CN116017217A - 一种基于虚拟链路的fc网络通信调度方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，包括：构建发送节点机到一个或多个接收节点机之间的一条或多条虚拟链路；配置虚拟链路参数以限制每条虚拟链路的最大可用带宽，虚拟链路参数包括带宽分配间隔和最大帧长度；将发送节点机发出的一条或多条数据帧分配至一条或多条虚拟链路；配置通过交换机传输的虚拟链路信用量，当交换机接收数据帧时，若虚拟链路的信用量大于数据帧的最大帧长度，则消耗信用量，通过交换机转发数据帧，若虚拟链路信用量小于数据帧最大帧长度，则数据帧被交换机丢弃；虚拟链路信用量具有上限，当虚拟链路的信用量被消耗后，在一个带宽分配间隔内，逐渐递增一个最大帧长度值，并重复上述步骤，直至数据被传输完毕。
Description
技术领域
本申请属于机载网络通信技术领域，特别涉及一种基于虚拟链路的FC网络通信调度方法。
背景技术
机载航空电子系统广泛采用交换式网络，以满足日益复杂的航电系统架构和通信速率需求。由于光纤通道网络(即FC网络)的大带宽、高速率等优点，近年来在机载航空领域得到广泛应用，以有效支撑显示控制、综合处理、雷达及各类传感器设备之间的高速互联。
FC网络节点之间通过交换机进行数据交互，网络协议提供了基本的信用量机制，通过在收发节点之间的数据帧进行信用量管理实现流量控制。数据发送端和接收端需提前确定信用量大小，用于表示能够连续发送的最大数据帧数。当发送数据时，发送端信用量减少；只有当接收端收到数据并向发送端反馈确认后，发送端信用量增加。FC通过这种方式，能够有效控制发送数据的流量大小，避免由于接收端拥塞导致大量数据丢失的情况发生。但在机载嵌入式领域应用时，需要同时传输不同类型的语音、视频及控制数据，相应的通信带宽和实时性要求也存在较大差异，FC网络自身并不提供相应的带宽保证机制。同时，FC网络通信过程中，由各个节点自发进行数据收发，可能出现网络冲突和资源竞争，当网络负载较高时也无法保证机载数据的可靠通信。
发明内容
本申请的目的是提供了一种基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，所述方法包括：
构建发送节点机到一个或多个接收节点机之间的一条或多条单向传输的虚拟链路；
配置虚拟链路参数以限制每条虚拟链路的最大可用带宽，其中，所述虚拟链路参数包括带宽分配间隔和最大帧长度；
将发送节点机发出的一条或多条数据帧分配至一条或多条虚拟链路，所述数据帧按照预定时间间隔发送至交换机；
配置通过交换机传输的虚拟链路信用量，当交换机接收数据帧时，若虚拟链路的信用量大于传输数据帧的最大帧长度，则消耗信用量，通过所述交换机转发数据帧，若虚拟链路信用量小于传输的数据帧最大帧长度，则所述数据帧被交换机丢弃；
虚拟链路信用量具有上限，当虚拟链路的信用量被消耗后，在一个带宽分配间隔内，逐渐递增一个最大帧长度值，并重复上述步骤，直至数据被传输完毕。
进一步的，每条虚拟链路的最大可用宽带Bmax＝Lmax/BAG
其中，Lmax为为最大帧长度，BAG为带宽分配间隔。
进一步的，一条或多条的发送虚拟链路带宽之和不大于FC网络通信带宽，一条或多条的接收虚拟链路带宽之和不大于FC网络通信带宽。
进一步的，所述虚拟链路参数配置于数据帧头中。
进一步的，所述虚拟链路参数占用数据帧头的长度不低于2个字节。
进一步的，每条虚拟链路的交换机的信用量满足如下：
AC＝Lmax*(1+jitter/BAG)
式中，AC为信用量，Lmax为最大帧长度，jitter为抖动，BAG为带宽分配间隔。
进一步的，当交换机丢弃数据帧时，交换机的信用量不减少。
本申请的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法可以保证通信业务的带宽，同时可以提高FC网络通信的实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请一实施例中的虚拟链路传输示意图。
图2为本申请一实施例中的网络数据帧头中VL字段结构示意图。
图3为本申请一实施例中的虚拟链路调度过程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了能够确保FC网络传输时的通信带宽需求，本申请提出了一种基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，通过采用虚拟链路通信机制进行数据传输。
本申请提供的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法包括如下步骤：
构建发送节点机到一个或多个接收节点机之间的一条或多条单向的虚拟链路，通过该虚拟链路，在FC网络数据收发时进行数据帧传输。
虚拟链路(Virtual Link，简称VL)是一种通信通道，如图1所示实施例中通过建立起发送节点机到三个接收节点机之间的三条单向虚拟链路，从而使FC网络使用虚拟链用来定义和隔离数据流，确保传输速率和故障隔离。
FC网络中每条VL被分配有一个带宽分配间隔(BAG)和最大帧长度(Lmax)，以此限制每条VL的最大可用带宽(最大可用带宽Bmax＝Lmax/BAG)，同一数据源终端的所有VL的最大可用带宽之和不应超过FC网络通信链路的带宽。配置每条虚拟链路的带宽分配间隔BAG和最大帧长度Lmax，节点机和交换机分别基于VL进行数据传输及交换调度，以使网络中的每条VL按照一定的时间间隔和一定的时间延迟进行传输，避免了VL之间的冲突和抢占。带宽分配间隔BAG应规定一定的取值范围，以简化网络设计，例如BAG范围可以为0.1ms～128ms。
以节点机Node的VL设计为例，网络通信带宽上限为BandWidth，每条发送虚拟链路VL为TxVLi、带宽分配间隔为TxBAGi、最大长度为TxLmaxi，相应的每条接收虚拟链路VL为RxVLi，带宽分配间隔为RxBAGi，最大长度为RxLmaxi。则当前Node节点所有发送和接收VL的带宽进行累加求和，以满足带宽上限，计算公式如下：
∑(TxLmaxi/TxBAGi)<BandWidth
∑(RxLmaxi/RxBAGi)<BandWidth。
FC网络通信过程中依据VL进行收发和数据交换，VL参数位于FC网络数据帧头中，如图2所示。VL_ID字段用于标识虚拟链路的带宽分配间隔、最大帧长度及用于传输的虚拟链路ID等参数，节点机数据收发及交换机数据传输时根据不同的VL参数进行处理。在本申请该实施例中，VL_ID字段占用了3个字节。
在FC网络配置过程中，将发送节点机与接收节点机之间的所有消息分配至不同的VL。根据每条消息的长度、周期、延迟等性能参数配置VL的BAG、Lmax。通过这种方式，使用VL可以将网络中的每条消息的发送方、接收方、消息长度、周期、延迟参数进行关联。分别对网络中每个节点机的发送VL和接收VL进行统计分析，确保不超过FC网络链路带宽上限，然后生成不同交换机、节点机的网络配置表。
如图3所示，节点机根据VL参数进行数据帧的发送和接收，网络中的每条VL都有唯一的发送节点机，一个发送节点机可以有多个VL，不同VL共享发送节点网络带宽。节点机所有的发送消息根据虚拟链路ID分配至不同的VL，发送时由虚拟链路调度进行流量整形，以一定的带宽间隔发送至网络交换机，以确保每个带宽分配间隔BAG内，发送的数据帧数据不会多于一个。
交换机基于VL的静态配置对数据帧进行过滤和转发，对每个端口收到的VL进行有效性检查，确定是否正常转发或丢弃当前数据帧。采用基于帧的流量管制算法，通过信用量(Account，简称AC)实现流量管理和控制。信用量由最大帧长度Lmax、抖动jitter和带宽分配间隔BAG来确定。以交换机Switch为例，每条VL的信用量计算公式如下：
AC＝Lmax*(1+jitter/BAG)
交换机各端口中每条VL有独立的信用量，每条VL的最大信用量与VL的BAG、Lmax、jitter相关，用于控制是否能够正常转发新数据。当VL收到新数据帧时，如果数据帧信用量大于最大帧长度Lmax，则数据帧被接收并且信用量递减最大帧长度Lmax；如果数据帧信用量小于最大帧长度Lmax，则数据帧被丢弃，信用量值不变，同时无效的数据帧不消耗信用量。
信用量被消耗后，在一个带宽分配间隔BAG内，逐渐递增一个最大帧长度Lmax值，并重复上述步骤，直至数据被传输完毕。通过这种方式，交换机实现针对每条VL的流量管制，将当前数据帧转发至相应的一个或多个接收节点机。
本申请的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法可以保证通信业务的带宽，同时可以提高FC网络通信的实时性。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，所述方法包括：
构建发送节点机到一个或多个接收节点机之间的一条或多条单向传输的虚拟链路；
配置虚拟链路参数以限制每条虚拟链路的最大可用带宽，其中，所述虚拟链路参数包括带宽分配间隔和最大帧长度；
将发送节点机发出的一条或多条数据帧分配至一条或多条虚拟链路，所述数据帧按照预定时间间隔发送至交换机；
配置通过交换机传输的虚拟链路信用量，当交换机接收数据帧时，若虚拟链路的信用量大于传输数据帧的最大帧长度，则消耗信用量，通过所述交换机转发数据帧，若虚拟链路信用量小于传输的数据帧最大帧长度，则所述数据帧被交换机丢弃；
虚拟链路信用量具有上限，当虚拟链路的信用量被消耗后，在一个带宽分配间隔内，逐渐递增一个最大帧长度值，并重复上述步骤，直至数据被传输完毕。
2.如权利要求1所述的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，每条虚拟链路的最大可用宽带Bmax＝Lmax/BAG
其中，Lmax为为最大帧长度，BAG为带宽分配间隔。
3.如权利要求2所述的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，一条或多条的发送虚拟链路带宽之和不大于FC网络通信带宽，一条或多条的接收虚拟链路带宽之和不大于FC网络通信带宽。
4.如权利要求1所述的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，所述虚拟链路参数配置于数据帧头中。
5.如权利要求4所述的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，所述虚拟链路参数占用数据帧头的长度不低于2个字节。
6.如权利要求1所述的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，每条虚拟链路的交换机的信用量满足如下：
AC＝Lmax*(1+jitter/BAG)
式中，AC为信用量，Lmax为最大帧长度，jitter为抖动，BAG为带宽分配间隔。
7.如权利要求6所述的基于虚拟链路的FC网络通信调度方法，其特征在于，当交换机丢弃数据帧时，交换机的信用量不减少。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211652013.8A CN116017217A (zh) | 2022-12-21 | 2022-12-21 | 一种基于虚拟链路的fc网络通信调度方法 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN116017217A true CN116017217A (zh) | 2023-04-25 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202211652013.8A Pending CN116017217A (zh) | 2022-12-21 | 2022-12-21 | 一种基于虚拟链路的fc网络通信调度方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116017217A (zh) |
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2022
- 2022-12-21 CN CN202211652013.8A patent/CN116017217A/zh active Pending
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