括：

在上述当前时间窗口的切换时刻之前的时间片段内没有待发送报文时，上述第二网络设备接收上述第一网络设备发送的上述预设标识报文；或者

在上述当前时间窗口切换之后的时间片段内没有待发送报文时，上述第二网络设备接收上述第一网络设备发送的上述预设标识报文。

在一实施例中，上述预设标识报文中包括第一标签字段，上述在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文包括：

在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备根据接收到的上述第一标签字段确定上述预设标识报文的类型；提取上述当前时间窗口的窗口值并丢弃上述预设标识报文。

在一实施中，上述数据传输方法还包括：在上述待发送报文的发送端口包含多种类型的时间窗口，且每种对应类型时间窗口在各自当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第二网络设备接收上述第一设备发送的多个时间窗口类型的报文；其中，上述多个时间窗口类型的报文包含不同类型标签；根据上述类型标签确定出上述多个类型报文的时间窗口的切换时刻。

通过本发明实施例，由于采用了在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出上述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，上述预设标识报文包括上述当前时间窗口的窗口值；在上述第二网络设备接收到上述当前时间窗口的窗口值后，弃上述预设标识报文；因此，实现了根据补发特定报文方式使得下游设备准确地知道上游设备的时间窗口切换位置，下游设备迅速按照跳变后的新时间窗口转发客户业务，缩短故障恢复时间，提高通信效率。

随着互联网技术的蓬勃发展，网络上的传输信息内容从话音业务转为数据业务，通讯网络从面向话音业务的SDH技术网络转为面向数据报文的以太网技术网络。普通以太网报文长度不是一个固定值(64字节到9600字节之间)，在传输过程中报文流中会出现各种长度的报文混杂传输的现象，这些报文在处理过程中会相互影响，设备内部在处理客户报文时实际处理时间不确定，导致报文处理延迟时间不确定。例如，当来自多个不同端口的报文向一个出端口汇聚时，会出现低优先级的长包阻塞高优先级的短包现象，例如一个低优先级的长包正在输出，此时接收到一个高优先级的短报文也需要输出，高优先级短报文虽然具备较高的发送优先级，但必须等待低优先级的长报文发送结束后才可以开始向外发送，以避免出现低优先级报文在发送过程中出现报文中断现象。由于低优先级报文长度是随机的，导致高优先级别的报文等待时间不确定，高优先级报文的等待延迟时间是不确定，导致延迟抖动很大。由于低优先级报文可能很长，对应的高优先级报文等待时间很长，等待时间和高优先级的短包报文实际需要的发送时间(短包的发送时间很短)相比，等待时间远远大于实际发送时间，出现的结果是高优先级报文在设备内部滞留时间中主要原因是阻塞带来的等待时间，而实际处理时间是很短。报文在网络上通过许多设备传输时，每个站点都会出现不确定的延迟和抖动，多个站点的延迟和抖动会叠加积累，报文的总传输延迟时间和抖动积累起来会很大，影响报文传输质量。

目前的改进技术是在网络中引入TSN(Time-Sensitive Networking时延敏感网络)技术，在TSN技术中应用时间门队列调度技术(即CQF技术，cyclic queuing andforwarding,循环队列转发)，在一个时间窗口内接收客户报文，然后再下一个时间窗口内将接收到客户报文全部发送出去，一个时间窗口内的所有报文在同一个时间窗口内接收、发送，同一个时间窗口内的报文在网络中任何一个节点上传输时都始终保持在同一个时间窗口内，报文在网络上总传递时间为n*T，n为经过的网络节点数量，T为时间窗口大小，报文可以在一个时间窗口内波动，但不会超过到时间窗口外面，报文的波动带来的抖动值小于T，这样就实现了报文在网络上的确定性传输。CQF技术需要上下游设备之间时间同步，上游设备和下游设备在时间同步的情况下在同一时刻同时切换发送时间窗和接收时间窗口，因此该技术只适合于上、下游设备之间的距离很短，设备之间光纤延迟时间可以忽略的局域网中。在城域网、广域网中，设备之间距离很大，报文在光纤上延迟时间很长，即使上、下游的设备同时切换时间窗口，但上游设备发送端发送的报文经过光纤传送到下游设备接收端时，报文实际到达下游设备的接收端口时已经滞后了一段时间，报文到达时间和下游接收设备时间窗口切换时刻不吻合。为了解决光纤延迟带来的问题，提出了异步CQF方案，上游设备和下游设备之间不需要时间同步，上游设备的时间窗切换时刻和下游设备的时间窗切换时刻可以不相同，只需要上、下游设备之间的时钟频率同步，上、下游设备之间时间窗的切换速度相同。上游设备在发送报文时，在报文中携带上游设备的发送时间窗值，下游设备接收到报文时通过提取报文中携带的时间窗口值就可以知道报文在上游设备中那个时间窗口内发送的。异步CQF技术不需要上、下游设备时间同步，不需要上、下游设备的时间窗口在同一个时刻切换，规避了上、下游设备之间的光纤传递时间，满足城域网、广域网中光纤延迟时间无法忽略的问题。

采用异步CQF技术后，下游设备通过提取报文携带的时间窗值获取报文在上游设备那个时间窗发送的，依赖于报文携带的时间窗口值,通过报文中携带的窗口值变化情况可以知道上游设备的时间窗口切换时刻。当上游设备发送的报文较少，或没有报文发送时，下游设备就无法准确判断上游设备的时间窗切换时刻。当上游设备发生故障异常，上游设备的时间窗口发生跳变，下游设备无法检测出上游设备时间窗口异常，仍按照以前的时间窗口转发报文时，转发操作无法满足新时间窗口的要求，出现转发操作错误，严重时导致客户业务中断。

为了解决上述技术问题，基于前述实施例，本发明实例提供的上述数据传输方法还包括：

步骤S1：上游设备发送端在时间窗口切换时刻判断是否有客户报文需要发送。

步骤S2：如果没有客户报文在上游设备发送端在时间窗口切换时刻需要发送的情况下，则补发携带时间窗口值的特殊定义报文。

步骤S3：下游设备接收端提取报文中携带的时间窗口值，判断出上游设备时间窗口值的切换时刻，作为后续决策、判断的参考信息。

在一实施例中，上述数据传输方法中的步骤S1还包括：

步骤S11：上游设备发送端判断时间窗口切换时刻是否有客户报文发送，判断方法是分为时间窗口切换时刻之前的时间片内是否有客户报文需要发送，以及时间窗口切换之后的时间片内是否有客户报文需要发送。

步骤S12：时间片大小范围可以是以太网标准定义的最小报文的发送时间，也可以是根据需要特殊定义报文的实际发送时间。

步骤S13：时间窗口切换时刻之前的时间片是指时间窗口切换时刻之前的可以发送补发一个报文的发送位置。

步骤S14：时间窗口切换时刻之后的时间片是指时间窗口切换时刻之后的可以发送补发一个报文的发送位置。

在一实施例中，上述数据传输方法中的步骤S2还包括：

步骤S21：补发特殊定义报文可为几种模式之一。

模式1：切换时刻之前、之后的两个时间片都检查；

模式2：只检查切换时刻之前的时间片；

模式3：只检查切换时刻之后的时间片。

步骤S22：在之前、之后的两个时间片都检查的模式下，同时检查时间窗口切换时刻之前的时间片和时间窗口切换时刻之后的时间片，任何一个时间片内没有需要发送的客户报文时，则在该时间片内补发特殊定义报文。

步骤S23：只检查时间窗口切换之前的时间模式下，检查偏差时间窗口切换时刻之前的时间片，如果该时间片内没有客户报文需要发送，则在该时间片内补发特殊定义报文。

步骤S24：只检查时间窗口切换时刻之后的时间片模式下，检查时间窗口切换时刻之后的时间片，如果该时间片内没有客户报文需要发送时，则在该时间片内补发特殊定义报文。

步骤S25：特殊定义报文具备特殊标志信息，可被下游设备识别并提取特殊定义报文中携带的时间窗口值信息。

在一实施例中，上述数据传输方法中的步骤S3还包括：

步骤S31：下游设备接收端接收到客户报文时，则提取客户报文携带的时间窗口值；下游设备接收端接收到特殊定义报文时，则提取特殊定义报文中携带的时间窗口值，丢弃特殊定义报文。

步骤S32：当采用之前、之后两个报文发送时间片长都检查模式时，当前后相邻的两个报文(包括客户报文和特殊定义报文)中提取的时间窗口值发生变化时，则前后报文的边界位置是上游设备发送时间窗口的切换时刻位置。

步骤S33：在只检查切换时刻之前的报文发送时间片长模式下，特殊定义报文的结束位置就是上游设备发送时间窗口的切换时刻位置，特殊定义报文携带的时间窗口值就是切换时刻之前上游设备的发送时间窗口值。

步骤S34：在只检查切换时刻之后的报文发送时间片长模式下，特殊定义报文的开始位置就是上游设备发送时间窗口的切换时刻位置，特殊定义报文携带的时间窗口值就是切换时刻之后上游设备的发送时间窗口值。

步骤S35：获得上游设备时间窗口切换位置，根据切换位置是否符合预期情况，作为上游设备发送时间窗口切换位置是否异常的决策判断依据。

基于上述实施例，在一个或多个实施例中，上述数据传输方法还包括：如图4所示，报文在网络上通过许多设备传输时，每个站点都会出现不确定的延迟和抖动，多个站点的延迟和抖动会叠加积累，报文的总传输延迟时间和抖动积累起来会很大，影响报文传输质量。目前的改进技术是在网络中引入TSN(Time-Sensitive Networking时延敏感网络)技术，如图5所示，在TSN技术中应用时间门队列调度技术(即CQF技术，cyclic queuing andforwarding,循环队列转发)，在一个时间窗口内接收客户报文，然后再下一个时间窗口内将接收到客户报文全部发送出去，一个时间窗口内的所有报文在同一个时间窗口内接收、发送，同一个时间窗口内的报文在网络中任何一个节点上传输时都始终保持在同一个时间窗口内，报文在网络上总传递时间为n*T，n为经过的网络节点数量，T为时间窗口大小，报文可以在一个时间窗口内波动，但不会超过到时间窗口外面，报文的波动带来的抖动值小于T，这样就实现了报文在网络上的确定性传输。CQF技术需要上下游设备之间时间同步，上游设备和下游设备在时间同步的情况下在同一时刻同时切换发送时间窗和接收时间窗口，因此该技术只适合于上、下游设备之间的距离很短，设备之间光纤延迟时间可以忽略的局域网中。在城域网、广域网中，设备之间距离很大，报文在光纤上延迟时间很长，即使上、下游的设备同时切换时间窗口，但上游设备发送端发送的报文经过光纤传送到下游设备接收端时，报文实际到达下游设备的接收端口时已经滞后了一段时间，如图6所示，图6中的时间差Δ，报文到达时间和下游接收设备时间窗口切换时刻不吻合。为了解决光纤延迟带来的问题，提出了异步CQF方案，上游设备和下游设备之间不需要时间同步，上游设备的时间窗切换时刻和下游设备的时间窗切换时刻可以不相同，只需要上、下游设备之间的时钟频率同步，上、下游设备之间时间窗的切换速度相同。上游设备在发送报文时，在报文中携带上游设备的发送时间窗值，下游设备接收到报文时通过提取报文中携带的时间窗口值就可以知道报文在上游设备中那个时间窗口内发送的。异步CQF技术不需要上、下游设备时间同步，不需要上、下游设备的时间窗口在同一个时刻切换，规避了上、下游设备之间的光纤传递时间，满足城域网、广域网中光纤延迟时间无法忽略的问题。如图7所示，采用异步CQF技术后，下游设备只提取客户报文携带的时间窗口值，携带的时间窗口值就是该报文在上游设备发送端发送的时间窗口位置，相同的时间窗口值代表这些报文是在同一个时间窗口发送的，报文中不同的时间窗口的窗口值代表这些报文不在同一时间内，下游设备需要将相同时间窗口值的报文在同一个时间窗口内转发出去。时间窗口值有许多个值，图7中时间窗口值为1-8，设备发送端在时间窗口1中发送的所有报文携带窗口值等于1，在时间窗口2中发送的所有报文携带窗口值等于2，依次类推，在时间窗口8中发送的所有报文携带窗口值等于8，下个时间窗口值又从1开始，时间窗口值依次、循环出现。光纤延迟时间可以比较大，可以大于一个时间窗口大小，例如光纤延迟时间等于2.7倍的单个时间窗口大小。上游设备在发送报文时，在报文中携带上游设备的发送时间窗值，下游设备接收到报文时通过提取报文中携带的时间窗口值就可以知道报文在上游设备中那个时间窗口内发送的，从而确定这些报文在上游发送端的发送位置，如图8所示，通过报文中携带的时间窗口值变化位置可以知道上游设备时间窗口切换时刻位置。异步CQF技术不需要上、下游设备时间同步，上、下游设备的时间窗口不必在同一个时刻切换，规避了上、下游设备之间光纤传递时间带来问题，可以适应于城域网、广域网中光纤延迟时间无法忽略的应用场景。

异步CQF技术中下游设备通过提取报文携带的时间窗值获取报文在上游设备那个时间窗内发送的，在实现上依赖于报文携带的时间窗口值,通过报文中携带的时间窗口值变化情况可以确定上游设备的时间窗口切换时刻。在正常情况下，上游设备发送端口的时间窗口切换时刻是周期、规律的，始终稳定保持不变，下游设备提取报文中携带的窗口值也是按照固定规律周期变化。当上游设备出现复位重启动、光纤倒换等异常情况下，上游设备的发送端时间窗口的切换时刻位置、报文携带的时间窗口值大小会发生突变，下游设备需要检测出这种异常变化，然后重新配置下游设备中接收报文的延迟参数、更新后续对应的报文在下游设备中的发送时间窗口位置，因此下游设备实时地检测上游设备发送时间窗口切换位置、检测报文携带的时间窗口值是否异常是非常重要的。在大量承载客户报文的场景下，下游设备会不断地接收到客户报文，从而提取客户报文中时间窗口值，通过客户报文中的时间窗口值判断出上游设备的时间窗口切换时刻位置，从而方便地决策出上游设备时间窗口切换位置是否异常、客户报文携带的时间窗口值是否异常。

当网络上承载客户报文稀少，或短时间内没有客户报文发送时，如图9所示，下游设备就无法准确判断上游设备的时间窗切换时刻。当上游设备发生故障异常，上游设备的时间窗口发生跳变，下游设备无法检测出上游设备时间窗口异常，仍按照以前的时间窗口转发报文时，转发操作无法满足新时间窗口的要求，出现转发操作错误，严重时导致客户业务中断。

为了解决这个问题，方便实时监控上游设备发送时间窗口是否异常，本专利通过补发特殊定义报文的方式，用特殊定义报文代替空缺的客户报文，使得下游设备准确地知道上游设备的时间窗口切换位置，从而快速地、准确地判断出上游设备时间窗口切换时刻是否异常，一旦检测出上游发送时间发生跳变，下游设备迅速按照跳变后的新时间窗口转发客户业务，缩短故障恢复时间。具体实现如下：上游设备发送端，在发送时间窗口切换时刻位置之前和之后两个时间片段内，如图10所示，判断这两个时间片段内是否有客户报文发送。如果在时间片段内没有报文发送，则在该时间片内补发一个特殊定义报文，以代替客户报文发送给下游设备，如图11所示，图11中加粗黑色箭头的报文为特殊定义报文。特殊定义报文是一种上下游设备约定好的自定义报文，该报文中有特殊定义标志，并携带本报文所在的时间窗口值。时间片要不小于特殊定义报文发送需要的时间，以保证特殊定义报文在时间片段内能发送完毕。发送端通过补发特殊定义报文的方式，即使链路上没有客户报文需要传递，也能够保证发送端在时间窗口切换位置之前、之后都有一个报文发送到下游设备，时间窗口切换位置之前、之后的报文携带不同的时间窗口值，下游设备通过携带的时间窗口值可以准确地判断出上游设备的时间窗口切换时刻位置。下游设备接收端在检测到特殊定义报文后，直接提取该报文中携带的窗口信息值，用于判断上游设备时间窗口的切换时刻位置，最后接收端丢弃该特殊定义报文。特殊定义报文只是用于承载时间窗口值信息，完成承载时间窗口值信息后就失去存在意义。

特殊定义报文是上下游设备之间约定好的带特定标志特征的自定义报文，下游设备通过检测报文的特定标志特征确定该报文是特殊定义报文，提取携带的时间窗口值，然后丢弃该报文。特殊定义报文可以是携带特定标志特征的以太网报文，在普通以太网中携带特定标志特征和时间窗口值信息。如图12所示，图12是普通以太网报文结构，可以在普通以太网报文中type域携带自定义的特定标志特征，例如将type域的特征值为0xffff作为特定标志特征。具体特定标志特征可以是其他各种方式，例如将普通以太网报文中目的地址域值取为特殊目的地址值(如0xff-ff-ff-ff-ff-ff)的报文作为特殊定义报文。

特殊定义报文可以是普通以太网报文格式，也可以是普通以太网报文在物理层中PCS层码流序列形式出现的特定码流序列。例如，普通以太网报文在物理端口发送时，首先进行64/66编码，然后以66比特块流的方式发送出去。如图13所示，普通以太网经过64/66编码后码块序列，一个普通以太网报文经过64/66编码后的码块序列由S块+若干个D块+T块组成，S块是报文的起始块，D块是数据块，T块结束块。在以太网标准定义中，S块内容是由66个比特组成，结构为：“0b10”+“0x78”+7个“0x55”。“0b10”+“0x78”字段一般用于识别是S块，后面的7个“0x55”在应用中可以适当修改应用，可以将7个“0x55中部分字段内容修改为特殊定义标志，如6个“0x55”+“0xAA”作为携带着特殊定义标志的特殊定义报文(在部分D块中携带窗口值)。在实际应用中，也可以将“0x78”字段修改为其他以太网标准中未使用的字段作为特殊定义标志。由于以太网标准定义最短报文长度是64字节，这样一个普通以太网报文编码后的码块序列流中D块数量不少于4个，少于4个D块是非法报文块，接收端接收后会丢弃该码块序列，这样也可以将S+n*D(n是0、1、2、3中任何一个值)+T码块流序列作为特殊定义报文，例如：S+T码块流序列、或S+D+T码块流序列、或S+D+D+T码块流序列、或S+D+D+D+T码块流序列作为特殊定义报文，在D块上或T块上携带时间窗口值。接收端在检测到这些种类的码块流序列后，通过D块数量可以知道是特殊定义报文，提取D块或T块上时间窗口值，然后丢弃该码块序列。

在实际应用中，除了携带特殊定义标志的普通以太网报文或特定码块序列作为特殊定义报文外，也可以在以太网协议报文中扩展新功能来实现携带时间窗口值的目的。例如，在以太网物理接口中，应用pause帧通知对端设备暂停发送报文，限制客户业务的发送速度。接收端在接收到Pause帧后启动流控操作，然后丢弃Pause帧报文。Pause帧格式如图14所示，pause帧中目的地址域是固定值(0x01-80-C2-00-00-01)，类型值0x8808、操作码为0x0001。操作参数是PAUSE发送方请求对方停止发送数据帧的时间长度，时间度量单位是以当前传输速率传输512位数据所用的时间，接收方实际暂停的时间为操作参数字段内容与以当前传输速率传输512位数据所用时间的乘积。在应用中，操作参数通常取为0xFFFF，暂停时间取为最大值。在应用中，可以将操作参数取为0x0000作为特殊定义标志(操作参数取为0x0000的pause帧在流控时表示不流控)将操作参数通常取为0x0000的pause报文作为特殊定义报文(也可以是其他操作值)，如图14所示，在pause报文中保留字段中携带时间窗口值。接收端接收到操作码为0x0000的pause报文后，提取保留字段中时间窗口值。

结合如图11所示的实施例中，在上游设备发送时间窗口切换时刻位置之前、之后两个时间片都进行检测，在实际应用中，可以只对其中一个时间片进行检测和补发特殊定义报文，如图15中所示的实施例。在图15中只在检测时间窗切换时刻之后的时间片进行检测和补发特殊定义报文。当上、下游设备协商好只在检测时间窗切换时刻之后的时间片进行检测和补发特殊定义报文时，上游设备只在检测时间窗切换时刻之后的时间片进行检测和补发特殊定义报文，下游设备如果收到特殊定义报文时则判断该报文的起始位置时刻是时间窗口的切换位置，报文携带的时间窗口值是切换后时间周期值。在实际应用中，也可以只在检测时间窗切换时刻之前的时间片进行检测和补发特殊定义报文，如图16所示的实施例，当上、下游设备协商好只在检测时间窗切换时刻之前的时间片进行检测和补发特殊定义报文时，上游设备只在检测时间窗切换时刻之前的时间片进行检测和补发特殊定义报文，下游设备如果收到特殊定义报文时则判断该报文的结束位置时刻是时间窗口的切换位置，报文携带的时间窗口值是切换之前的时间周期值。

在上述实施例中，发送端口和接收端口都是按照物理端口进行工作，一个物理中只有一个时间窗口值。在实际工作中，一个物理端口可能有多条客户流，每个客户流单独的独立不同的时间窗口值，如图17所示，在同一条物理链路(同一对物理发送端和接收端口)中有多个不同客户业务流，不同的客户业务流有不同的发送时间周期和发送时间窗口切换时刻，如图18所示，对于同一个物理端口中有不同客户业务流时，在发送端时间窗口按照各自客户流的时间窗口周期工作，一个独立的客户业务流的时间窗口切换时刻之前和(或)时间窗口切换时刻之后如果没有本客户业务流时，则补发一下属于本条客户业务流的特殊定义报文，该特殊定义报文有属于本条客户业务流的特殊标注，在发送端可以识别出特殊定义报文属于那条客户业务流。具体实现上，有各种不同方式。例如：通过VLAN标签识别不同客户流，同一条客户流的客户业务和本客户业务流的特殊定义报文具备相同的VLAN标签值。在接收物理端口，根据不同的客户业务流分别处理：对于同一条客户流，提取本条客户业务流中特殊定义报文，提取报文中的获得时间窗口值，进而获得本条客户流上游端口的时间窗口切换时刻。

前述实施例给出专利应用场景是异步CQF工作场景，在实际应用中发明实施例也可以应用于TSN协议族中802.1Qch工作场景，即CQF(同步CQF)。在802.1Qch协议工作中要求上下游设备(或网络上设备)时间同步，当应用本专利后可以不要求设备之间时间同步，只需要报文携带发送时间窗值就可以,在发送时间窗发生变化的前后时间片段内如果客户报文，则补发携带时间窗口值的特殊定义报文给下游设备。

在本发明提供的实施例中，特殊定义报文定义也可以是普通客户报文中扩展新功能，携带特定标志特征来实现携带时间窗口值的目的。特殊定义报文也可以是其他各种形式，携带的时间窗口值位置也可以是多样的，本发明不做任何限定。

通过本发明实施例，由于采用了判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻；因此，实现了根据补发特定报文方式使得下游设备准确地知道上游设备的时间窗口切换位置，下游设备迅速按照跳变后的新时间窗口转发客户业务，缩短故障恢复时间，提高通信效率。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种数据装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图19是根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图，如图19所示，该装置包括：

判断单元1902，用于判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；

发送单元1904，用于在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。

在本发明实施例中，第一网络设备可以包括但不限于网络报文传输过程中的上游设备，第二网络设备可以包括但不限于网络报文传输过程中的下游设备。第一网络设备可以发送数据报文到第二网络设备。

在本发明实施例中，上游设备和下游设备之间不需要时间同步，上游设备的时间窗切换时刻和下游设备的时间窗切换时刻可以不相同，只需要上、下游设备之间的时钟频率同步，上、下游设备之间时间窗的切换速度相同。上游设备在发送报文时，在报文中携带上游设备的发送时间窗值，下游设备接收到报文时通过提取报文中携带的时间窗口值就可以知道报文在上游设备中那个时间窗口内发送的。在数据报文传输过程中，在一个时间窗口内接收客户报文，然后再下一个时间窗口内将接收到客户报文全部发送出去，一个时间窗口内的所有报文在同一个时间窗口内接收、发送，同一个时间窗口内的报文在网络中任何一个节点上传输时都始终保持在同一个时间窗口内。

通过本发明，由于采判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；在上述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第一网络设备发送预设标识报文至上述第二网络设备，其中，上述预设标识报文携带上述时间窗口的窗口值，上述窗口值用于第二网络设备确定出上述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻；因此，实现了根据补发特定报文方式使得下游设备准确地知道上游设备的时间窗口切换位置，下游设备迅速按照跳变后的新时间窗口转发客户业务，缩短故障恢复时间，提高通信效率。

图20是根据本发明实施例的另一种数据传输装置的结构框图，如图20所示，该装置包括：

确定单元2002，用于在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，上述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出上述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，上述预设标识报文包括上述当前时间窗口的窗口值；

丢弃单元2004，用于在上述第二网络设备接收到上述当前时间窗口的窗口值后，丢弃上述预设标识报文。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；

在所述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，所述第一网络设备发送预设标识报文至第二网络设备，其中，所述预设标识报文携带所述时间窗口的窗口值，所述窗口值用于使所述第二网络设备确定出所述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文，包括：

所述第一网络设备判断在当前时间窗口的切换时刻之前的时间片段内是否有待发送报文；或者

所述第一网络设备判断在当前时间窗口切换之后的时间片段内是否有待发送报文；其中，所述时间片段用于指示以太网报文发送的时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，所述第一网络设备发送预设标识报文至所述第二网络设备包括：

在所述当前时间窗口的切换时刻之前的时间片段内没有待发送报文时，所述第一网络设备发送预设标识报文至所述第二网络设备；或者

在所述当前时间窗口切换之后的时间片段内没有待发送报文时，所述第一网络设备发送预设标识报文至所述第二网络设备。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设标识报文中包括类型标签字段，在所述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，所述第一网络设备发送预设标识报文至所述第二网络设备包括：

在所述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，所述第一网络设备发送预设标识报文至所述第二网络设备，以使所述第二网络设备根据所述类型标签字段确定所述预设标识报文的类型，以及提取所述当前时间窗口的窗口值和丢弃所述预设标识报文。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述待发送报文的发送端口有多种类型时间窗口，且每种类型时间窗口的当前时间窗口的切换时刻没有所述待发送报文时，所述第一网络设备发送包括类型标签的所述预设标识报文至所述第二网络设备，以使所述第二网络设备根据所述类型标签确定出多个类型报文的时间窗口的切换时刻，其中，所述类型标签用于表征不同的窗口类型。

6.根据权利要求1至5任一项中所述的方法，其特征在于，所述预设标识报文包括以下至少之一：

用于控制数据流量的pause报文，VLAN标签的报文，包括报文目的地址和源地址的报文，码块流序列。

7.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出所述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，所述预设标识报文包括所述当前时间窗口的窗口值；

在所述第二网络设备接收到所述当前时间窗口的窗口值后，丢弃所述预设标识报文。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，所述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文包括：

在所述当前时间窗口的切换时刻之前的时间片段内没有待发送报文时，所述第二网络设备接收所述第一网络设备发送的所述预设标识报文；或者

在所述当前时间窗口切换之后的时间片段内没有待发送报文时，所述第二网络设备接收所述第一网络设备发送的所述预设标识报文。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设标识报文中包括第一标签字段，所述在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，所述第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文包括：

在所述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，所述第二网络设备根据接收到的所述第一标签字段确定所述预设标识报文的类型；

提取所述当前时间窗口的窗口值并丢弃所述预设标识报文。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括：

在所述待发送报文的发送端口包含多种类型的时间窗口，且每种对应类型时间窗口在各自当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第二网络设备接收所述第一网络设备发送的多个时间窗口类型的报文；其中，所述多个时间窗口类型的报文包含不同类型标签；

根据所述类型标签确定出多个类型报文的时间窗口的切换时刻。

11.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

判断单元，用于判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；

发送单元，用于在所述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第一网络设备发送预设标识报文至第二网络设备，其中，所述预设标识报文携带所述时间窗口的窗口值，所述窗口值用于第二网络设备确定出所述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。

12.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出所述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，所述预设标识报文包括所述当前时间窗口的窗口值；

丢弃单元，用于在所述第二网络设备接收到所述当前时间窗口的窗口值后，丢弃所述预设标识报文。

13.一种网络设备，其特征在于，包括：

判断单元，用于判断在当前时间窗口的切换时刻是否有待发送报文；

发送单元，用于在所述当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第一网络设备发送预设标识报文至第二网络设备，其中，所述预设标识报文携带所述时间窗口的窗口值，所述窗口值用于第二网络设备确定出所述第一网络设备的不同时间窗口的切换时刻。

14.一种网络设备，其特征在于，包括：

确定单元，用于在当前时间窗口的切换时刻没有待发送报文时，第二网络设备接收第一网络设备发送的预设标识报文，并确定出所述第一网络设备的当前时间窗口的切换时刻；其中，所述预设标识报文包括所述当前时间窗口的窗口值；

丢弃单元，用于在所述第二网络设备接收到所述当前时间窗口的窗口值后，弃所述预设标识报文。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至6或7至10任一项中所述的方法。

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